Projet ANR-12-BS08-0019 – BalanceSupra : Une balance supramoléculaire pour mesurer les interactions faibles
Programme : Blanc - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Laurent BOUTEILLER (Laboratoire de Chimie des Polymères)
Partenaires : Laboratoire Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes; Institut Parisien de Chimie Moléculaire; UMONS Service de Chimie des Matériaux Nouveaux
Montant : 410794.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Une balance supramoléculaire pour mesurer les interactions entre moléculesNous proposons de développer une balance supramoléculaire qui nous permettra de détecter des interactions aussi faibles que 3 J/mol, ce qui constitue une amélioration d'un facteur 100 par rapport à l'état de l'art actuel. Cette balance est constituée par un monomère qui s'auto-associe de façon coopérative pour former 2 structures supramoléculaires. La compétition entre ces 2 structures rend le système extrêmement sensible à la présence d'une interaction supplémentaire.
Pourquoi mesurer les interactions intermoléculaires ?Le contrôle des interactions entre molécules a des conséquences pour de nombreux domaines, tels que la catalyse ou la prévision de la structure tertiaire des protéines. Nos possibilités de manipulation de ces interactions découlent directement de notre capacité à les caractériser avec précision. Des techniques expérimentales existent pour quantifier les interactions  relativement fortes, mais il est délicat de mesurer des interactions plus faibles en solution et à température ambiante.
Analyse d'une bibliothèque de composésNous avons synthétisé et caractérisé une gamme de monomères comportant la fonction CBr3 pour étudier les interactions du type cluster halogène.
Résumé de la soumission : Le contrôle des interactions entre molécules a des conséquences pour de nombreux domaines, tels que l'ingénierie des structures cristallines, la catalyse, la prévision de la structure tertiaire des protéines, ou la conception de moteurs moléculaires. Nos possibilités de manipulation de ces interactions intra ou intermoléculaires découlent directement de notre capacité à les caractériser avec précision. Différentes techniques expérimentales existent pour quantifier les interactions supramoléculaires relativement fortes telles que les liaisons hydrogène. Par contre, il est délicat de mesurer des interactions plus faibles en solution et à température ambiante. C'est pourquoi des méthodologies spécifiques, telles que les balances de torsion moléculaire, ont été développées. Malheureusement, la sensibilité de ces approches est intrinsèquement limitée, car elles présentent des incertitudes d'au moins 0,1 à 0,5 kJ/mol. En général, les interactions de van der Waals se situent sous ce niveau, mais leur influence collective est connue pour être essentielle à la stabilité de nombreux systèmes. Dans ce projet, nous proposons de développer une balance supramoléculaire qui nous permettra de détecter des interactions aussi faibles que 3 J/mol, ce qui constitue une amélioration d'un facteur 100 par rapport à l'état de l'art actuel. Cette balance est constituée par un monomère qui s'auto-associe de façon coopérative pour former 2 structures supramoléculaires. La compétition entre ces 2 structures rend le système extrêmement sensible à la présence d'une interaction supplémentaire (même très faible) car celle-ci peut faire basculer le système d'une structure à l'autre. La synthèse d'une gamme de monomères bien choisis et leur caractérisation fournira donc des données très précises sur les interactions de faibles intensité.
Résultats : La transition entre les deux assemblages supramoléculaires a été mesurée dans une série de solvants aromatiques (toluène à hexylbenzène) et comparée à la transition équivalente pour la bis-urée de référence ne comportant pas de groupes CBr3. Les résultats montrent dans les deux cas une variation linéaire (avec la longueur de la chaine alkyle du solvant), mais avec des pentes différentes. Cette différence de pentes indique une solvatation différente des deux molécules, avec, en particulier, une interaction CBr3/phényle favorable. Ces résultats devraient donc nous permettre de quantifier l’interaction CBr3/phényle.
Perspectives : Synthèse et caractérisation d'autres bibliothèques de molécules pour l'étude d'effets isotopiques (H/D) et de chiralité.
Publications et brevets : 1 publication soumise:
« Structural control of bisurea-based supramolecular polymers: influence of an ester moiety » M. Dirany, V. Ayzac, B. Isare, M. Raynal, L. Bouteiller ; soumis à Langmuir