A travers l’intégralité de ce billet, différent travaux de recherche seront retracés. Cela s’effectuera autour des tectons, des édifices moléculaires qui allient différent type de liaison :
- Liaisons de coordination
- Liaisons hydrogènes
Dans l’étude présenté ici, les tectons réalisés ce sont intelligemment inspiré de la chimie du vivant et des nucléobases canoniques.
Ce billet n’est pas forcément fait pour les néophytes, mais certains parties seront plus pédagogiques que d’autres.
Introduction generale
Définition
Parce qu’il faut bien partir de quelque part, histoire de ne pas vous perdre. Cette introduction est là pour introduire certains concepts et c’est normalement la partie la plus digeste pour le lecteur. Alors reprenons la définition que l’on peut dégager des écrits du professeur Hosseini1 :
Un cristal est un édifice moléculaire tridimensionnel où les constituants sont proches les uns des autres. En considérant ce dernier comme un édifice supramoléculaire, avec des interactions entre chaque molécules il est possible d’imaginer des réseaux à l’architecture basé sur des motifs reconnaissables. Cette stratégie introduit la notion de tectonique moléculaire.
En clair, l’idée est de faire des molécules qui vont s’auto-agencer et former ainsi un réseau dont les caractéristiques macroscopiques dépendrait des propriétés microscopiques. Alors, si la méthode de conception est générique l’extrapolation permettrait d’obtenir un tas de caractéristiques pour un matériaux via plusieurs type de ligand.
L’idée développée autour des tectons
Il nous faut un complexe
Le mieux pour comprendre ce genre de concept, c’est de le voir. La définition ça pique les yeux à qui ça ne parle pas. Alors je vais utiliser à travers l’introduction des schémas dans le but de vous faire comprendre les interactions. Vous avez entendu le mot "complexe" plus haut, ce n’est pas, comme on pourrait le croire vue son nom : si difficile à comprendre.
La preuve en est :
Faisons simple aussi pour la notion de "ligand" : c’est n’importe quel type de molécule capable de se lier à un métal.2
Montrons les choses tel qu’elles sont, un complexe c’est donc souvent une molécule organique3 lié à un métal. Ici la molécule organique est une pyridine, et le métal est noté .
Nucléobases
Les nucléobases (ou bases azotées), vous les connaissez surement, ce sont les 4 unités de notation de l’information dans l’ADN. C’est notre et de l’information biologique, vous les reconnaitrais à leurs noms : Adénine, Guanine, Cytosine, Thymine.
Les expériences menées s’articulent autour de la guanine et hypothétiquement à son complémentaire Guanine - Cytosine. Ces pairs de nucléobases sont essentielles à la conception de tecton, l’interet de prendre des nucléobase réside dans leur capacités à faire ces agencement. Les assemblages par pairs ressemblent à ceci :
Dans notre cas, les nucléobases Guanine - Cytosine s’organisent ainsi :
Formons un tecton
Pour former un tecton, il faut allier les deux types de combinaisons que l’on vient de voir. Il faut fabriquer des ligands spéciaux, qui vont être capable de créer des :
- Liaisons hydrogènes (ici nucléobases)
- Liaisons de coordination (ici avec un métal)
Ce nouveau type de ligand assurera une bonne cohésion de l’édifice. Et permettra d’accueillir un atome métallique et le ligand complémentaire (qui contiendrait la nucléobase antagoniste).
Il suffisait donc de créer des molécules comportant une nucléobase et une portion qui serve de ligand. J’ai personnellement synthétisé les molécules suivantes, qui se bases sur la guanine :
Si l’on souhaite former un premier fragment de tecton, il nous faut un motif que l’on puisse associer et repeter. C’est ce type de motif qu’il nous faut (que l’on obtient par complexation) :
Imaginons que le métal soit de l’argent, et nous aurions cette molécule ci, qui a aussi été synthétisée :
La perfection ce serait d’avoir la même chose avec de la cytosine pour pouvoir les assembler. Malheureusement mes collègues qui travail sur la cytosine galèrent bien plus… Mais l’idée c’était :
Une fois les deux complexes rencontré, on imagine former cette structure aisément, à l’instar d’une frise, un motif répété :
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Molecular Tectonics: From Simple Tectons to Complex Molecular Networks, M. W. Hosseini, Acc. Chem. Res., 2005, 38, 313–323
↩ -
Bien sûre cela manque de précision, il faudrait préciser qu’il existe des ligands en biochimie qui n’ont pas le même type d’intéraction avec les substrats que les ligands dont je parle avec les métaux.
↩ -
Bah oui, "souvent". Car le monoxyde de carbone ou le cyanure ne sont pas des molécules organiques.
↩
Stratégie de synthèses
Précurseur chloré
Souvent lorsque l’on manipule les molécules du vivant, on est obligés de s’embêter pour solubiliser les molécules. Comme les sucres, les acides aminés, les nucléobases sont des composés très peu soluble. Et heureusement 
.
Les êtres vivants ce sont formé parce qu’ils étaient tangible et à peu près compact. Ces molécules essentielles au vivant (protéine, ADN etc.) devaient être présent sous forme d’agrégat et rien d’autre pour être exploitable.
Donc il a fallu travailler avec un substitue de la guanine voyez vous-même :
La molécule avec laquelle nous avons travaillé était une chloro-purine (à gauche ici). Normalement, le chlore devait permettre une meilleur solubilité dans les solvants organique. Pour ainsi nous permettre de faire nos réactions dans des solvants différents de l’eau.
Bien que le chlore ait surement jouer un rôle sur la solubilité du composé. C’était une vraie galère… Toutes les solutions préparés étaient en réalités des suspensions1 inhomogène2.
nous avons donc suivi ce chemin de synthèse :
Couplage
La première idée est de faire une réaction de substitutions assez simpliste :
Isomères
Bien sur il a été difficile (voire impossible) de ne pas faire cette moléculre là ( vs ) :
Perdons le chlore
Comme ça on pourrait croire à une réaction très compliqué… Mais pour ceux qui comprenne l’équilibre céto-énolique ça peut être plus rapide 
.
Complexation
Résultat et discussion
Analyse et purification
Conclusion
Partie Expérimentale
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Conclusions : La tectonique c’est pas si démodé.
Le contenu de ce billet est le résultat d’expérience qui n’ont pas encore étaient publiés. N’étant tenu à aucune obligation de confidentialité ou discrétion. Je décide de poster l’intégralité de mon travail ici, à titre exceptionnel. Le billet sera re-édité régulièrement pour y apporter des détails si besoin.
