Définition, description, caractérisation, propriétés physiques et chimiques de systèmes supramoléculaires organiques et inorganiques. Applications (stratégies de macrocyclisation, médecine, matériaux, topologie, catalyse et photochimie, bio-organiques, organométalliques).
Pré-requis: cours chimie organique, chimie physique et inorganique du baccalauréat en Chimie.
L'objectif de ce cours est de familiariser les étudiants à la Chimie Supramoléculaire, la chimie "au-delà de la molécule", traitant des processus de reconnaissance moléculaire, d'auto-assemblage et d'auto-organisation. Savoir utiliser la reconnaissance moléculaire pour fabriquer des 'dispositifs' supramoléculaires.
La chimie supramoléculaire s'intéresse aux assemblages intermoléculaires engageant des «interactions non-covalentes». Si la chimie moléculaire a conçu et conçoit encore des millions de «nouveaux mots chimiques» à partir des lettres atomiques, la chimie supramoléculaire construit des «phrases» et des «paragraphes chimiques», et in fine pour le futur, des édifices moléculaires si complexes que l'on pourrait les comparer à des livres.
Communication, information, auto-assemblage, auto-organisation, associations réversibles et adaptables à l'environnement, propriétés émergentes sont quelques-uns des concepts que ce cours de chimie supramoléculaire explore, aux interfaces entre la chimie, la biologie et la physique.
- Interactions et reconnaissance moléculaire (type d'interactions, reconnaissance et stabilité, notions de base de thermodynamique chimique, méthodes physiques appliquées à la chimie supramoléculaire, reconnaissance et sélectivité).
- Pré-organisation et récepteurs moléculaires (Topologie et géométrie de récepteurs, le concept de pré-organisation).
- Reconnaissance de substrats cationiques (Les podants, les coronands, les cryptands, les hemispherands).
- Reconnaissance de substrats anioniques (Récepteurs d'anion, reconnaissance d'anions sphérique, reconnaissance d'anions linéaire, reconnaissance de nucléotides).
- Reconnaissance de substrats neutres (Reconnaissance par liaisons hydrogène, polynucléotides et ADN, ANR, ANP, etc..).
- Classes de récepteurs avec une cavité pré-organisée (calix[n]arène, cyclodextrines, cavitands, carcerands, cages et capsules moléculaires).
- Transport (Transport passif et actif, Sélectivité de transport dans les systèmes biologiques et artificiels).
- Réactivité et catalyse supramoléculaire.
- Moteurs moléculaires et topochimie (Caténanes, rotaxanes, pseudo-rotaxanes, nœuds moléculaires, etc...).
- Applications dans le domaine des matériaux (études de transferts d'électrons ou transferts de charge, senseurs analytiques, etc...).
- Matériaux avancés à base de carbone (chimie des acétylènes, des fullerènes, triptycènes, et des nanotubes).
N/A
Le cours se donne en français ou en anglais, selon le choix des étudiants.
L'évaluation consiste en un examen écrit de 3 heures (questions de cours et problèmes de réflexion sur des articles scientifiques récents).
L’évaluation se fait à livres fermés, l’étudiant ne pourra donc pas se munir de supports de cours ou d'autres documents ou outils lors de l'examen.
Jean-Marie Lehn, De Boeck Université (disponible à la bibliothèque et au bureau du professeur) - Supramolecular Chemistry
J.W. Steed and J.L. Atwood, 2nd Edition (2009), John Wiley & Sons
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