Дисертації з теми "Complexes 4f"

Le but ultime de ce travail concerne l'etude des proprietes magnetiques cooperatives de complexes heterodinucleaires 3d-4f et 4f-4f'. Dans une premiere partie, nous decrivons plusieurs voies generales de synthese donnant acces a des familles de complexes heterodinucleaires associant un element 3d et un element 4f ou deux elements 4f differents. Les strategies de synthese reposent sur l'utilisation de ligands bicompartimentes permettant de coordonner successivement et selectivement un premier element 3d ou 4f, puis un second element 4f. En dehors des ligands symetriques classiques, nous elaborons egalement des methodes de preparation de ligands dissymetriques originaux, a partir de demi-unites ligand ou complexe, grace auxquels les deux centres metalliques sont relies par deux ponts differents (cetonique, phenolate ou oximate). Nos travaux conduisent a l'obtention et a la caracterisation complete des premiers complexes strictement dinucleaires 3d-4f et 4f-4f' avec les ions cu#2#+, vo#2#+, ni#2#+#b#a#s# #s#p#i#n, ni#2#+#h#a#u#t# #s#p#i#n, co#2#+#h#a#u#t# #s#p#i#n ou fe#3#+#h#a#u#t# #s#p#i#n comme element 3d et un des ions ln#3#+ comme element 4f. Dans la deuxieme partie, nous etudions les proprietes magnetiques des complexes 3d-4f et 4f-4f' obtenus. Lorsque les ions mis en jeu ne possedent qu'un moment purement de spin, nous etablissons sans ambiguite, a partir d'une analyse theorique, a la fois la nature et l'intensite des couplages magnetiques. Dans le cas ou l'un au moins des moments comprend une contribution orbitalaire, nous demontrons qu'une etude empirique permet de definir la nature de l'interaction. Tous les resultats obtenus sont originaux et peuvent se resumer ainsi : lorsque les deux centres metalliques sont relies par des ponts phenolates, _ le couplage mgd#3#+ est ferromagnetique avec m = cu#2#+, vo#2#+, ni#2#+#h#a#u#t# #s#p#i#n, co#2#+#h#s, fe#3#+#h#s, _ le couplage cu#2#+ln#3#+ est ferromagnetique pour ln = tb, dy, ho, er, _ le couplage cu#2#+ln#3#+ est antiferromagnetique pour ln = ce, nd, sm, tm, yb, _ le couplage cu#2#+ln#3#+ est nul pour ln = eu et pr (sous certaines conditions de champ cristallin), alors que lorsque l'un des deux ponts est un pont oximate, le couplage cu#2#+gd#3#+ peut etre antiferromagnetique.

Le travail presente s'inscrit dans le domaine de l'etude du magnetisme moleculaire et a consiste a degager des voies de synthese donnant acces a des complexes de terres rares a ponts soufres. Le but est de verifier que le remplacement des atomes d'oxygene donneurs (orbitales de valence 2p) des ligands par des atomes de soufre donneurs (orbitales de valence 3p) conduit bien a une augmentation du couplage magnetique entre les centres metalliques (ici, des ions lanthanides). Une premiere partie, bibliographique, presente ̱le magnetisme depuis sa decouverte jusqu'a l'emergence du magnetisme moleculaire ̱les elements 4f et leurs proprietes tant physiques que chimiques ̱les chalcogenures de lanthanides existants. La seconde partie, quant a elle, presente ̱la theorie hsab de pearson - et son application a la chimie des terres rares - qui a permis de determiner les conditions d'obtention de complexes soufres des terres rares en milieu organique a temperature ambiante ̱le ligand tetrathiooxalato et les tetrathiooxalates de terres rares auxquels il a conduit. Ces complexes, sont a notre connaissance, les premiers exemples de composes ou deux ions lanthanides sont en interaction magnetique a travers un pont de type dithiolene.

Ce travail de thèse décrit (i) la synthèse de complexes hétérométalliques d’ions 3d et 4f à partir de précuseurs de Mn, Fe et Co, de sels de lanthanides et de ligands organiques et (ii) l'étude de leurs structures et propriétés. 41 complexes polynucléaires ont été synthétisés dans le cadre de ce travail. Les structures moléculaires de tous les composés ont été déterminées par diffraction des rayons X. Les propriétés magnétiques de 22 complexes ont été étudiées, dont quatre montrent une relaxation lente de leur aimantation considérée comme la signature d’un comportement de molécule-aimant. L'activité catalytique du complexe {Mn4Dy6Li2} calciné a aussi été étudiée et s'est avérée efficace pour l'oxydation du monoxyde de carbone. L'étude systématique de complexes isostructuraux de lanthanides a montré que l'incorporation d’ions 4f peut introduire de l’anisotropie magnétique et que l’ion DyIII est généralement le meilleur candidat pour le ciblage de molécules-aimants hétérométalliques 3d- 4f
This dissertation describes the syntheses of 3d-4f-metal complexes starting from preformed compounds of Mn, Fe and Co, lanthanide salts and organic ligands and also the investigation of their structures and properties. 41 new polynuclear heterometallic metal complexes were synthesised in the course of this work with different interesting properties. The structures of all obtained compounds have been confirmed using X-ray diffraction. The magnetic properties of 22 complexes were studied, of which four show frequency dependent out-of-phase signals as expected for SMMs. The catalytic activity of calcinated {Mn4Dy6Li2} was investigated and proved effective for the oxidation of CO. It was established, that the use of precursors leads to new families of compounds. Moreover the study of isostructural compounds across the lanthanide series showed 1) that the incorporation of 4f ions introduces magnetic anisotropy and 2) DyIII is usually the best candidate for targeting 3d-4f-SMMs

High symmetry and low coordinated single-ion lanthanides have been a successful recipe to design high performance single molecule magnets (SMMs). However, enhancement of the magnetic properties of polymetallic SMMs is an important challenge. Therefore, this thesis describes the use of redox non-innocent tetrazine-based ligands and d- and f- elements in order to fine-tune the electronic structure of the resulting compounds to promote strong exchange interactions between the spin carriers. As reported in the literature, radical-bridged ligands represent a potential strategy to improve the magnetic properties of polymetallic SMMs. Thus, chapter one introduces principal concepts that govern the physical properties of metal complexes containing radical-bridged ligands. Chapter two describes the magnetic properties of a unique air-stable tetratopic radical- bridged bpymtz•− (3,6-bis(2-pyrimidyl)-1,2,4,5-tetrazine) templating four Ni(II) metal ions. The dc magnetic studies along with DFT calculations reveal strong ferromagnetic exchange coupling between the Ni− bpymtz•− of J = 98 cm-1 with a spin ground state of S = 9/2. Chapter three describes the application of another tetrazine-based ligand, bpytz (3,6- bis(3,5-dimethylpyrazolyl)-1,2,4,5-tetrazine) to probe magnetic exchange interactions in a {CoII4} supramolecular square. The modelling of dc susceptibility data shows significant Co(II) - bpytz•− magnetic coupling of J = - 118 cm-1 for a spin ground state ST = 4. While the non-reduced analog displays weak Co(II)-Co(II) exchange of J = - 0.64 cm-1 (S = 0 ground state). Additionally, the radical-radical magnetic exchange contribution was probed with an analogous {ZnII4} square, where a J = -15.9 cm-1 was found. Chapter four extends the application of reduced tetrazine ligands to lanthanide systems. Here we demonstrate that the systematic reduction of the ligand with cobaltacene (CoCp2) led to the formation of a strongly coupled bpytz•−−bpytz•− bridging ligand. Magnetic measurements combined with ab initio calculations confirm unprecedented intramolecular pi-dimerization preventing strong magnetic Dy(III)−bpytz•− communication. Chapter five describes the synthesis and characterization of {LnIII4} (Ln = Dy, Gd and Lu) where the Ln(III) ions are bridged by peripheral bpytz•−. The oxophilicity and high coordination numbers preferred by lanthanides ions lead to the formation of a cubane core made up of metal ions bridged by hydroxy ligands (M3-OH−). Experimental and computational studies were applied to verify the nature and strength of the magnetic interactions between the spin carriers.

The work presented in this thesis deals with the employment of Schiff base ligands used to synthesise novel 3d-4f polynuclear coordination clusters (PCCs) and the investigation into their potential magnetic, luminescent and catalytic properties. Chapter one provides a general introduction to the chemistry described in the thesis. It includes a general overview of 3d-4f PCC chemistry and the applications of these materials and previous synthetic strategies for the preparation of Schiff base PCCs. A rationale is presented for the ligands employed in the thesis and a synthetic strategy is devised for the synthesis of specific materials. The initial chapters are focused on the synthesis of 3d-4f PCCs with novel core topologies and the study of their magnetic properties. Several novel series of 3d-4f PCCs are presented with unique core topologies which are previously unobserved in 3d-4f PCC chemistry. In addition, some of the presented PCCs display single-molecule magnet (SMM) properties or a significant magnetocaloric effect (MCE). Chapter five bridges synthetic aspects discussed in the previous chapters, with a synthetic study targeting 3d-4f PCCs with a defect dicubane core (2,3M4-1) and introduces the term “isoskeletal” to describe PCCs which possess the same topology or related organic structures with the same host framework but different guests. Chapters seven to nine are focused on the development of a well characterised isoskeletal family of 3d-4f PCCs with a defect dicubane core and the investigation of their potential catalytic properties in a range of organic reactions including Michael Addition, Friedel-Crafts alkylations and multicomponent reactions. Characterisation of the 3d-4f PCCs is emphasised and verifies the stability of the 2,3M4-1 core in solution. An attempt at understanding the catalytic system and mechanistic aspects is undertaken, which is not explored in previously reported 3d-4f PCC co-operative catalysis. Chapter ten provides an overall conclusion to the work presented in the thesis, whilst highlighting the contributions of this work to the reported literature.

This dissertation describes the single-molecule magnet (SMM) behaviour of f-block cyclooctatetraenyl sandwich complexes. Chapter one introduces the concepts that dictate SMM behavior particularly in f-elements. The emphasis is to understand the origin of magnetic behaviour and the properties that make lanthanide elements particularly interesting to explore. Current strategies used to predict such behaviour are discussed and a literature review on the subject is provided. Chapter Two describes the magnetic properties of eight isostructural lanthanide sandwich complexes utilizing 1,4-bis(trimethylsilyl)cyclooctatetraenyl dianion as the ligand, [Li(DME)3][LnIII(COT”)2] (Ln = Ce, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tb, COT” = 1,4-bis(trimethylsilyl)cyclooctatetraenyl dianion, DME = dimethoxyethane). The complexes display a wide range of magnetic behaviour. The best performing SMM was the erbium complex, which had a blocking temperature of 8 K. Investigating different lanthanide ions with the same ligand enabled us to evaluate our findings in relation to current models used to predict SMM behaviour in lanthanide complexes. Chapter three extends the discussion of lanthanide sandwich complexes to include higher symmetry cyclooctatetraenyl complexes of ErIII and DyIII, [K(18-C-6)][LnIII(COT)2] (18-C-6 = 1,4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane, COT = cyclooctatetraene).The change in symmetry evoked by removing the trimethylsyl- (TMS) groups on the ligand greatly influenced the magnetic properties of both complexes. Ab initio calculations revealed that the magnetic relaxation in the ErIII complex occurs via the second excited state which contributes to the very high blocking temperature of 10 K in this complex. Chapter four presents an organometallic building block approach to create triple decker lanthanide COT” complexes of GdIII, DyIII and ErIII with a molecular formula of LnIII2(COT”)3. Synthetically, we couple together the sandwich complexes discussed in Chapter 2 by oxidatively removing one ligand to produce linear complexes where the two metals are bridged by an aromatic COT” ligand. The magnetic properties of all complexes are compared to their respective mononuclear analogs. Most interesting is the unprecedented 4 K increase in blocking temperature of the triple decker ErIII analog compared to the ErIII mononuclear sandwich complex discussed in Chapter 2. This increase is due to a ferromagnetic dipole-dipole interaction between the ErIII ions through the COT” ring. The aromatic bridging ligand provides a GdIII - GdIII interaction of J = -0.448(1) cm-1. Chapter five extends the discussion of magnetic exchange coupling to include linear K2(THF)4[LnIII2(COT)4] (Ln = Gd, Dy, Er, COT = cyclooctatetraenyl dianion, THF = tetrahydrofuran) complexes of GdIII, DyIII and ErIII. Each complex is composed of two LnCOT2 units bridged linearly by a potassium ion. The magnetic interaction between metal ions is much weaker than in the triple decker complexes discussed in Chapter 4, with a GdIII-GdIII interaction of J = − 0.007(4) cm–1. The magnetic properties of the quadruple decker complexes were compared to their mononuclear equivalents (Chapter 3). Surprisingly, the ErIII complex showed an increase in magnetic blocking temperature over its mononuclear analog despite the large ErIII-ErIII separation of 8.819 Å. Ab initio calculations revealed that this increase is due to single ion effects, most likely an increase in symmetry. Chapter six deviates from lanthanide magnetism to study the magnetic properties of uranium sandwich complexes with multiple ligand systems and oxidation states. Prior to this study the SMM behaviour of uranium sandwich complexes was unknown. We report the synthesis, structure and magnetic properties of both uranium-COT” sandwich complexes and uranium-cycloheptatrienyl complexes with oxidation states spanning (III)-(V). None of the complexes showed zero-field SMM behaviour, indicating a sandwichtype ligand is not appropriate for harnessing the SMM character in uranium. We compared the slow magnetic relaxation of isostructural and valence isoelectronic uranium and neodymium complexes. The improved energy barrier in the uranium complex further motivates the use of uranium in SMM design due to its large spin-orbit coupling.

Ce travail concerne la synthèse, la détermination structurale par diffraction des rayons X et l'étude des propriétés magnétiques de complexes polynucléaires de cuivre, de complexes cuivre alcalino-terreux et de complexes 3d/4f. Dans le premier chapitre, est exposée la synthèse de " demi-unités " complexe et de " demi-unités " ligand, ainsi que les différentes stratégies utilisées pour l'obtention des complexes de base de Schiff non symétriques de cuivre et de nickel. La synthèse et l'étude des propriétés structurales et magnétiques de deux familles de composés polynucléaires de cuivre provenant de l'association de demi-unités complexes constitue la deuxième partie de ce travail. L'influence de la nature du groupement en ortho du donneur O(phénoxo) et du type de diamine sur la nucléarité de ces complexes a été éclaircie. Dans la troisième partie, nous décrivons comment les bases de Schiff à compartiments possédant un site de coordination N2O2 et un site de coordination O4 de plus grande taille, résultant de la réaction du métallo-ligand avec les sels d'alcalino-terreux, ont permis d'isoler une série de complexes 3d/alcalino-terreux/salicylaldimine avec des rapports 3d/alcalino-terreux différents. Dans la dernière partie, nous décrivons la préparation de complexes 3d/4f di, tri et tétranucléaires. Les ligands assembleurs sont des bases de Schiff non symétriques apportant des ponts différents. L'étude de leurs propriétés magnétiques concourt à une meilleure connaissance des facteurs responsables de la nature et de l'intensité de l'interaction magnétique. Un comportement de type SMM est vraisemblable pour le complexe tétranucléaire Cu-Tb-Tb-Cu, indiquant que la présence d'une interaction Tb-Tb n'exclut pas l'obtention de SMM
This work is concerned with the synthesis, structural determination by single crystal X-ray diffraction and study of the magnetic properties of polynuclear copper complexes, alkaline-earth/copper complexes and 3d/4f complexes. In the first chapter, the synthesis of half-unit complexes and half-unit ligands is described as well as the various strategies used for obtaining non-symmetrical Schiff base copper and nickel complexes. The synthesis and study of the structural and magnetic properties of two series of polynuclear copper compounds resulting from the association of half-unit complexes is the topic of the second part of this work. The effect of the chemical nature of the ortho-substituent to the O(phenoxo) donor and the effect of the type of diamine on the nuclearity of these complexes has been elucidated. In the third part, we describe how the compartmental Schiff bases having an inner N2O2 coordination site and a larger O4 coordination site resulting from the reaction of the metallo-ligand with the alkaline-earth salts allowed isolating a series of 3d/alkaline-earth/salicylaldimine complexes with different 3d/alkaline-earth ratios. In the last part, we describe the preparation of di-, tri- and tetra-nuclear 3d/4f complexes. The assembling ligands are non-symmetrical Schiff bases bringing different bridges. The study of their magnetic properties contributes to a better understanding of the factors responsible for the nature and intensity of magnetic interactions. An SMM type of behaviour is likely for the tetranuclear Cu-Tb-Tb-Cu complex, suggesting that the presence of a Tb-Tb interaction does not exclude an SMM behaviour

In order for molecular magnetic materials to become applicable, they must retain their magnetisation at reasonable temperatures, which can be achieved with high energy barriers for spin reversal and high blocking temperatures. In the field of Single-Molecule Magnets (SMMs), over the last decade, the main focus has shifted from large spin complexes to highly anisotropic systems which have displayed record energy barriers. There are two main methods of increasing magnetic anisotropy in a complex: i) Choosing a metal ion that boasts high magnetic anisotropy then coupling two such ions through magnetic interactions to induce large global anisotropy, and ii) maintain a low spin or use a mononuclear complex while minimising quantum tunnelling of the magnetisation by controlling the geometric features of the metal ion. Both strategies are equally valid and have been explored in this thesis using dinuclear lanthanide as well as mononuclear 3d complexes. In the pursuit of high-barrier SMMs via alignment of anisotropy axes, two dinuclear, quadruple-stranded helicates and one mesocate were isolated and are described in detail herein, both structurally and magnetically. Furthermore, theoretical calculations have been performed to determine the energies of Kramers doublets on each DyIII centre to derive magneto-structural correlations. To induce magnetic interactions between DyIII ions, a centrosymmetric dinuclear SMM was synthesised. Investigation of the crucial DyIII…DyIII interaction as well as its effect on the quantum tunnelling of the magnetisation has been carried out using ab initio calculations and magnetic dilution studies. Using the same system, a method of greatly enhancing the energy barriers in SMMs has been developed. It involves modifying the coordinating ligands to include electron withdrawing groups in order to yield more anisotropic metal ions. The energy barrier for spin reversal has been increased 7-fold in one case. While lanthanide chemistry has proven to be quite versatile and promising, a new branch of nanomagnets is currently being pursued: mononuclear 3d complexes as SMMs. The advantages of 3d metals include high anisotropy per ion, low spin (as anisotropy decreases with increasing spin), well-understood electronic structures and clear correlations between geometry and magnetic anisotropy. The structural and magnetic properties of three complexes based on CoII and terpyridine ligands as well as a seven-coordinate CoII complex with positive anisotropy are discussed at length. The unique slow relaxation dynamics and spin crossover behaviour has been followed using DFT and ab initio calculations, as well as EPR and magnetic dilution studies. Overall, this thesis describes the efforts taken to synthesise high-barrier nanomagnets through understanding the origins and mechanisms of slow magnetic relaxation in both lanthanide and 3d metal complexes.

Le travail présenté concerne la synthèse de calixarènes fonctionnalisés par des groupes sulfonates et carboxylates et l'étude détaillée des structures cristallines de leurs complexes moléculaires ou métalliques avec des métaux 3d et 4f. L'une des préoccupations majeures de ce travail concerne la compréhension des assemblages supramoléculaires dans ces systèmes. Le premier chapitre présente des éléments bibliographiques sur les calixarènes, leur histoire, les différentes conformations et les méthodes principales de fonctionnalisation puis la chimie supramoléculaire associée comprenant les complexes moléculaires et métalliques. Le deuxième chapitre est dédié à une série de complexes moléculaires de type hôte-invité formés entre le para-sulfonatocalix[4]arène (SC4) et différentes bipyridine En continuité avec ce travail nous présentons en suite la structure et les propriétés magnétiques d'un complexe métallique constitué d'un SC4 pontant deux entités dinucléaires de phenanthroline [FeIII2(μ-O)(H2O)5(phen)2] par la coordination des groupes sulfonates. Le troisième chapitre est consacré à la chimie de coordination des calixarènes sulfonatés avec les lanthanides. Nous avons mis en évidence trois types de structures cristallines qui sont toutes des polymères de coordination où les ions lanthanides jouent le rôle d'assembleur des calixarènes par la coordination des groupes sulfonates selon trois types de structure (A, B et C). Nous avons obtenu ces trois structures (A, B et C) pour l'ensemble de lanthanide (La, Pr, Nd , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Yb). Le quatrième chapitre concerne la chimie de coordination des métaux de transition 3d (Co, Mn, Zn, Cu) avec des calixarènes fonctionnalisés par des groupes carboxylates sur leur partie basse. Avec le calixarène dicarboxylate nous avons obtenu une série de complexes isomorphes dans lesquels deux calixarènes sont coordinés à deux centres métalliques pour former des chaînes infinies. Le cinquième chapitre présente les résultats d'un travail exploratoire visant à synthétiser des azacalix[4]arènes, dans le but de complexer des métaux de transition. L'étude RPE des précurseurs a mis en évidence des espèces radicalaires
This work presents the synthesis of calixarenes functionalized with sulfonate and carboxylate groups and the detailed study of the crystal structures of their molecular or metal complexes with 3d and 4f metals ions. One of the major concerns of this work is the understanding of supramolecular assemblies in these systems. The first chapter gives bibliographic elements on the history, the different conformations and the main methods of functionalization of calixarenes and on their supramolecular chemistry comprising molecular and metal complexes. The second chapter is dedicated to a series of molecular complexes of the host-guest type formed between the para-sulfonatocalix[4]arene (SC4) and various bipyridine. In continuation with this work we then present the synthesis, structure and magnetic properties of a metal complex comprising a SC4 bridging by the sulfonate groups two iron(II) dinuclear entities with coordinated phenathroline [FeIII2 (μ-O)(H2O) 5(phen) 2]. The third chapter is devoted to the coordination chemistry of sulfonated calixarenes with lanthanides. We have found three types of crystal structures which are polymers wherein the lanthanide ion function as an assembler of calixarenes by the coordination of the sulfonate groups along three type of structure (A, B and C). We obtained these three structures (A, B and C) for all lanthanide (La, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Yb). The fourth chapter concerns the coordination chemistry of 3d transition metals (Co, Mn, Zn) with calixarenes functionalized with carboxylate groups on lower rim. With calixarene dicarboxylate we got a series of isomorphic complexes in which two calixarenes are coordinated to two metal centers to form infinite chains. The fifth chapter presents the results of an exploratory work to synthesize azacalix[4]arene with the aim to complex transition metals ions. The EPR study of the precursors has evidenced free radical species

L'objectif de ce travail est d'etudier les phenomenes mis en jeu dans la complexation des cations lanthanides (iii) et americium (iii) par le taci (1,3,5-triamino-1,3,5-tridesoxy-cis-inositol) ainsi que par ses derives n-fonctionnalises. La synthese de chacun des ligands, puis l'etude de la complexation des cations f trivalents en solution est presentee. Les experiences de potentiometrie montrent la formation exclusive d'un complexe m 3l 2 de type sandwich. Les constantes thermodynamiques de formation sont tres differentes avec une augmentation importante de la stabilite des complexes ln-taci avec le numero atomique des metaux. Une etude par microcalorimetrie demontre que cette evolution est essentiellement d'origine enthalpique. Le complexe forme avec l'americium (iii) est du meme type ; sa constante de stabilite est nettement superieure a celle du complexe du samarium (iii) ( 3 2 - 6(am) / 3 2 - 6(sm) = 10 6). Des etudes systematiques menees par es-ms confirment la stchiometrie des especes et l'analyse par rmn en solution des deplacements chimiques paramagnetiques des protons demontre l'isostructuralite des complexes du taci du praseodyme a l'ytterbium. Dans un melange ionique de differents cations, des complexes heterotrinucleaires sont detectes par es-ms. Les temps de relaxation et les deplacements chimiques des protons sont tout a fait significatifs des metaux paramagnetiques inseres dans les complexes. L'etude dynamique de systemes a deux metaux differents ln/ln/taci (ln : nd, sm, eu) par exsy-2d demontre la rotation intramoleculaire du ligand vis a vis des cations lanthanides. Des dosages potentiometriques sur plusieurs melanges a deux lanthanides ainsi que sur les systemes am/eu/taci et am/nd/taci, ont permis de determiner les constantes de stabilite des complexes heterotrinucleaires. Les valeurs experimentales sont comparees aux constantes calculees dans un modele statistique afin de mettre en evidence une reconnaissance ionique entre sites de coordination.

Au cours de ces dernières décennies, les cations lanthanides trivalents ont été à l'honneur en matière de haute technologie. Ces éléments sont utilisés dans des applications stratégiques telles que les lunettes optiques et les lasers, les télécommunications, l'éclairage et les écrans, les matériaux magnétiques, les disques durs, les encres de sécurité et les labels de contrefaçon, la catalyse, les biosciences et la médecine, pour n'en citer que quelques exemples. Cet intérêt croissant pour ces métaux fait de la chimie de coordination des éléments 4f un champ de recherche attrayant avec des perspectives presque illimitées. Ainsi la quête de nouveaux matériaux afin d'améliorer le caractère apporté par les éléments 4f au sein de complexes moléculaires n'a cessé de s'intensifier au cours des dernières décennies. Dans ce cadre, la compréhension précise de la relation structure cristalline-propriétés physiques (magnétisme, luminescence) devient primordiale puisqu'elle permet d'améliorer les objets synthétisés. Par conséquent, la conception de nouvelles architectures moléculaires à base d'ions lanthanide se révèle être nécessaire pour élargir la base de données disponibles et ainsi améliorer les connaissances pour ensuite optimiser les applications. Le présent travail de recherche s'insère parfaitement dans cette thématique, à savoir améliorer les connaissances sur les corrélations possibles entre la structure cristalline d'un complexe d'ions lanthanide et ses propriétés. Au cours de cette thèse, différents systèmes moléculaires originaux ont été élaborés et nous nous sommes particulièrement intéressés à la description et la compréhension des propriétés magnétiques et de luminescence. Les complexes ont été construits avec des ligands de type β-dicétone. Ces dernières offrent différents modes de coordinations qui ont permis de mettre en œuvre de nouvelles familles de complexes de lanthanides. Selon les conditions de synthèse, la nuclearité des complexes est contrôlée de [Ln1] à [Ln9]. De même, il a été possible en ajustant les conditions de synthèse de contrôler finement l'environnement des ions lanthanide au sein de ces complexes. Par dopages des clusters à forte nuclearités, nous avons pu exacerber les propriétés de luminescence des composés étudiées. Les édifices dinucléaires, trinucléaires et tétranucléaires présentent quant à eux un comportement de molécule-aimant et certains d'entre eux sont des molécules-aimants avec un moment toroïdal. Enfin, certains de ces complexes peuvent également se comporter comme des matériaux bi-fonctionnels combinant propriété de molécule-aimant et de luminescente. Ainsi l'étude du caractère spectroscopique et magnétique de ces entités nous a permis de rationaliser les propriétés physiques par rapport à la structure
Over the last few decades, lanthanides have been highlighted in high technology. These elements are used in strategic applications such as optical glasses and lasers, telecommunications, lighting and screens, magnetic materials, hard drive, security inks and counterfeit labels, catalysis, biosciences and medicine…This progress makes the coordination chemistry of 4f elements a mature and attractive field of research with almost unlimited perspectives which brings a new perception, a new area to coordination chemistry. The quest for new materials to improve the character provided by the 4f elements is steadily intensifying. In this context, the precise understanding of the structure-property relationship takes an important place, since this latter derives the properties. Consequently, it is still necessary to design new structures to expand the available database and thus improve knowledge and then promote applications. The present work is part of this idea to provide more information on the structure-properties relationship of lanthanide complexes. Indeed, during this thesis different original nuclear systems were developed and we were particularly interested in the description and understanding of the magnetic and luminescence properties. Molecular entities were constructed with β-diketone ligands. The latter offer different modes of coordination that have allowed the design of new families of lanthanide complexes. According to synthesis conditions, the nuclearity of the complexes is controlled from [Ln1] to [Ln9]. By doping the complexes with high nuclearity we were able to exacerbate the luminescence properties of the compounds studied. In regards to magnetism, the dinuclear, trinuclear and tetranuclear structures exhibit a single molecule magnet (SMM) behavior and some are magnet molecules with a toroidal moment. Other such complexes can also behave as bi-functional materials, combining SMM and luminescent property. Thus the study of the spectroscopic and magnetic character of these entities enabled us to rationalize the physical properties with respect to the structure, which is a great advantage in the field of coordination of the lanthanides

Les matériaux moléculaires multifonctionnels présentent un fort intérêt du fait de leurs propriétés physiques, et de leur taille réduite. Ce travail a permit la synthèse de 5 ligands basés sur le fragment TTF, et l'obtention de 5 familles de complexes d'ion 3d, 4f, et 3d4f. Les structures cristallographiques de ces 5 familles ont été obtenues. La luminescence des 2 familles de complexes4f a été mesurée, mettant en évidence l'exaltation de l'intensité de la luminescence et un rallongement du temps de vie de l'état excité lorsque le ligand est alkylé. Une analyse quantitative des propriétés magnétiques des complexes d'ion 4f, et 3d4f a été développée et a permit de déterminer l'éclatement énergétique entre les niveaux MJ du multiplet fondamental de l'ion lanthanide, ainsi que l'intensité de interaction magnétique entre les ions cuivre et lanthanide. Cet éclatement énergétique calculé a pu être corrélé avec l'éclatement énergétique obtenu grâce au spectre de luminescence dans le cas de l'ion ytterbium. Les deux complexes de dysprosium révèlent un caractère de molécule aimant. Le rôle joué par la présence de liaison hydrogène a put être mis en évidence par des mesures de susceptibilité magnétique en solution, et par l'alkylation du ligand. L'augmentation de la barrière d'énergie entre les deux puits de potentiel a été corrélée avec l'augmentation de la symétrie du polyèdre de coordination de l'ion lanthanide
Multi-functional molecular materials have a high interest for their physical properties, and their small size. This work has allowed the synthesis of 5 ligands based on the TTF fragment, and the obtaining of five families of 3d, 4f, and 3d4f ion complexes. The crystallographic structures of these five families were obtained. The luminescence of two families of 4f complexes was measured highlighting the enhancement of the luminescence intensity and the increase of the excited state lifetime when the ligand is alkylated. A quantitative analysis of the magnetic properties of 4f and3d4f complexes was developed and permit to determine the splitting of the MJ energy levels of the ground state of the lanthanide ion, and the intensity of magnetic exchange interaction between the copper and lanthanide. This calculated splitting has been correlated with the splitting obtained through the luminescence spectrum in the case of the ion ytterbium. Both dysprosium complexes display single molecule magnet behaviour. The role played by the presence of hydrogen bonding could be revealed by susceptibility measurements in solution, and by the alkylation of the ligand. The increase of the energy barrier value was correlated with the increase of the coordination polyhedron symmetry around the lanthanide ion

The first portion of this dissertation entails the development of new transitionmetal salen complexes, which are used to chelate lanthanides in their compartmental units (both cis and 3,3'-methoxy oxygens). The resulting complexes possess the ability to be used as sensitizers for near-infrared emission and MRI contrasting agents. The second part details the rapid synthesis of imidazo[I,5-a]pyridines from pyridyl ketones, aromatic aldehydes, and ammonia acetate in acetic acid via microwave assisted organicsynthesis. Lastly, the imidazo[I,5-a]pyridine scaffold was further examined as a ligand chelated with RuII, FeIII, and VOIV salts.

The first portion of this dissertation entails the development of new transition-metal salen complexes, which are used to chelate lanthanides in their compartmental units (both cis and 3,3'-methoxy oxygens). The resulting complexes possess the ability to be used as sensitizers for near-infrared emission and MRI contrasting agents. The second part details the rapid synthesis of imidazo[1,5-ɑ]pyridine scaffold was further examined as a ligand chelated with RuII, FeIII, and VOIV salts.

Dans le cadre de cette thèse de doctorat nous nous sommes intéressés à la préparation de composés moléculaires magnétiques chiraux dont le centre métallique, siège de l'anisotropie magnétique, est également centre de chiralité. Notre étude a porté sur le contrôle de la stéréochimie du polyèdre de coordination d'un ion Ln, en particulier dans des complexes base de Schiff 3d-4f. L'approche originale que nous avons explorée consiste à induire la stéréochimie du centre Ln par un ligand-chélate anionique chiral directement lié au métal. L'anion-ligand que nous avons considéré est la forme déprotonée du trifluoroacétyl-3-camphre (abrégée Camph-). Pour des complexes de type base de Schiff 3d-4f, deux anions chiraux viennent s'ancrer sur l'ion Ln et, par transfert de chiralité, permettent de fixer la stéréochimie de la sphère de coordination de la terre-rare. Une stéréochimie Delta ou Lambda est ainsi obtenue en fonction de l'énantiomère de l'anion-chiral mis en œuvre dans la synthèse. Cette approche a permis la synthèse de plusieurs familles de composés énantiopurs (ex. [LMe2Ni(H2O)Ln(camph)2(CF3SO3)]; [LMe2Zn(Cl)Ln(camph)2(MeOH)]). Dans chaque cas une stéréochimie Lambda est associée à l'énantiomère R-(+) de l'anion chiral et une stéréochimie Delta à l'énantiomère S-(-). Cependant une telle stéréo-sélectivité n'est pas systématique, la dissymétrie de l'espace de la sphère de coordination de la terre-rare associée à son troisième anion ou à un ligand ancillaire semble jouer un rôle important.Selon la même approche, nous avons également considéré la préparation de complexes 4f mono-métalliques chiraux de formulation [Ln(Camph)4]-. L'étude des comportements magnétiques a mis en évidence des comportements de type SMM (Single Molecule Magnet) pour plusieurs composés contenant les ions Tb ou Dy
The research work described in this thesis deals with the design, the synthesis and magnetic property investigation of magnetic low dimensional molecular materials (i.e. single Molecule Magnets, SMM), especially in 3d-4f Schiff-base complexes, involving magnetically anisotropic lanthanide (Ln) metal centers in conjunction with chirality. The aim of this investigation was to provide an efficient access to enantiopure SMMs chiral at metal (Ln). We developed an original chemical approach that consists in introducing a chiral chelating diketonate ligand directly bonded to the Ln metal center. Thus transfer of chirality from chiral ligand to the coordination polyhedron of the metal center can be achieved. Deprotonated 3-trifluoroacetyl-camphor (Camph-) has been utilized as the chiral chelating ligand to synthesize several 3d-4f Schiff-base complexes, where two chiral anions are anchored on Ln ion rendering chiral coordination sphere around the rare-earth metal center. Depending on the enantiomer of the ligand employed in the synthesis, either Delta or LAmbda stereochemistry of the Ln polyhedron is obtained. This approach allowed synthesis of several families of enantiopurs SMMs chiral at Ln such as [LMe2Ni(H2O)Ln(camph)2(CF3SO3)] or [LMe2Zn(Cl)Ln(camph)2(MeOH)], where LMe2 = bicompartmental Schiff-base ligand. In each case, reaction with the R-(+) Camph ligand results in a Lambda stereochemistry, while a Delta stereochemistry is yielded upon reaction with the S-(-) Camph ligand. However, such a stereo-selectivity is not systematic. The third anion or an ancillary ligand associated with the rare-earth metal centers appears to play an important role in controlling the stereochemistry of the coordination sphere around the rare-earth metal centers. Using the same approach, we have also successfully isolated mono-metallic chiral 4f complexes of general formulae [Ln(Camph)4]-. The study of magnetic behaviors revealed Single Molecule Magnet (SMM) behavior for several complexes containing Tb or Dy ions

L’utilisation d’espaces de stockage virtuels (Cloud) est devenue courante aujourd’hui. Néanmoins ces derniers ne sont pas dématérialisés et sont hébergés dans des centres de données (Data Center), ils sont encombrants et énergivores. La recherche dans le domaine du stockage de l’information magnétique a connu des avancées considérables avec, entre autres, la découverte des molécules-aimants (SMM, Single-Molecule Magnets, en anglais). Ces composés pourraient augmenter considérablement les capacités de stockage des prochains disques durs. Les molécules-aimants sont des complexes de chimie de coordination ou de chimie organométalliques, isolés les uns des autres. Elles possèdent des propriétés magnétiques intrinsèques contrairement aux aimants classiques où les propriétés de conservation de l’information magnétique proviennent d’un effet coopératif de toutes les molécules du matériau. Il en résulte donc une différence notable dans la capacité de stockage de l’information. La première molécule-aimant, le célèbre [Mn12], est découverte en 1980. Ses propriétés magnétiques sont caractérisées quelques années plus tard ouvrant ainsi un nouveau chapitre dans le domaine du magnétisme moléculaire. Les caractéristiques d’une molécule-aimant sont liés à la barrière d’énergie qui définit ces complexes : ΔE = |D|S² (D pour l’anisotropie et S le spin du complexe). A partir de 2003, le remplacement des métaux de transition par les ions lanthanide a révolutionné les recherches dans ce domaine. De même, les travaux antérieurs du laboratoire ont permis de démontrer que la nucléarité des édifices moléculaires et le nombre de ligands avaient une grande incidence sur les propriétés magnétiques de la molécule-aimant. Il en ressort que les complexes les plus simples sont généralement ceux qui présentent les meilleures performances. Le sujet principal de la thèse consiste à élaborer des complexes mononucléaires. L’idée est de pouvoir par la suite modifier ces composés par post-fonctionnalisation du ligand organique dans le but d’exacerber les performances magnétiques et/ou d’additionner de nouvelles propriétés (luminescence par exemple, multifonctionnalité) à la molécule-aimant initiale. Pour ce faire, une bibliothèque de ligands de type β-dicétone originaux a été réalisée. Ces ligands possèdent des fonctions qui permettent par la suite de réaliser des réactions de modifications organiques sur la molécule-aimant. Deux réactions de post-fonctionnalisations ont ainsi été envisagées : un couplage au palladium (Sonogashira ou Suzuki-Miyaura) et une réaction click (cycloaddition de Huisgen). Un second objectif de cette thèse basé sur les résultats d’une étude théorique récente qui propose l’emploi d’atome de soufre dans la sphère de coordination du centre métallique de la molécule-aimant. Ce dernier améliorerait l’axialité de la molécule et donc les propriétés magnétiques de l’édifice moléculaire final. La synthèse d’analogues soufrés de ligands de types β-dicétone a alors été entreprise afin d’étudier l’influence de l’atome de soufre comparée à ses homologues oxygénés au sein de la molécule-aimant finale. Des ligands β-monothiocétone et sulfoxyde ont donc été synthétisés. Les complexes correspondant à base d’ions lanthanide ont été isolés, leurs structures moléculaires ainsi que leurs propriétés magnétiques et de luminescences ont été caractérisées
Virtual storage spaces (Cloud) has become common today. However, these are not dematerialized and are hosted in data centers (Data Center), they are bulky and energy consuming. Research in the field of magnetic information storage has made considerable progress with, among others, the discovery of single-molecule magnets (SMMs). These compounds could significantly increase the storage capacities of future hard drives. Magnet molecules are complexes of coordination chemistry or organometallic chemistry, isolated from each other. They have intrinsic magnetic properties unlike conventional magnets where the magnetic information retention properties come from a cooperative effect of all molecules in the material. This therefore results in a noticeable difference in the capacity for storing information. The first magnet-molecule, the famous [Mn12], was discovered in 1980. Its magnetic properties were characterized a few years later, thus opening a new chapter in the field of molecular magnetism. The characteristics of a molecule-magnet are linked to the energy barrier that defines these complexes: ΔE = | D | S² (D for anisotropy and S for the spin of the complex). From 2003, the replacement of transition metals by lanthanide ions revolutionized research in this field. Previous laboratory work has shown that the nuclearity of molecular structures and the number of ligands have a major impact on the magnetic properties of the molecule-magnet. It turns out that the simplest complexes are generally those with the best performance. The main subject of the thesis is to develop mononuclear complexes. The idea is to be able to subsequently modify these compounds by post-functionalization of the organic ligand in order to exacerbate the magnetic performances and / or to add new properties (luminescence for example, multifunctionality) to the initial molecule-magnet. To do this, a library of original β-diketone ligands was produced. These ligands have functions which subsequently make it possible to carry out organic modification reactions on the magnet molecule. Two post-functionalization reactions were thus considered: a Palladium-coupling reaction (Sonogashira or Suzuki-Miyaura) and a click reaction (Huisgen cycloaddition). A second aim of this thesis is based on the results of a recent theoretical study which proposes the use of the sulfur atom in the coordination sphere of the metal center of the SMM. The latter would improve the axiality of the molecule and therefore the magnetic properties of the final molecular structure. The synthesis of sulfur analogues of β-diketone ligands was then undertaken to study the influence of the sulfur atom compared to its oxygenated counterparts in the final magnet molecule. β-monothioketone and keto-sulfoxide ligands have therefore been synthesized. The corresponding lanthanide ion-based complexes have been isolated, their molecular structures as well as their magnetic and luminescence properties have been characterized

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CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
Este trabalho descreve a síntese e caracterização de oito complexos envolvendo os ligantes N,O doadores, piridino-3,5-dicarboxilato (3,5-pdc); piridino2,5-dicarboxilato (2,5-pdc); piridino-2,6-dicarboxilato (2,6-pdc) e isonicotinato (iso). Todos os compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção atômica de chama, espectroscopia vibracional na região do infravermelho e Raman, análise elementar de CHN e análise térmica (TG/DTA). As caracterizações indicam que seis desses complexos são heterobimetálicos do tipo 3d-4f, ou seja, apresentam em sua fórmula molecular um metal do bloco d [Co(II) ou Cu(II)] e um metal do bloco f [Eu(III) ou Sm(III)]. As caracterizações sugerem ainda que os complexos EuCo(3,5pdc) e EuCu(3,5-pdc) sejam isoestruturais, assim como os compostos SmCu(2,5pdc), EuCo(2,5-pdc) e EuCu(2,5-pdc). Outros dois complexos intitulados Co(3,5-pdc) e Eu(iso) tiveram suas estruturas determinadas através da difração de raios X por monocristal. A estrutura do complexo Co(3,5-pdc) pertence ao sistema cristalino monoclínico, grupo espacial P21/n, apresentando a fórmula molecular [Co(3,5pdc)(H2O)5]dmso. O sítio de Co(II) apresenta geometria octaédrica distorcida, sendo a esfera de coordenação composta por cinco ligantes aqua e um átomo de nitrogênio do ligante 3,5-pdc. Nesse caso, os grupos carboxilatos do 3,5-pdc não estão envolvidos na coordenação. O composto Eu(iso) com fórmula mínima [Eu(iso)3(H2O)2]n cristalizou-se no sistema monoclínico, pertencendo ao grupo espacial P21/c e mostrou-se como um polímero de coordenação 1D. O íon Eu(III) está coordenado a oito átomos de oxigênio apresentando geometria antiprismática quadrada distorcida. Os ligantes iso adotam dois modos de coordenação: bidentado quelato e em ponte. Os compostos heterobimetálicos juntamente com o complexo Eu(iso), foram estudados por espectroscopia de luminescência. Os espectros de luminescência indicam que a excitação direta no comprimento de onda da transição π→π* do ligante é mais eficiente que a excitação direta no metal, caracterizando a sensibilização do lantanídeo. O diagrama de cromaticidade CIE revela que as emissões apresentam alta pureza, com coordenadas X e Y próximas da borda.
This work describes the synthesis and characterization of eight complexes involving the N,O-donor ligands, pyridine-3,5-dicarboxylate (3,5-pdc); pyridine-2,5dicarboxylate (2,5-pdc); pyridine-2,6-dicarboxylate (2,6-pdc) and isonicotinate (iso). All compounds were characterized by atomic absorption spectroscopy, infrared and Raman vibrational spectroscopies, CHN elemental analysis and thermal analysis (TG/DTA). The characterization techniques indicate that six of these are 3d-4f heterobimetallic complexes, in other words, present in their molecular formulae a dblock metal [Co (II) or Cu (II)] and a f-block metal [Eu (III) or Sm (III)]. The characterization techniques also suggest that complexes EuCo(3,5-pdc) and EuCu(3,5-pdc) are isostructural, as well as compounds SmCu(2,5-pdc), EuCo(2,5pdc) and EuCu(2,5-pdc). Two other complexes entitled Co(3,5-pdc) and Eu(iso) had their structures determined by single-crystal X-ray diffraction analysis. Complex Co(3,5-pdc) structure belongs to the monoclinic crystal system, space group P21/n, with molecular formula [Co(3,5-pdc)(H2O)5]dmso. Co(II) sites adopt a distorted octahedral geometry, with the coordination sphere composed of five aqua ligands and one nitrogen atom from 3,5-pdc ligand. In this case, the 3,5-pdc carboxylate groups are not involved in coordination. Eu(iso) compound, with molecular formula [Eu(iso)3(H2O)2]n crystallized in the monoclinic system, belonging to space group P21/c and appeared as a 1D coordination polymer. The Eu(III) ion is coordinated to eight oxygen atoms displaying distorted square antiprismatic geometry. The iso ligands adopt two coordination modes: bidentate chelate and bridging. The heterobimetallic compounds along with the complex Eu(iso), were studied by luminescence spectroscopy. The luminescence spectra indicate that the direct excitation wavelength of the π → π* transition of the ligands is more efficient than direct excitation into the metal, characterizing lanthanide sensitization. The CIE chromaticity diagram shows that the emissions have high purity, with X and Y coordinates near the edge.

Le mélanome métastatique est un des cancers les plus agressifs avec une croissance constante du nombre de nouveaux cas par an dans le monde.Deux mutations sont principalement à l’origine de ce cancer : BRAF(V600) et NRAS(Q61). Les principaux traitements sont des thérapies ciblant BRAF lui-même ou MEK, prescrites en monothérapie ou en combinaison. La moitié des patients répondent à ce traitement mais malheureusement rechutent dans les 6 mois à 1 an après le début du traitement. Les mécanismes de résistance décrits passent par une réactivation de la voie des MAPK, de la voie PI3K/Akt/mTOR ou par une dérégulation de l’apoptose.Les deux premières voies de signalisation permettent la régulation d’un complexe : le complexe d’initiation de la traduction eIF4F. Ce complexe est composé de 3 protéines : eIF4E, une protéine qui s’associe à la coiffe 7-methyl-guanosine, eIF4A une hélicase et eIF4G une protéine échafaudage dont un des rôles est de maintenir la cohésion de ce complexe.Le complexe eIF4F étant en aval de deux voies dérégulées dans le mélanome, le but de ma thèse a été de mettre en évidence une potentielle implication de ce complexe dans la résistance aux thérapies ciblant BRAF et MEK.Pour cela, dans un premier temps, nous avons traiter des lignées cellulaires de mélanome BRAF(V600) sensibles et résistantes aux anti-BRAF et anti-MEK. Nous avons ensuite quantifié les interactions eIF4E-eIF4G, synonymes d’activation du complexe eIF4F, et les interactions eIF4E-4EBP1, synonymes d’inhibition de la traduction par une technique de Proximity Ligation Assay (PLA). Ces expériences ont permis de conclure que les inhibiteurs de BRAF et de MEK induisaient une dissociation du complexe dans les lignées sensibles, alors qu’il reste maintenu dans les lignées résistantes. Ces résultats ont été confirmés sur des tumeurs de patients répondeurs et non répondeurs à ces mêmes traitements. Par la suite, nous avons reproduits ces expériences avec un panel de lignées cellulaires mutées en NRAS(Q61) et avons observé les mêmes résultats.Nous avons donc pu mettre en évidence l’implication du complexe eIF4F dans la résistance aux thérapies ciblant la voie des MAPK dans les mélanomes mutés en BRAF et en NRAS, mais également découvert une nouvelle cible thérapeutique potentielle.La seconde partie de cette thèse a consisté au test de plusieurs inhibiteurs connus et spécifiques d’eIF4A (silvestrol, flavaglines, hippuristanol, patéamine A) ou de l’interaction eIF4E-eIF4G (4EGI1). Tous ces inhibiteurs ont sensibilisé les lignées résistantes aux thérapies ciblées mais aucun ne pouvait être potentiellement utilisable en clinique.L’utilisation d’un vecteur bicistronique dans le cadre d’un criblage de drogue a permis d’identifier 4 flavaglines qui inhibent significativement le complexe d’initiation de la traduction. L’une d’entre elles (FL3) a été testé in vivo dans un modèle de xénogreffes issues de lignées cellulaires de mélanomes résistantes. Les résultats ont montré un effet synergique de cette drogue en combinaison avec le vemurafenib (anti-BRAF) ainsi qu’une inhibition de la croissance tumorale. En conclusion, nous avons identifié une nouvelle cible thérapeutique et un nouveau biomarqueur de résistance aux thérapies ciblées dans deux contextes mutationnels de mélanome différents : BRAF et NRAS
In BRAF(V600) or NRAS(Q61)-mutant tumours, most mechanisms of resistance to drugs that target the BRAF and/or MEK kinases rely on reactivation of the RAS–RAF–MEK–ERK mitogen-activated protein kinase (MAPK) signal transduction pathway or on activation of the alternative PI(3)K–AKT–mTOR pathway (which is ERK independent). These two pathways converge to regulate the formation of the eIF4F eukaryotic translation initiation complex. By using an in situ method to detect the eIF4E-eIF4G and eIF4E-4EBP1 interactions, we recently showed that the persistent formation of the eIF4F complex, comprising the eIF4E cap-binding protein, the eIF4G scaffolding protein and the eIF4A RNA helicase, is associated with resistance to anti-BRAF and/or anti-MEK in BRAF(V600)-mutant cancer cell lines. We next focused on NRAS-mutant cancer cell lines and found that this complex is also involved in the resistance to anti-MEK compounds. Strikingly, inhibiting the eIF4F complex in BRAF or NRAS-mutated cell lines is able to overcome resistance and to synergize with drugs targeting BRAF or MEK kinases. As a result, eIF4F appears to be a promising therapeutic target in a BRAF or NRAS-mutation context

Résumé : L’immunothérapie anti-PD1 est à l’origine de résultats cliniques impressionnants dans le traitement de certains cancers comme le mélanome métastatique ou le lymphome Hodgkinien. Néanmoins, les rechutes sont fréquentes et certaines tumeurs y sont d’emblée résistantes. Par ailleurs, l’étude du complexe d’initiation de la traduction eIF4F gagne de plus en plus d’intérêt dans le domaine du cancer. En effet, eIF4F joue un rôle fondamental dans la biologie des cancers grâce au contrôle sélectif de la synthèse de protéines impliquées dans le développement tumoral.Dans cette étude, nous montrons que l’inhibition du complexe eIF4F, en plus d’avoir un effet antitumoral directe via l’inhibition de la croissance tumorale in-vitro, a une action indirecte grâce à l’inhibition de l’expression de PD-L1 sous IFN-g, évitant ainsi le blocage des lymphocytes cytotoxiques suite à l’engagement PD-1/PD-L1. Dans un modèle murin de mélanome, nous avons montré une inhibition de la croissance tumorale grâce à l’inhibition de l’expression de PD-L1, uniquement dans des souris immunocompétentes, montrant ainsi le rôle fondamental du système immunitaire. Nous avons ensuite identifié la voie de régulation de PD-L1 par eIF4F via une régulation traductionnelle de l’ARNm de STAT1, principal facteur de transcription de PD-L1 sous IFN-g.Cette étude apporte une nouvelle preuve de l’intérêt des inhibiteurs d’eIF4F dans le cancer en démontrant leur effet immunothérapeutique via l’inhibition de PD-L1, évitant ainsi l’interaction PD-1/PD-L1 qui conduit à l’échappement des tumeurs. Ces résultats ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies dans la lutte contre le cancer
The eukaryotic translation initiation complex eIF4F is subject of an increased interest in the field of cancer. This heterotrimeric complex, comprising the RNA helicase eIF4A, the cap-binding protein eIF4E and the scaffold protein eIF4G, is known to be more abundant and active in tumor cells than non-malignant counterparts.In a previous work, we showed that this complex is implicated in the resistance to melanoma-targeted therapies (Boussemart et al, Nature 2014). Furthermore, it is implicated in the resistance to various chemotherapies. Thus, agents targeting the eIF4F complex appear as promising tools in the field of cancer therapy.On the other hand, immunotherapy, by (re)stimulating and enhancing the host immune system against tumors is giving good clinical results in oncology treatment and appears nowadays as the most promising approach to fight cancer, especially anti-PD1 treatment. Even though immunotherapy has demonstrated remarkable results in curing some established cancers, such as advanced melanoma or Hodgkin’s lymphoma, many tumors relapse or fail to respond. It is thus important to still look for a new strategy enhancing the efficacy of actual treatments. Here, we propose to study the impact of inhibiting the eIF4F complex on the tumor-specific immune response

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Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães. Recife, PE, Brasil
Os tripanossomatídeos são caracterizados por processos moleculares diferenciados como a transcrição policistrônica e regulação pós-transcricional da expressão gênica. Em mamíferos, a tradução se inicia com a ligação do complexo eIF4F (formado pelos eIF4A, eIF4E e eIF4G) a extremidade 5' dos mRNAs, o que facilita seu reconhecimento pelo ribossomo. A atividade do eIF4F é reforçada pela proteína de ligação a cauda poli-A (PABP), na extremidade 3' dos mRNAs, que interage com o eIF4G. Dois complexos do tipo eIF4F foram identificados em tripanossomatídeos: o primeiro formado pelos EIF4G3, EIF4E4 e EIF4AI com a PABP1; e um outro baseado na interação do EIF4G4 com o EIF4E3 e o EIF4A1. Este trabalho buscou caracterizar as interações entre as subunidades destes complexos e sua associação com PABPs de Leishmania, avaliando o efeito de mutações em motivos específicos. Proteínas recombinantes foram geradas fusionadas a GST e avaliadas quanto a sua habilidade de interagir com parceiros marcados radioativamente em ensaios do tipo pull-down. Para o EIF4G3, mutações individuais em dois resíduos vizinhos (I8A e R9A), afetaram a interação com o EIF4E4 e a mutação de ambos os resíduos equivalentes do EIF4G4 (IL25-26AA) também impediu sua ligação ao EIF4E3, sugerindo um motivo comum para a ligação aos seus parceiros. As proteínas EIF4E3 e EIF4E4 foram avaliadas quanto à capacidade de interagir com a PABP2 e PABP1 respectivamente, e mutações em motivos conservados nas regiões N-terminais dos EIF4E (Boxes A, B e C) aboliram sua interação com os homólogos da PABP. Para identificar que regiões da PABP1 estão relacionadas às interações com o parceiro EIF4E4, foram obtidas proteínas PABP1 mutantes em motivos conservados e observou-se que a mutação no motivo TGM, C-terminal, aboliu sua interação com o EIF4E4. Com estas abordagens conseguiu-se avançar na definição das interações entre as referidas subunidades do eIF4F e PABP, identificando-se diferenças relevantes em relação a outros eucariotos

碩士
輔仁大學
化學系
101
Five new tetranuclear cubane mixed metal cluster complexes were synthesized [Ni2Dy2(hmp)4(PhCO2)5(MeOH)2] •(ClO4)2•2(MeOH)(7), [Zn2Dy2(hmp)4(PhCO2)5(MeOH)2] •(ClO4)2•2(MeOH)(8), [Ni2Y2(hmp)4(PhCO2)5(MeOH)2] •(ClO4)2•2(MeOH)(9), [Ni2Gd2(hmp)4(PhCO2)5(H2O)2] •(ClO4)2•5(MeOH) •(H2O)(10) and [Zn2Gd2(hmp)4(PhCO2)5(H2O)2] •(ClO4)2•5(MeOH) •(H2O)(11) (hmp-H=2-(Hydroxymethyl) pyridine). These five complexes were analyzed by X-ray structure determination and magnetic measurements. Out-of-phase signals for complexes 7 and 8 was found in the alternative current magnetic susceptibility measurements which suggests that those two complexes are potentially single molecule magnets. In the cole-cole plot, more than one of the magnetization relaxations processes can be found. The effective energy barrier is Ueff=0.94cm-1 for complexe 8. The direct current magnetic susceptibility measurements suggest that the magnetic interaction between the NiII-NiII and NiII-GdIII pairs are ferromagnetic, while in the GdIII-GdIII pair is weakly anti-ferromagnetic. Through this series of complexes with similar structure we postulate that the anti-ferromagnetic coupling between DyIII ions.

No
Two new complexes, [Fe3(μ3-O)(inicH)6(H2O)3][Gd(NO3)6]·(NO3)4·nH2O (1) and [Fe3(μ3-O)(inicH)6(H2O)3][Dy(NO3)5 (H2O)]·(NO3)5·n(H2O) (2) with two isolated complex moieties, were generated when isonicotinic acid was treated with iron(III) nitrate and the corresponding lanthanide(III) nitrate in water. The structures were determined by single-crystal X-ray diffraction studies. In these compounds, the anionic lanthanide complexes are encapsulated by trinuclear [Fe3(μ3-O)(inicH)6(H2O)3]7+ cationic cluster units, which is facilitated by hydrogen-bonding interactions. Investigation of the magnetic properties reveals that 2 shows slow relaxation of magnetization at low magnetic field (Hdc = 1.0 kOe), with an energy barrier of 23 K originating from a single [Dy(NO3)5(H2O)]2– anion.
Errata: 2014(25): 4228 (http://onlinelibrary.wiley.com/enhanced/doi/10.1002/ejic.201402684)