Machinerie moléculaire à base de foldarotaxanes et hybridation de foldamères d’oligoamides aromatiques dans l’eau

Abstract

Les foldamères d’oligoamides aromatiques sont des oligomères artificiels capables d’adopter des conformations repliées bien définies comme des hélices ou des feuillets, en solution et à l’état cristallin, suite à l’établissement d’interactions non-covalentes et réversibles. L’auto-assemblage d’une structure hélicoïdale autour d’un axe moléculaire possédant une forme d’haltère, via un mécanisme dynamique de dépliement puis de repliement de l’hélice autour de l’axe, conduit à une architecture supramoléculaire appelée foldaxane. Dans la continuité de ces travaux, une entité combinant les propriétés structurales d’un foldaxane et d’un rotaxane, appelée foldarotaxane et composée d’un axe en forme d’haltère autour duquel se trouve à la fois un foldamère hélicoïdal et un macrocycle, a été conçue et caractérisée. Les mouvements moléculaires coopératifs contrôlables entre les deux sous-unités de cette architecture supramoléculaire a permis de concevoir une machine moléculaire artificielle permettant la synthèse efficace d’un rotaxane dit improbable étant donné qu’il ne présente aucune interaction non-covalente entre l’axe et le macrocycle. En parallèle, la synthèse sur support solide d’oligomères d’amides aromatiques hydrosolubles a été effectuée. L’auto-assemblage de ces brins moléculaires hélicoïdaux dans l’eau, sous forme de doubles hélices homomériques possédant une forme ovoïdale, a été caractérisé et s’est avéré quantitatif. Le mélange équimolaire de deux doubles hélices homomériques qui diffèrent par leur structure chimique conduit à leur dissociation et à l’hybridation de deux brins différents mais néanmoins complémentaires, conduisant à la formation quantitative d’une double hélice hétéromérique dans l’eau. L’efficacité de ce processus peut être attribuée à une complémentarité de taille entre les différents substituants logés au sein de la cavité centrale de la double hélice mais également à une complémentarité électronique entre les brins moléculaires constituant le duplex.