Cette thèse s’inscrit dans le cadre du développement de cibles d’irradiation faiblement enrichi en ²³⁵U pour la production du ⁹⁹Mo, radionucléide père du ⁹⁹mTc employé en imagerie médicale. La cible d’irradiation est une plaque fine en aluminium, dont l’âme fissile est constituée d’une dispersion de particules uranifères dans une matrice d’aluminium. Nos travaux plus spécifiquement ont mené à proposer une âme fissile alternative à celle actuellement employée. Pour évaluer les effets de l’affinité chimique, une approche thermodynamique par détermination des relations de phases a été considérée pour cinq systèmes ternaires de références. Les travaux expérimentaux ont conduit à la détermination de sections isothermes pour les systèmes U-Al-X avec X= Ti, Zr, Nb, Ga et Ge, pour deux températures, une basse et une haute températures représentatives des interactions avec l’uranium dans sa forme allotropique orthorhombique (αU) et cubique (gU) respectivement. Les systèmes ternaires U‑Nb-Al et U-Al-Ga, ont fait l’objet d’une optimisation thermodynamique par méthode CALPHAD. Des caractérisations supplémentaires ont été menées sur les phases intermédiaires afin de déterminer leurs propriétés physico-chimiques. Ces examens ont concerné leurs propriétés thermodynamiques (réaction de formation et température et pour certaines enthalpie de formation), structurales et également l’investigation de leurs propriétés électroniques. Cette thèse s’est également intéressée à l’étude des germaniures d’uranium ternaires, U₃TGe₅, en particulier à la recherche de nouvelles phases isotypes et à la caractérisation de leurs propriétés électroniques. Neuf nouveaux composés ont été identifiés pour les métaux T = V, Cr, Zr, Mn, Nb, Mo, Hf, Ta et W avec un arrangement structural similaire à l’antitype Hf₅CuSn₃ et des comportements variés et complexes, tels des fluctuations de spin, de l’ordre antiferromagnétique et ferromagnétique, illustrant le rôle prépondérant du métal de transition dans ces effets électroniques.

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un programme de collaboration entre l'Université Libanaise et l'université de Rennes 1. La thèse est divisée en deux parties :Chimie du fluor : synthèse de nouveaux hétérocycles portant des chaînes latérales fluorées ; chimie médicinale : recherche de nouvelles molécules à visées anticancéreuses. La première partie se compose de trois chapitres : dans le premier chapitre, des intermédiaires de synthèse de type énones fluorées ont été synthétisés par une voie originale, et leur réactivité en cyclocondensation a été étudiée pour obtenir de pyrazolines et de pyrrolines avec des chaînes latérales fluorés. Dans le deuxième chapitre, nous nous sommes intéressés à la préparation d'hétérocycles de type chroman-4-one, en utilisant les intermédiaires difluorés précédents. Dans le dernier chapitre, la réaction de Kinugasa a été appliquée pour la première fois sur des dérivés propargyliques gem-difluorés. Cette réaction nous a permis de découvrir une voie de synthèse originale à une famille de composés nouveaux, à savoir des exoalkylidène b-lactames portant un fluor en position vinylique. Dans la seconde partie, notre objectif était de restaurer les propriétés apoptotiques au sein des cellules cancéreuses afin d'obtenir de nouveaux composés à activité antitumorale. A partir de données obtenues par modélisation moléculaire, nous avons fait le design de plusieurs séries d'analogues d'un inhibiteur connu (MIM-1) de la protéine anti-apoptotique Mcl-1. Plus de 40 analogues ont été préparés et testés sur trois variétés de cellules cancéreuses (sein, ovaire et mélanome). Un certain nombre de ces composés ont présenté des activités prometteuses dans ces différents domaines.

Au vu de l'omniprésence des oxydes de fer dans le milieu naturel, et en particulier la goethite et l'hématite qui sont les formes les plus stables, mais aussi de la prolifération des contaminants émergents dans l'environnement, comme les fluoroquinolones, notre objectif a été d'étudier leur réactivité et de définir les mécanismes de sorption et d'oxydoréduction à l'interface oxyde/solution dans des conditions statiques (batch) et hydrodynamiques contrôlées (colonne) en couplant une étude macroscopique (techniques chromatographiques, LC/MS, LC/UV) avec une approche microscopique (spectroscopie vibrationnelle et XPS) et de modélisation mécanistique (TPM et CD-MUSIC). Ces travaux mettent en évidence les principaux mécanismes responsables de la transformation des molécules organiques à la surface d'un oxyde de fer, et donc fournissent des informations nécessaires à la compréhension du devenir des contaminants émergents dans l'environnement.

L'addition catalysée des amines ou phosphines sur des substrats insaturés (alcènes, alcynes ou allènes) constitue une méthode efficace pour la production d’amines et phosphines à hautes valeurs ajoutées. Pour ces réactions, les complexes hétéroleptiques des métaux alcalino-terreux ont émergé comme des précatalyseurs effi caces. Cette thèse décrit la synthèse de complexes des alcalino-terreux supportés par des ligands aminoalcoolates fluorés de type [{RO}AeN(SiMe2H)2] ({RO} = aminoalcoolate fluoré; Ae = Ca, Sr). Des études par diffraction de rayons X montrent que ces complexes utilisent des interactions Ae···F–C and β-Si–H···Ae pour être cinétiquement inertes. Étonnamment, la somme de ces interactions non-covalentes dites secondaires est prédominante par rapport à la coordination d'éthers sur le centre métallique. En outre, les ligands aminoalcoolates fluorés ont été utilisés pour préparer de rares exemples de complexes Ae hétéroleptiques impliquant la coordination intramoléculaire de donneurs d'électrons π (i.e. alcènes et alcynes). Ainsi, pour la première fois, des complexes Ae stabilisés par des combinaisons d’interactions Ae···Cπ, Ae···F−C et β-Si−H···Ae ont été synthétisés. La nature de ces interactions a été sondée par des moyens spectroscopiques, cristallographiques et calculatoires (DFT). En revanche, nos efforts pour obtenir des complexes Ca–aryles ont conduit à la formation de complexes trinucléaires originaux présentant des interactions secondaires β-Si-H···Ca extrêmement fortes. Certains de ces complexes de calcium ont ensuite été testés en catalyse d’hydrophosphination du styrène avec la diphénylphosphine. Ils ont démontré des activités remarquables (TOF ≈ 50 h−1) en conditions douces, ainsi qu’une régiosélectivité de 100% vers la formation du produit d'addition anti-Markovnikov. En collaboration avec le Pr. M. Etienne et le Dr C. Dinoi du Laboratoire de Chimie de Coordination (Toulouse), un précatalyseur hétéroleptique de calcium supporté par un ligand tris(indazolyl)borate fluoré a été utilisé pour l’hydroamination intramoléculaire du 2,2-diméthylpent-4-en-1-amine, et a fait preuve d’une activité catalytique parmi les plus élevées à ce jour.

La modification des surfaces revêt un intérêt primordial dans de nombreux champs d'applications de la chimie, comme la chimie analytique et l'électronique moléculaire. Ce travail a porté sur l'étude de différentes monocouches liées de façon covalente à des surfaces conductrices (principalement le carbone) et préparées à partir de l'électroréduction de sels d'aryldiazonium. Ces monocouches organiques ont été fonctionnalisées avec des groupements terminaux électroactifs différents, et l'on s'est intéressé aux propriétés de transfert de charge (au sens large) des couches résultantes. Tout d'abord des couches portant un système redox simple à base de ferrocène ont été étudiées dans différents milieux organiques conventionnels et en milieu liquides ioniques. L'effet de l'éloignement du système redox vis-à-vis de la surface a été également analysé en variant la longueur du pont ancrant. Dans un second temps, les monocouches organiques ont été fonctionnalisées par des unités tétrathiafulvalène (TTF). Les TTF sont des molécules (donneur d'électrons) connues pour former des complexes à transfert de charge avec le tétracyanoquinodiméthane (TCNQ), accepteur d'électrons. La formation de complexes à transfert de charge entre des TTF immobilisées dans la monocouche et des dérivés TCNQ a été étudiée et modulée selon l'éloignement du TTF vis-à-vis de la surface (variation de la longueur du lien ancrant) et en fonction de la force de l'accepteur. Enfin, des monocouches avec des groupements terminaux de type fluorène ou spirobifluorène (SBF) ont été préparées. Le comportement bloquant vis-à-vis-du transfert d'électron a été étudié par microscopie électrochimique (SECM) en présence de deux médiateurs redox différents et la conductivité des couches a été évaluée par CP-AFM (microscopie à force atomique – mesure de courants locaux). Il est montré que les propriétés de transfert/transport de charges sont influencées par l'encombrement stérique associé au fluorène ou au SBF (variation de la substitution). Ces monocouches organiques stables, bien organisées apparaissent très prometteuses comme composants dans des dispositifs d'électronique moléculaire.

Au cours de cette thèse, de nouveaux dérivés organométalliques basés sur une structure triphénylméthylium ont été synthétisés. Ces composés, notamment grâce à leur structure multiplolaire, sont pressentis pour avoir des propriétés remarquables en optiques non linéaire (ONL) qui pourraient donner lieu à des développements appliqués dans plusieurs domaines. Ces caractéristiques, et plus précisément leur absorption biphotonique (A2P), en font des composés particulièrement intéressants pour l'industrie de pointe (microfabrication, imagerie, dispositifs optiques, etc.). Cependant, ces propriétés d'ONL et d'absorption biphotoniques n'ont été jusqu’à lors que peu étudiées, malgré leur potentiel prometteur. Dans un premier temps, une famille de nouveaux composés organiques présentant cette structure particulière, a donc été synthétisée afin de confirmer le potentiel d'absorption à deux photons de ces chromophores, notamment par des mesures Z-scan. Dans un second temps, la synthèse de d’analogues organométalliques ayant des groupes donneurs tels que «Fe(η5-C5Me5)(κ2-dppe)C≡C− , « Ru(Cl)(κ2-dppe)2C≡C− » ou ethynylferrocene a été réalisée et ces dérivés ont été extensivement caractérisés. Ces dérivés organométalliques devraient présenter des sections efficaces d’A2P (ainsi que des réponses ONL de troisième ordre) dans le proche-IR bien supérieures à celles de leurs analogues organique. De plus les groupements métalliques redox-actifs devraient permettre d’obtenir des chromophores électro-commutables. Dans cet objectif, les études déjà réalisées sur ces composés joints à l’étude à venir de leur propriétés ONL de troisième ordre et permettra de mieux comprendre les phénomènes electroniques sous-jacents à ces propriétés et le rôle joué par les parties organique et organométalliques de leur structure.

La réaction d'aldolisation est une des méthodes les plus importantes et plus utilisées pour former des liaisons C-C. La réaction tandem d'isomérisation-aldolisation catalytique d'alcools allyliques permet d'effectuer cette réaction avec de nombreux avantages synthétiques et nous avons préparé par ce moyen des beta-hydroxyacylsilanes à partir d'alpha-hydroxyallylsilanes. Tout d'abord, nous avons cherché à mettre au point une version catalytique asymétrique de cette réaction tandem et nous avons aussi synthétisé des beta-hydroxyacylsilanes par aldolisation directe. Ensuite, nous avons utilisé des alpha-hydroxyallylsilanes pour préparer des aldols alpha-silylés au moyen de réactions d'époxydation. Dans une troisième partie, nous avons synthétisé des aldols à partir de beta-hydroxyacylsilanes protégés de manière simple et efficace, ce qui nous a permis d'effectuer des réactions d'aldolisation itératives. Nous avons illustré le potentiel de cette méthode par la synthèse d'un fragment de (±)-pironetine. Enfin, nous avons synthétisé, à partir des mêmes beta-hydroxyacylsilanes protégés, des éthers d'énol silylés qui ont été ensuite utilisés avec succès comme substrats pour des réactions de Mukaiyama.

La perspective d'une société utilisant l'énergie de la lumière du soleil pour séparer la molécule d'eau en dihydrogène et en dioxygène, ces deux gaz servant de moyens de stockage et de vecteurs d'énergie, nécessite de nombreux développements. En particulier, il est nécessaire de choisir un matériau pouvant absorber la lumière et transférer son énergie aux charges électriques afin de générer un courant électrique. Parmi toutes les possibilités, ce mémoire étudie l'applicabilité des bâtonnets semiconducteurs de tailles nanométriques constitués d'un cœur de séléniure de cadmium et d'une coquille de sulfure de cadmium. Profitant des méthodes décrites ces dernières années et d'une méthodologie de fonctionnalisation, les objets obtenus présentent une grande monodispersité et peuvent être dispersés en milieu aqueux. Les propriétés photoélectrochimiques des nanobâtonnets sont explorées par microscopie électrochimique. Cette méthode permet de déterminer s'il y a un transfert de charge entre des molécules en solution et un substrat constitué des bâtonnets, et le cas échéant son sens. Ainsi les nanoparticules, soumises à une excitation lumineuse, transfèrent des électrons vers les molécules dans l'ensemble des cas explorés, révélant ainsi un caractère plus réducteur que la para-benzoquinone. Ce transfert est réalisé d'autant plus rapidement que le rapport entre la longueur et le diamètre des bâtonnets augmente, jusqu'à un optimum, mais aussi que la taille de la couche organique isolante les recouvrant diminue, comme l'ont révélé des suivis de réduction d'une sonde rédox moléculaire colorée, la résazurine. Ces charges ont été mises à profit pour fonctionnaliser les nanoparticules, au travers de la réduction d'un pont disulfure ou d'un sel d'or. Enfin des stratégies ont été explorées pour permettre aux particules de réaliser la réduction photosensibilisée de l'eau, au travers de la synthèse d'une cobaloxime, un catalyseur moléculaire, ou de la réduction de sels métalliques à propriété catalytique tels que le cobalt et le nickel.

L'objectif de ce travail était l'élaboration par ablation laser pulsé (PLD) et la caractérisation de couches minces d'oxydes dans le système K-Nb-O, et plus précisément d'une phase de structure bronze de tungstène quadratique (TTB) sous forme de nanorods, potentiellement intéressante dans le contexte de la recherche de nouveaux piézoélectriques sans plomb. Malgré une forte compétition de croissance entre les différentes phases, l'étude approfondie des conditions de dépôt a montré la possibilité d'obtenir les phases KNb3O8, K4Nb6O17, K6Nb10,88O30 (TTB) et KNbO3, en films minces après une phase d’optimisation essentielle. Nous avons déterminé l'influence des conditions de dépôt sur la formation et la nanostructuration de ces composés en couches minces. En particulier, il a été démontré que la température et la composition de la cible PLD avaient une forte influence sur la croissance de la phase de structure TTB. Une étude plus approfondie de ces phases a révélé que toutes avaient une morphologie spécifique liée à leur structure anisotrope, que nous avons pu contrôler par la croissance épitaxiale sur les substrats SrTiO3 orienté (100) et (110). L'existence d'une activité piézoélectrique dans des couches minces de la phase TTB, mise en évidence par PFM, lui confère un intérêt certain. Cette phase TTB a également été obtenue dans le système Na-K-Nb-O, très connu pour ses propriétés piézoélectriques et ferroélectriques, ouvrant la voie sur de nouvelles recherches.

Dans ce manuscrit, le premier chapitre introduit la cible matériaux multifonctionnels, y compris les connaissances nécessaires sur les différentes propriétés physiques sélectionnées telles que le magnétisme, la luminescence, et la conductivité, ainsi des contributions précédents de nos et d'autres groupes. Dans le chapitre deux, le ligand à base de tétrathiafulvalène avec deux accepteurs dpp (L1 et L2) (TTF = tétrathiafulvalène, dpp = 2,6-di(pyrazol-1-yl)pyridine) et des complexes lanthanide correspondant sont présentés, y compris la synthèse et les caractérisations physiques: structures cristallographique, voltamétrie cyclique, le spectre d'absorption rationalisée par des calculs TD-DFT, des spectres d'émission, et les mesures d’ aimantation AC et DC. Les complexes Eu, Yb, et Er sont emissives. Dans le chapitre trois, un ligand à base de TTF avec deux sites de coordination hétéro L7 et ses deux Dy(III) complexes (C7-1 et C7-2) ont été présentés avec les caractérisations physiques similaires. Les deux complexes Dy révèlent un caractère de molécule aimant.