Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Laboratoire de Chimie Bioorganique et Bioinorganique - LCBB

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Thème 2 (J.-P. Mahy)
Conception et synthèse de nouveaux complexes métalliques
et étude de leurs interactions avec les biomolécules

R. Ricoux, F. Avenier, W. Ghattas, J.-P. Mahy

Les activités développées dans le thème 2 mettent à profit le savoir-faire internationalement reconnu du groupe en Chimie Bioinorganique pour :

  • l’élaboration de systèmes biomimétiques des métalloenzymes à fer héminique (hémoprotéines : Cyt. P450, peroxydases...) et non héminique (hydroxylases mono- et bi-nucléaires à fer, méthane monooxygénase...), à partir de complexes de métaux de transition, métalloporphyrines ou complexes non porphyriniques mono- ou bi-métalliques,

  • l’élaboration de métalloenzymes artificielles par insertion de complexes métalliques dans diverses protéines suivant trois stratégies : hôte-invité, cheval de Troie et fixation covalente.
schéma thème 2

Les principaux objectifs des projets développés tiennent dans l’élaboration et l’étude mécanistique de nouveaux (bio)-catalyseurs sélectifs et efficaces utilisables dans des conditions éco-compatibles (solvant = H2O, TAmb et PAtm) et qui présentent des applications potentielles en chimie fine, dépollution, énergies renouvelables et en thérapeutique/théranostique :

1- Réactions d’oxydation :
Systèmes biomimétiques des mono-oxygénases à fe r: Cytochromes P450 (P450) peroxydases et méthane mono-oxygénase (MMO).

Objectifs : Elaborer de nouveaux complexes/systèmes biomimétiques pour :

A - Catalyser des réactions intéressantes dans des domaines variés :

-Oxydations énantiosélectives de substrat s: sulfures, aromatiques, alcènes utilisables en chimie fine (production de métabolites),
-Chimie du pétrole : oxydation des hydrocarbures
-Dépollution : oxydation de colorants toxiques, de polluants du pétrole (Dibenzothiophène) et d’aromatiques polyhalogénés.


  1. Métalloenzymes artificielles pour la catalyse d’oxydations énantiosélectives (xylanases, a-Rep, b-lactoglobuline)
    R. Ricoux


  2. Oxydations photocatalytiques par Ru-métalloenzymes artificielles
    R. Ricoux


  3. Catalyseurs d’oxydation bio-inspirés pour une chimie plus respectueuse de l’environnement
    F. Avenier
    (ANR ARTENOSYN, labEx CHARM3AT)

  4. Insertion de métalloenzymes dans les “Metal Organic Frameworks“ (MOF) : nouveaux catalyseurs pour des réactions de dépollution oxydante
    R. Ricoux
    (en collaboration avec Inst. Lavoisier Versailles, labEx CHARM3AT)

 

B - Réaliser l’oxydation de l’eau :
-Energies décarbonées : production de nouveaux carburants

 

C - Elucider certains aspects mécanistiques des mono-oxygénases à 2 fers :

 

2- Réactions énantiosélectives

Objectif : Elaborer de nouveaux complexes/systèmes biomimétiques et métallo-enzymes artificielles pour catalyser des réactions énantio-sélectives pour la synthèse :

- Hydrolyse de phosphodiesters
- Diels-Alder et réductions
- Création de liaisons C-C

  1. Elaboration de Métalloenzymes artificielles (Artzymes) pour des applications en catalyse énantiosélective
    R. Ricoux, W. Ghattas

  2. Chimie de création de liaisons C-C par des enzymes (artificielles ou non) à radical SAM
    R. Ricoux, W. Ghattas, F. Avenier
    (ANR Carb2zyme 2017)

  3. Mise au point d’outils de criblage de biocatalyseurs de réactions de Diels-Alder bimoléculaires
    W. Ghattas
    (en collaboration avec le Lab. COBRA, Rouen, labExes CHARM3AT et Synorg)

 

3-Réactions pour la thérapie et le diagnostic

Objectif : Préparer des enzymes artificielles ancrées à la surface de cellule vivantes, qui soient à termes utilisables pour catalyser in vivo la révélation de pro-drogues (thérapie) et/ou de pro-sondes (imagerie, diagnostic).