Intérêts Scientifiques

• Dichroisme circulaire vibrationnel
• Spectroscopie électronique et vibrationelle en phase gazeuse
• Calculs de chimie quantique : géométries et fréquences des complexes.
• Discrimination chirale

Principe

La phase Condensée
Cette partie de mon travail est plus récente et, tout comme dans le cas des études en phase gazeuse, se compose de deux aspects : expérience et théorie. Il s’agit ici d’étudier les molécules par dichroïsme circulaire vibrationnel(VCD). L’appareil de VCD est un appareil commercial. Nous y introduisons soit des solutions dans des cuves, soit des solides (pastilles de KBr contenant la molécule à étudier). Nous avons pour le moment réalisé ces études sur des molécules simples, dérivées de l’indanol. Dans le cas du 1-Indanol, le mode de basse fréquence de type "butterfly" s’est avéré jouer une rôle important sur l’interprétation finale.
D’autres molécules sont en cours d’étude, le trans-1,2-cyclohexanediol, la phénylalanine (en solution et en pastille de KBr), les cis et trans-1-amino-2-indanol

Dans l’équipe, les molécules de type DikétoPipérazine(DKP) ont été étudiées par ces mêmes méthodes

La phase Gazeuse

Parmi les interactions spécifiques, celles intervenant entre deux molécules chirales comportant en particulier un carbone asymétrique, revêt une importance considérable dans la chimie du vivant (catalyse enzymatique, activité des médicaments). Le phénomène de reconnaissance chirale qui intervient dans les systèmes biologiques ou dans les méthodes analytiques de séparation des isomères optiques repose sur la formation de diastéréoisomères qui pour des raisons stériques diffèrent dans leur énergie de formation. En formant de tels complexes diastéréoisomères, nous avons étudié pour la première fois la discrimination d’énantiomères en phase gazeuse et cherché à comprendre les interactions responsables de la reconnaissance chirale à l’échelle moléculaire.
Nos études se basent sur l’utilisation conjointe des jets supersoniques et de la spectroscopie laser . Les jets supersoniques nous permettent de former des diastéréoisomères (complexes entre molécules chirales) froids (refroidissement des degrés internes de liberté de l’ordre de quelques K) et isolés (absence de solvant). On peut alors sonder ces complexes par spectroscopie de fluorescence induite par laser (une molécule qui absorbe la lumière la réémet i.e. toute molécule a une signature spectroscopique). Les conditions expérimentales utilisées permettent d’obtenir des spectres fins et donc "unique" pour chaque espèce étudiée. Il existe bien évidemment plusieurs types de spectroscopies faisant intervenir de la lumière, et nous avons utilisé la spectroscopie U.V. domaine des transitions électroniques des aromatiques et la spectroscopie IR, domaines des transitions vibrationnelles.
Les résultats expérimentaux sont alors mis en parallèle avec des résultats de calculs de chimie quantique visant à reproduire les spectres obtenus expérimentalement. Nous pouvons alors remonter à la structure des diastéréoisomères formés et en tirer des conclusions sur les forces responsables de la discrimination chirale.

Nous avons également mené de tels études sur des systèmes ioniques en collaboration avec Debora Scuderi. Notamment par couplage de pièges à ions couplés soit à la source laser à électrons libres de CLIO soit à un laser de type OPO également disponible sur CLIO. CLIO est un des deux accélérateurs de recherche du LCP (Laboratoire de Chimie Physique d’Orsay).

Dans la majorité de nos études, le point important que nous avons pu mettre en avant c’est le rôle des liaisons faibles dans la discrimination chirale.

Collaboration et projet en cours :

La collaboration la plus récente se fait autour de la modélisation du spectre de dichroïsme circulaire vibrationnel. Elle implique notre équipe d’expérimentateur et celui des calculs statiques de type "cluster in the bulk" et trois équipes de théoriciens ayant pour but de développer et d’implémenter les codes de calcul du spectre VCD. Ces groupes sont ceux de Carine Clavaguéra au LCP à Orsay, Rodolphe Vuilleumier au laboratoire Pasteur à Paris et Florent Calvo au Laboratoire interdisciplinaire de physique de Grenoble
Ce projet est financé par l’ANR à compter du 01/10/2018.

Michel Mons, Eric Gloaguen, Benjamin Tardivel et Valérie Brenner au laboratoire Francis Perrin LFP du CEA Saclay dans le cadre du projet ANR Tunifold-s (début 01/10/2017). Ce projet donne également lieux à une collaboration avec David Aitken et coll. de l’ICMMO