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Yohan Oudart

Modèles structuraux et fonctionnel du site actif des hydrogénases [NiFe] : de nouveaux catalyseurs bio-inspirés pour la production d'hydrogène

Publié le 28 septembre 2006


Thèse soutenue le 28 septembre 2006 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier-Grenoble I - Discipline : Chimie

Résumé :
Les hydrogénases sont des protéines capables de catalyser efficacement la production et l'oxydation du dihydrogène à des potentiels proches de l'équilibre thermodynamique. Le site actif des hydrogénases [NiFe] possède un motif fer-cyano-carbonyle ainsi qu'un atome de nickel en environnement soufré. L'originalité de la structure de ce site actif ainsi que les applications potentielles dans le cadre d'une économie de l'hydrogène rendent la synthèse de modèles structuraux et fonctionnels très importante. Dans cette perspective, nous avons préparé des modèles mononucléaires de ruthénium et des complexes nickel-ruthénium, inspirés de ce site actif. Les composés décrits dans ces travaux ont été bien caractérisés et leur activité en réduction des protons a été testée. La plupart se sont montrés capables de catalyser cette réaction même si les potentiels d'électrocatalyse restent trop négatifs par rapport à celui du platine. Il s'agit des premiers modèles fonctionnels catalytiques des hydrogénases [NiFe]. Les différents paramètres étudiés ont permis de mettre en évidence l'importance de la richesse en électrons des composés et plus particulièrement du nickel afin d'améliorer les potentiels d'électrocatalyse. D'autre part, la stabilité de l'activité sur plusieurs heures est assez bonne. L'environnement du ruthénium semble important pour cette stabilité. Les résultats les plus importants de ces travaux sont que les deux métaux ont un effet synergique en réduction des protons et que l'étape limitante du cycle catalytique est une protonation. Nous avons aussi illustré l'importance d'une base adjacente au métal qui améliore le potentiel d'électrocatalyse.

Jury :
Président : Moutet Jean-Claude
Rapporteur : Réglier Marius
Rapporteur : Schollhammer Philippe
Directeur de thèse : Fontecave Marc
Responsable de thèse : Artero Vincent

Mots-clés :
Hydrogénases, chimie bio-inspirée, réduction des protons, ​dihydrogène, nickel, ruthénium

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