Chapitre V. Modélisation moléculaire
1. Contribution de la modélisation moléculaire à la détermination de la éactivité des espèces radicalaires
1.2. Détermination de l’espèce radicalaire la plus stable
’espèce radicalaire attaquera préférentiellement les atomes présentant une forte densité électr
de la rutine ont été évaluées par méthode semi-empirique. Dans le cas de la rutine, la confo mation la plus stable présente une HOMO et une LUMO de -8.81 eV et -0.88 eV respectivement, toutes deux localisées sur la partie aglycone de la rutine (Figure V.5.).
Afin de déterminer la position du radical qui est susceptible d’être formé en priorité par l’enzyme, les propriétés électroniques, représentatives de la distribution de charges des conformères les plus stables et les propriétés énergétiques de leurs radicaux ont été déterminées par AM1.
1.2.1. Cas de la rutine
L
onique, c’est-à-dire sur la HOMO [212]. Ainsi, pour déterminer la localisation de l’espèce radicalaire susceptible d’être formée en priorité au cours de la réaction d’oligomérisation, les localisations de la HOMO et de LUMO de la conformation la plus stable
Figure V.5. Représentation de la HOMO (rose) et de la LUMO (vert) de la structure optimisée de la rutine.
ait que la HOMO est localisée préférentiellement sur la partie aglycone et 4 radicaux hydroxyles ont été créés sur cette partie. Afin de définir le radical le plus probablement formé, les enthalpies de formation de ces radicaux ce
des eurs électroniques, énergétiques et structuraux a été
déterminé et reporté en annexe 2. Compte tenu du f
de la rutine, 5 radicaux carbones
ont été reportées dans le Tableau V.3 et comparées à ceux de la rutine. En plus de cripteur, un ensemble de descript
Tableau V.3. Comparaison des enthalpies de formation de la rutine et de ses radicaux.
Radicaux phénoxy en position : Radical carbone en position:
’ C5’ C6’ C8 C6 Rutine O3’ O4’ O7 O5 C2 ∆H (kcal/mol) -630.08 - 604.35 -609.11 -598.29 -594.51 - 537.06 -578.41 -578.30 -570.83 -572.85 ∆∆H (kcal/mol): BDE 25.73 20.97 31.79 35.57 93.02 51.67 51.78 59.25 57.23
∆H: enthalpie de formation (kcal/mol), ∆∆H (BDE) : variation d’enthalpie entre le radical et la molécule parent (kcal/mol)
rt BDE, et l’enthalpie de formation la plus élevée; il semble donc être le radical le plus instable. Par contre, le radical formé en position O4’ a le BDE et l’enthalpie de formation les plus faibles; il serait le radical le plus stable. Ce résultat est Il apparaît de ce tableau que les enthalpies de formation des radicaux hydroxyles sont plus faibles que les enthalpies de formation des radicaux carbones. Le radical formé en position C2’ possède le plus fo
com
en 4’ et 3’ de la quercétine sont les plus stables.
Selon ces résultats, il est probable qu’au cours de la réaction d’oligomérisation de la
rutine cata ce radicalaire portée par l’hydroxyle en 4’ soit formée.
en ressort également que parmi les radicaux portés par un carbone, les positions 5’ et 6’
sont les plus fa rable adical le plus stable.
LUMO de -9.14 eV et -0.92 eV respectivement. Toutes deux localisées sur la partie aglycone de l’
parable à celui rapporté par de Russo et al. [213] qui observent que les radicaux formés
lysée par la laccase, une espè Il
vo s pour générer le r
1.2.2. Cas de l’esculine
Dans le cas de l’esculine, la conformation la plus stable présente une HOMO et une
esculine (Figure V.6.).
Figure V.6. tation de O (rose) e e la LUMO (vert) de la structure
o e de l’escu
fin de déterminer les radicaux susceptibles d’être créés lors de la réaction d’olig
, énergétiques et structuraux complémentaires a été évalué et reporté en annexe 3.
Représen la HOM t d
ptimisé line.
A
omérisation, 4 radicaux carbones et 1 radical hydroxyle ont été générés, comme pour la rutine, sur la partie aglycone de l’esculine. Pour déterminer le radical susceptible d’être formé, les enthalpies de formation de ces radicaux ont été calculés et reportés dans le Tableau V.4 et comparés à ceux de l’esculine. En plus de ce descripteur, un ensemble de descripteurs électroniques
Tableau V.4. Comparaison des propriétés énergétiques et structurales de l’esculine et de ses radicaux.
Radical phénoxy en
position:
Radical carbone en position: Esculine
O7 C3 C4 C5 C8 ∆H (kcal/mol) -350.17 -321.74 -295.49 -298.34 -295.84 -292.37
∆∆H (kcal/mol): BDE 28.43 54,68 51.83 54.33 57.80
∆H: enthalpie de formation (kcal/mol) , ∆∆H (BDE) : variation d’enthalpie entre le radical et la molécule parent (kcal/mol)
Ce tableau montre que les enthalpies de formation du radical phénoxy en position 7 de l’esculine et le radical carbone en position 4 sont les plus faibles. Il est donc probable que l’espèce radicalaire majoritairement formée soit portée par l’oxygène en position 7 de l’esculine. De plus, si l’espèce radicalaire formée est portée par un carbone, le radical sera préférentiellement localisé en position 4.
1.3. Conclusions
gir comme agent de transfert radicalaire conduisant à la formation de divers radicaux, notam
dimère (C2’-C2’) identifié par RMN.
é, formant des pontages de type C-C comme -O.
D’après cette étude de modélisation moléculaire, il apparaît que le radical O4• de la rutine est le plus stable. Une fois dans le milieu, celui-ci peut agir comme propagateur de la réaction formant ainsi des pontages C-O. Il peut aussi se délocaliser (Figure V.7.) ou encore a
ment de type C•. Cette étude a également démontré que le radical C2’• est le plus réactif. Cette réactivité est susceptible de favoriser les mécanismes de terminaison par combinaison de type : C2’• + C2’• Æ C2’-C2’. Ceci expliquerait la présence du
En ce qui concerne l’esculine, il a été démontré au cours de cette étude que le radical O7• est le plus stable. Tout comme pour le radical phénoxy de la rutine, une fois dans le milieu, ce radical peut être propagé ou délocalis
O H O O OH OR OH OH O H O O O OR OH OH O H O O OH OR OH OH n O H C O O OR OH O OH O H O OR OH O O OH O H O O O OR OH C OH O H OH O O O OR C OH O H O O O OR O OH O H OH O O O OR C OH O H O O O OR O OH 2 3 4 5 6 7 8 1' 2' 3' 4' 5' 6' (a) (b) Forme Stable O2 H2O Laccase
Figure V.7. Formes de résonance du radical phenoxy dans le cas de la rutine (a) et l’esculine (b).