Mémoire présenté et défendu publiquement en vue de l'obtention du grade de Licencié en Chimie

Résumé,

Dans le but d'évaluer l'influence de la N-méthylation dans la caféine sur la stabilité de son co-cristal avec la théophylline, deux méthodes basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été appliquées dans l'étude de la structure géométrique et de certaines propriétés chimiques.

Alors que toutes les structures des molécules considérées dans ce travail ont été optimisées à l'aide de la fonctionnelle MO62X, la fonctionnelle B3LYP a été utilisée dans le calcul des modes normaux de vibration, de la distribution de la charge électronique, de la dureté chimique (n), du potentiel électrostatique (u) et de l'électrophilicité . Dans ce travail, la base d'orbitales 6-311 G+++ (d,p) a été utilisée en combinaison avec les deux fonctionnelles. Pour explorer l'influence des groupements méthyl de la molécule de caféine, les molécules de xanthine et de n-méthyle-xanthine (n = 1, 3 ou 7) ainsi que leurs complexes avec la théophyllineont également été condidérées.

Les résultats obtenus avec les molécules libres ont montré que la caféine = 2,777 e V) est plus nucléophile que la théophylline = 2,964 e V) et que la N-méthlation de la xanthine =3,361 e V) diminue l'électrophilicité. L'anlyse des autres descripteurs de la réactivité a révélé que la N-méthylation de la xanthine (n= 2,626 e V et u = -4,202 e V) augmente la réactivité, la plus grande réactivité ayant été prédite pour la caféine (n = 2,554 e V et u=-3,766 e V).

L'analyse des résultats obtenus sur les complexes de la théophylline avec la xanthine / ses dérivés par la N-méthylation a montré qu'il y a transfert de charge électronique, de la caféine vers la théophylline, est que la quantité de charge transférée est fonction du dégrée et de la position de la N-méthylation. La même tendance a été observée sur la longueur de la liaison hydrogène N-H ... N qui s'établit entre la théophylline (donneur de la liaison N-H) et la caféine (accepteur de la liaison) : la distance intermoléculaire diminue lorsque le degré de N-méthylation augmente. Une corrélation a été faite entre la formation de cette liaison H et l'apparition d'une bande très intense sur le spectre IR au nombre d'onde K = 3076 cm-1.

Enfin, le résultat du calcul de l'énergie de complexation que celle-ci augmente avec le degré de N-méthylation et que la position du groupement CH3 influence de façon significative cette énergie, et par conséquent la stabilité du complexe et donc du co-crystal caféine théophylline qui fait l'objet de la présente étude.