MASTER STME - MENTION CHIMIE - 1ère année (2MCHI)
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MASTER STME - MENTION CHIMIE
1ère année (2MCHI)
01
MASTER STME MENTION CHIMIE – 1ère année (2MCHI)
Responsable: Pr. Catherine AMIENS
Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS, 205 route de Narbonne,
31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 82 amiens@lcc-toulouse.fr
Finalité
Donner aux étudiants une solide formation dans les divers domaines de la
chimie :
- chimie moléculaire organique, organométallique, inorganique dans ses aspects
fondamentaux (synthèse, mécanismes réactionnels, études spectroscopiques) et
appliqués (de l’environnement aux matériaux, ...), première approche de la chimie
supramoléculaire (interactions intermoléculaires (non covalentes) structurant les
assemblées de molécules);
- chimie physique : chimie théorique, chimie du cosmos, matériaux et composés
moléculaires à propriétés électroniques remarquables et spectroscopie
fondamentale;
- chimie analytique : acquisition des outils physico-chimiques nécessaires à la
conception et au développement des méthodes expérimentales et à la mise en
œuvre des réactions de manière contrôlée, efficace et optimale);
- A l’interface Chimie-Biologie en insistant sur le fonctionnement intégré d’une
cellule et de ses relations avec les autres cellules constitutives d’un organe
(Biochimie métabolique et régulation), sur les principes biologiques qui guident la
création d’un nouveau médicament par exemple (Pharmacologie moléculaire), sur
la cinétique et la catalyse chimiques, bases de l’enzymologie (Mécanismes
réactionnels : application à la catalyse chimique et enzymatique).
La formation dispensée prend en compte la perspective de continuation en
Master recherche, Master professionnel, préparation des concours de
l’enseignement secondaire, Agrégation et CAPES, Ecole d'Ingénieur,...
Poursuite d’études
• Préparation d’un Master 2 recherche et ensuite d’un doctorat d’Université,
• Préparation d’un Master 2 professionnel en vue de l’entrée en vie active,
• Préparation des concours de l’Agrégation et du CAPES (ce dernier étant
accessible depuis la Licence) (voir IUFM),
• Entrée sur titre en deuxième année de nombreuses Écoles d’Ingénieurs.
Conditions d’accès
Etre titulaire d'une licence de Chimie, ou d'un diplôme reconnu équivalent
par la commission de scolarité de 2ème cycle.
12
Organisation générale
Le Master 1 chimie, centré sur un solide tronc commun (5 unités d’enseignement
(30 ECTS)), est organisé en 4 parcours différenciés comportant chacun: 3 unités
d’enseignement spécifiques à chaque parcours (2x6 ECTS + 1x3ECTS) et 3 unités
d’enseignement à choisir parmi celles spécifiques aux parcours autres que celui
choisi (2x6 ECTS) et une unité d’enseignement d’ouverture (3ECTS). L’unité
d’enseignement de parcours à 3 ECTS peut être un stage.
TRONC COMMUN
* 2M70CHM : Spectroscopies et déterminations structurales, diffraction des
rayons X (12ECTS)
* 2M71CHM : Techniques de séparation (3ECTS)
* 2M80CHM : Travaux Pratiques "de la synthèse à la caractérisation",
Modélisation Moléculaire (6 ECTS)
* 2M81CHM : Méthodologie de recherche et d’analyse bibliographique (6ECTS)
* 2M82CHM : Anglais (3ECTS)
UNITE D’ENSEIGNEMENT D’OUVERTURE (3ECTS) : UEO
Au choix de l’étudiant dans la liste ci-dessous, et en fonction de ses contraintes
d’emploi du temps : *Une UE d’ouverture proposée par le M1 Chimie : (i) Contrôle
de la qualité. Propriétés industrielles, (ii) Chimie bio-inorganique, ou (iii) Vous
avez dit nano ? Polymères et nanomatériaux. *Une UE d’ouverture proposée en
L2/3 : (i) Matériaux, (ii) Parfums, ou (iii) Energie, environnement et chimie ;
*toute autre UE ouverture proposée par d’autres M, *UE Sport, *UE LV2,
*Validation d’un stage d’été (effectué à la fin du L3) après avis de l’équipe
pédagogique.
PARCOURS CHIMIE MOLECULAIRE
* 2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale (6
ECTS)
* 2M83CMM : Constructions moléculaires (6 ECTS)
* 2M84CHM : stage en laboratoire (3ECTS)
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PARCOURS CHIMIE PHYSIQUE
* 2M75CPM : Matériaux et composés moléculaires à propriétés électroniques
remarquables (6 ECTS)
* 2M87CPM : Chimie théorique et cosmochimie (6 ECTS)
* 2M84CHM : stage en laboratoire (3ECTS)
PARCOURS SCIENCES ANALYTIQUES
* 2M74SAM : Chimie analytique pour l'analyse chimique (6 ECTS)
* 2M86SAM : Méthodes électrochimiques d'analyse (6 ECTS)
* 2M84CHM : stage en laboratoire ou *2M88SAM : chimie analytique en
entreprise, suivant avis de l’équipe pédagogique (3ECTS)
PARCOURS CHIMIE BIOLOGIE
* 2M73CBM : Biochimie métabolique et régulation; pharmacologie moléculaire (6
ECTS)
* 2M85CBM : Mécanismes réactionnels : application à la catalyse chimique et
enzymatique (6 ECTS)
* 2M84CHM : stage en laboratoire ou UE « Du métabolisme au métabolome »,
suivant avis de l’équipe pédagogique (3 ECTS). Module pré-requis pour
postuler au M2P Biologie structurale, protéomique, métabolomique, option
métabolomique.
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Organisation des enseignements
Les unités d’enseignement (UE) sont réparties sur deux semestres consécutifs
de 13 semaines et ne sont pas répétées d’un semestre à l’autre.
PREMIER SEMESTRE 30 ECTS
Tronc commun Tronc commun
12 ECTS 3 ECTS
Déterminations structurales Techniques de
séparation
UE à choix
UE parcours UE ouverture
restreint
6 ECTS 3 ECTS
6 ECTS
TRONC COMMUN
2M70CHM : Spectroscopies et déterminations structurales, diffraction des
rayons X
2M71CHM : Techniques de séparation
UNITE D’ENSEIGNEMENT D’OUVERTURE (3ECTS) : UEO
Au choix de l’étudiant dans la liste ci-dessous, et en fonction de ses contraintes
d’emploi du temps : *Une UE d’ouverture proposée par le M1 Chimie : (i) Contrôle
de la qualité. Propriétés industrielles, (ii) Chimie bio-inorganique, ou (iii) Vous
avez dit nano ? Polymères et nanomatériaux. *Une UE d’ouverture proposée en
L2/3 : (i) Matériaux, (ii) Parfums, ou (iii) Energie, environnement et chimie ;
*toute autre UE ouverture proposée par d’autres M, *UE Sport, *UE LV2,
*Validation d’un stage d’été (effectué à la fin du L3) après avis de l’équipe
pédagogique.
PARCOURS CHIMIE MOLECULAIRE
* 2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M75CPM : Matériaux et composés moléculaires à propriétés électroniques
remarquables
2M74SAM : Chimie analytique pour l'analyse chimique
2M73CBM : Biochimie métabolique et régulation; pharmacologie moléculaire
45
PARCOURS CHIMIE PHYSIQUE
* 2M75CPM : Matériaux et composés moléculaires à propriétés électroniques
remarquables
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale
2M74SAM : Chimie analytique pour l'analyse chimique
2M73CBM : Biochimie métabolique et régulation; pharmacologie moléculaire
PARCOURS SCIENCES ANALYTIQUES
* 2M74SAM : Chimie analytique pour l'analyse chimique
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale
2M75CPM : Matériaux et composés moléculaires à propriétés électroniques
remarquables
2M73CBM : Biochimie métabolique et régulation; pharmacologie moléculaire
PARCOURS CHIMIE BIOLOGIE
* 2M73CBM : Biochimie métabolique et régulation; pharmacologie moléculaire
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale
2M75CPM : Matériaux et composés moléculaires à propriétés électroniques
remarquables
2M74SAM : Chimie analytique pour l'analyse chimique
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DEUXIEME SEMESTRE 30 ECTS
Tronc commun Tronc commun
6 ECTS 6 ECTS Tronc commun
- TP synthèse et - Méthodologie de 3 ECTS
caractérisation recherche Anglais
-Modélisation moléculaire - Analyse bibliographique
UE parcours
UE parcours UE à choix restreint
(stage possible)
6 ECTS 6 ECTS
3 ECTS
TRONC COMMUN
* 2M80CHM : Travaux Pratiques "de la synthèse à la caractérisation",
Modélisation Moléculaire
* 2M81CHM : Méthodologie de recherche et d’analyse bibliographique
* 2M82CHM : Anglais
PARCOURS CHIMIE MOLECULAIRE
* 2M83CMM : Constructions moléculaires
* 2M84CHM : Stage en laboratoire
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M87CPM : Chimie théorique et cosmochimie
2M86SAM : Méthodes électrochimiques d'analyse
2M85CBM : Mécanismes réactionnels : application à la catalyse chimique et
enzymatique
PARCOURS CHIMIE PHYSIQUE
* 2M87CPM : Chimie théorique et cosmochimie
* 2M84CHM : Stage en laboratoire
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M83CMM : Constructions moléculaires
2M86SAM : Méthodes électrochimiques d'analyse
2M85CBM : Mécanismes réactionnels : application à la catalyse chimique et
enzymatique
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PARCOURS SCIENCES ANALYTIQUES
* 2M86SAM : Méthodes électrochimiques d'analyse
* 2M84CHM : stage en laboratoire ou *2M88SAM : chimie analytique en
entreprise, suivant avis de l’équipe pédagogique (3ECTS)
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M83CMM : Constructions moléculaires
2M87CPM : Chimie théorique et cosmochimie
2M85CBM : Mécanismes réactionnels : application à la catalyse chimique et
enzymatique
PARCOURS CHIMIE BIOLOGIE
* 2M85CBM : Mécanismes réactionnels : application à la catalyse chimique et
enzymatique
* 2M84CHM : stage en laboratoire ou UE « Du métabolisme au métabolome »,
suivant avis de l’équipe pédagogique (3 ECTS). Module pré-requis pour
postuler au M2P Biologie structurale, protéomique, métabolomique, option
métabolomique.
* 1 unité d’enseignement à choisir parmi :
2M83CMM : Constructions moléculaires
2M87CPM : Chimie théorique et cosmochimie
2M86SAM : Méthodes électrochimiques d'analyse
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Objectifs des 4 parcours du M1-Chimie
PARCOURS CHIMIE MOLECULAIRE
Responsable : Pr. Michel ETIENNE, Laboratoire de Chimie de Coordination
du CNRS, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 76 etienne@lcc-toulouse.fr
L’objectif est de donner aux étudiants une solide formation dans le domaine
de la synthèse organique avancée, de la chimie inorganique moléculaire, de la
chimie organométallique et de leurs applications dans divers domaines, de
l’environnement aux matériaux moléculaires. Un premier aperçu des interactions
intermoléculaires (interactions faibles non covalentes) qui structurent des
assemblées de molécules est également proposé.
La Chimie Moléculaire est au cœur de la Chimie. L’âme de la Chimie
Moléculaire est l’art de concevoir et de synthétiser de nouvelles molécules et
d’en proposer des applications dans de larges domaines. La compréhension des
voies de synthèses, des mécanismes réactionnels et des principes qui gouvernent
les applications des molécules permet au chimiste d’affiner sa créativité. Le
champ de la Chimie Moléculaire couvert par cette première année de Master va
ainsi de la synthèse d’un nouveau médicament à la conception de matériaux
moléculaires aux propriétés physiques contrôlées (par exemple, transfert
d'électron photoinduit et applications pour la conversion de l'énergie solaire). De
plus en plus, on assiste à une unification des sous disciplines traditionnelles que
sont la chimie organique et la chimie inorganique moléculaires. Le nouveau
médicament sera souvent obtenu grâce à l’utilisation, dans au moins une étape de
sa synthèse, d’un catalyseur organométallique soigneusement élaboré grâce à des
ligands organiques eux-mêmes sophistiqués. Enfin, une première approche de la
chimie supramoléculaire est proposée. Le passage de la liaison covalente aux
interactions faibles permet de structurer des assemblées de molécules aux
propriétés totalement nouvelles. Les applications dans le domaine de
l’environnement, de la chimie bio-inspirée, des matériaux à propriétés physiques
ou chimiques spécifiques, etc. sont nombreuses et des exemples actuels seront
donnés. Cette démarche pluridisciplinaire est reflétée par l'intitulé des deux UE
(dans les 72 h d'enseignement de ces UE, 25h sont dédiées aux Travaux
pratiques) et la possibilité d’effectuer un stage en laboratoire.
2M72CMM "Synthèse organique et chimie organométallique fondamentale",
qui permet l'acquisition des outils,
2M83CMM "Constructions moléculaires", orientée vers la mise en œuvre de
ces outils.
2M84CHM : Stage en laboratoire
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PARCOURS CHIMIE PHYSIQUE
Responsable : Pr. Colin MARSDEN, UPS, 118 route de Narbonne, IRSAMC,
Bât 3R1 05 61 55 60 45 marsden@irsamc.ups-tlse.fr
La formation proposée dans ce parcours a pour objectif la compréhension et
la prédiction des propriétés physico-chimiques de la matière, aux échelles
microscopiques et macroscopiques. Les enseignements consistent en une
sensibilisation aux méthodes de détermination et d'analyse des structures
électroniques des molécules et des solides, ainsi qu'en un apprentissage des
méthodes modernes de la chimie théorique (la chimie quantique et la dynamique
réactionnelle). Nous montrerons qu'il est possible de déterminer des propriétés
mesurables expérimentalement à partir d'une approche théorique.
Ce parcours est la suite naturelle de la Licence de Chimie, spécialité Chimie
Physique, de l'UPS. Mais des étudiants d'autres formations sont évidemment les
bienvenus; si vous avez des questions sur l'adéquation de votre formation, vous
êtes invité à prendre contact avec le responsable du parcours ou avec un des
responsables des modules.
Les aspects physico-chimiques de domaines très variés seront étudiés dans
ce parcours:
- des molécules du milieu interstellaire (les conditions de température et de
pression étant différentes de celles qui existent sur terre, des espèces
"exotiques" peuvent avoir une longue durée de vie dans ce milieu);
- des composés magnétiques (antiferromagnetisme, composés à double échange);
- des molécules d'intérêt en électronique moléculaire (effet mémoire,
commutateur, etc);
- des matériaux aux propriétés électroniques remarquables (conductivité,
magnétisme, supraconductivité).
Dans les deux UE obligatoires de ce parcours, nous analyserons les liens
entre structure électronique (aspect microscopique) et propriétés
macroscopiques. Le cas du magnétisme sera traité en détail dans le module
2M75CPM, tandis que la théorie de la structure électronique sera appliquée à
des systèmes d'intérêt cosmochimique dans le module 2M87CPM.
PARCOURS SCIENCES ANALYTIQUES
Responsable : Pierre GROS, UPS, 118 route de Narbonne, Laboratoire de
Génie Chimique, Bât 2R1 05 61 55 82 69 gros@chimie.ups-tlse.fr
L'analyse chimique a pour but l'identification et la détermination
quantitative des constituants d'un échantillon de matière. Pour atteindre ce but,
elle nécessite la mise en œuvre de nombreuses méthodes physiques et la plupart
du temps des réactions chimiques.
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La chimie analytique est la discipline qui a pour objet le développement des
méthodes expérimentales et des raisonnements permettant de résoudre les
problèmes de l'analyse chimique.
L'objectif global de ce parcours à finalité concrète est de donner à
l'étudiant les outils physico-chimiques nécessaires à la conception et au
développement des méthodes expérimentales et à la mise en œuvre des
réactions de manière contrôlée, efficace et optimale.
L'enseignement théorique et pratique traite d'exemples pris dans des
domaines très variés comme l'agroalimentaire, l'environnement, le contrôle des
procédés de transformation de la matière.
L'enseignement s'appuie sur les bases acquises dans le tronc commun des
trois années de licence. Il est donc accessible à tout étudiant, quelle que soit
l'option choisie au semestre 6. Les deux unités d'enseignement sont
indépendantes.
PARCOURS CHIMIE BIOLOGIE
Responsable : Pr. Myriam MALET-MARTINO
UPS, 118 route de Narbonne, Laboratoire SPCMIB, Bât 2R1 – porte 1012
05 61 55 68 90 martino@chimie.ups-tlse.fr
Ce parcours répond à la demande d’étudiants de Chimie qui ont pris
conscience que l’interface Chimie-Biologie est une des interfaces majeures et
que la bidisciplinarité est un atout important et original pour tout étudiant qui se
destine à travailler dans l’industrie pharmaceutique, cosmétique, agro-
alimentaire, vétérinaire ou dans l’environnement. Elle intéresse également des
étudiants qui se destinent aux carrières de la recherche. En effet, notre
capacité à imaginer de nouveaux médicaments par exemple est de plus en plus
liée à la compréhension des phénomènes génétiques, biochimiques,
physiologiques… conduisant à un état pathologique.
L’objectif de cette spécialité est de donner aux étudiants une quasi double
formation conduisant à une profession à l’interface Chimie-Biologie au sens large.
1011
DEBOUCHES DU M1-CHIMIE
L’étudiant est entièrement libre du choix de son parcours.
En tant que première année de Master, le débouché principal du M1 est
naturellement la poursuite en deuxième année de Master (M2). Toutefois, il est
possible avec un M1 de candidater aux concours Ingénieur d’Etude des EPST.
Au niveau local, quelles que soient les UE autres que celles de la spécialité
choisie :
- la validation du M1 "Chimie Moléculaire" ouvre plein droit à la continuation en
M2 recherche "Chimie Moléculaire: de la synthèse aux applications " ou M2
"Chimie Macromoléculaire et Supramoléculaire";
- la validation du M1 "Chimie Physique" ouvre plein droit à la continuation en M2
recherche "Chimie Physique et théorique";
- la validation du M1 "Chimie-Biologie" ouvre plein droit à la continuation en M2
recherche "Chimie pour le Vivant" et l’accès (sur dossier) au M2P Biologie
structurale, protéomique, métabolomique, option métabolomique ;
- la validation du M1 "Sciences Analytiques" permet l'accès (sur dossier) à des
masters 2 professionnels orientés vers la chimie analytique, l'instrumentation,
l'analyse et le contrôle de la qualité, le traitement des eaux, l'agroalimentaire, la
parapharmacie…–par exemple, le Master 2 ‘Chimie Analytique et Instrumentation’
à Toulouse.
Soulignons que si, en plus des 2 UE à 6 ECTS obligatoires d’un parcours
déterminé quelconque, un étudiant choisit et valide les 2 UE à 6 ECTS
obligatoires d’un deuxième parcours se poursuivant en Master 2 recherche il
pourra également intégrer, de plein droit, le M2 Recherche de ce deuxième
parcours.
Selon le choix des UE, la formation M1 acquise peut également permettre la
poursuite d'études dans d'autres M2 tant en France qu'en Europe, y compris
dans des Masters professionnels (sur dossier).
La validation du M1 donne droit à s'inscrire à divers concours, en particulier
à l'Agrégation de Chimie. Après sélection de l'étudiant sur dossier, l'intégration
à des formations préparant au concours de l'Agrégation de Chimie peut être
envisagée. Une telle formation existe à l'Université Paul Sabatier.
Enfin, cette première année de Master peut également permettre
l'intégration en deuxième année d'Ecoles d'Ingénieurs.
1112
Contenu des enseignements
TRONC COMMUN
* 2M70CHM - Déterminations Structurales (12 ECTS)
Responsable: Dr. Véronique GILARD Laboratoire SPCMIB- Bât II R 1- UPS
118, route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex 4
05 61 55 82 81 gilard@chimie.ups-tlse.fr
Equipe Pédagogique: C. BAUDOIN, F. COUDERC, H. DURAN, P. FALLER, V.
GILARD, H. GORNITZKA, M. MARTINO, F. MATHIEU, C. PAYRASTRE
Responsable TP: Cécile BAUDOIN Laboratoire SPCMIB- Bât II R 1- UPS
118, route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex 4
05 61 55 68 07 baudoin@chimie.ups-tlse.fr
Matière Cours (h) TD (h) TP (h) ECTS
Résonance Magnétique 14 12
Nucléaire
Spectrométrie de masse 6 6
Méthodes combinées 12
Travaux Pratiques 24 12
Spectroscopies des espèces 9 7
paramagnétiques (RPE et UV-
Vis)
Diffraction des rayons X 9 8
OBJECTIF
La spectroscopie est la pierre angulaire de la chimie moderne qu’elle soit
organique, inorganique, moléculaire ou supramoléculaire. L’enseignement dispensé
dans ce module a pour objectif de former les étudiants aux principales méthodes
spectroscopiques tant sur le plan théorique que pratique mais aussi à apprendre
les bases des méthodes de diffraction des rayons X, outil puissant de
détermination structurale.
Cette UE permettra à l'étudiant :
- d’approfondir les bases de la spectroscopie RMN en particulier par l'utilisation
des méthodes de RMN bidimensionnelles.
- d’appliquer les méthodes spectroscopiques les plus courantes (RMN,
Infrarouge, UV) et la spectrométrie de masse aux problèmes de détermination
structurale (formule développée, isomérie, configuration, conformation...).
1213
- d'aborder en spectrométrie de masse, les méthodes d'ionisation récentes ainsi
que les couplages mettant en évidence l'apport structural et analytique de cette
méthode.
- d’être sensibilisé à la complémentarité de ces différentes techniques.
- d'être initié aux spectroscopies résonance paramagnétique électronique (RPE),
pour l’étude des espèces paramagnétiques (radicaux organiques et inorganiques,
complexes de métaux de transition) et l’application en chimie et biochimie.
- Cette UE permet également à l’étudiant d’acquérir les bases des méthodes de
diffraction des rayons X sur monocristaux appliquées à la détermination de la
structure des molécules organiques et inorganiques. Cette méthode représente
une des rares méthodes standard pour obtenir directement l’information sur la
géométrie d’une molécule. Cet enseignement s'appuie fortement sur les éléments
de cristallographie géométrique présentés au tronc commun de la licence de
chimie (L3 - UE5).
RMN: 26 h
- Principe de la RMN, relaxations T1 et T2
- La spectroscopie de RMN 13C: les techniques de découplage du proton pour
enregistrer les spectres 13C (effet nOe, spin-écho J-modulé, DEPT...)
- Applications de la RMN à des problèmes de stéréochimie statique et dynamique
- RMN à deux dimensions:
- Homonucléaire : COSY, COSY LR, COSY DQF, J-résolu
- Hétéronucléaire: HETCOR, J-résolu
- RMN 2D “inverse”: HMQC, HSQC, HMBC,
- Corrélations “totales”: TOCSY
- Spectroscopie NOE: NOESY, ROESY, EXSY
SPECTROMETRIE DE MASSE: 12 h
- Introduction et Principe: rappels ionisation, isotopes, parités, analyseur,
affinités protoniques, règle de Fields
- Les méthodes d'Ionisation par Désorption: MALDI, FAB, ESI
- Spectrométrie de masse en tandem (MS-MS)
- Introduction aux couplages (GC-MS, LC-MS, LC-MS/MS)
METHODES COMBINEES: 12 h
Elucidation de structures à partir de l'utilisation conjointe de différentes
techniques spectroscopiques (RMN 1D et 2D, IR, UV) et de la spectrométrie de
masse.
SPECTROSCOPIES DES ESPECES PARAMAGNETIQUES: 16 h
- Spectroscopie électronique : Spectroscopie des complexes, transition d-d et
transfère de charge (métal-ligand et ligand-métal), règles de sélection.
Diagramme Tanabe-Sugano, Applications.
1314
- RPE : propriétés magnétiques de l'électron isolé; espèces identifiables par RPE;
spectromètre, échantillon et spectre RPE; facteur de Landé, environnement
chimique, effet d'écran; temps de relaxation, largeur de raie; relaxation spin-
spin par interactions dipôle-dipôle, relaxation par interactions magnétiques
d'échange; structure hyperfine du spectre RPE; structure superhyperfine du
spectre RPE; structure fine d'un spectre RPE, théorème de Kramers.
Application : ions métalliques et radicaux en chimie et biologie, exemples
d’application industrielle
ANALYSE STRUCTURALE PAR DIFFRACTION DES RAYONS X: 17 h
- la symétrie cristalline et les groupes d'espace,
- le facteur de diffusion atomique et le facteur de structure,
- la densité électronique dans le cristal,
- le problème de la phase et un exemple de solution de ce problème : la fonction
de Patterson dans l'approximation de l'atome lourd.
1415
* 2M71CHM : Techniques de séparation (3 ECTS)
Responsable : Dr. Joëlle AZEMA Laboratoire SPCMIB- Bât II R 1- UPS 118,
route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex 4 05 61 55 61 07
azema@chimie.ups-tlse.fr
Equipe Pédagogique: Joëlle Azéma, Stéphanie Cassel, François Couderc
Responsable des TP "Techniques de séparation": Dr. Joëlle AZEMA
Laboratoire SPCMIB- Bât II R 1- UPS 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse
Cedex 4 05 61 55 61 07 azema@chimie.ups-tlse.fr
Matière Cours (h) TD (h) TP (h)
Techniques de séparation 16 6 10
OBJECTIFS
Le cours de "Techniques de séparation" complète et approfondit les bases
de chromatographie enseignées au tronc commun de la licence de chimie (L3 –
UE5). Les notions acquises en L3-UE5, essentiellement basées sur un modèle
statique, sont approfondies d’un point de vue dynamique de la chromatographie.
Outre des compléments donnés sur les techniques de séparation les plus
courantes (chromatographie phase gazeuse, adsorption et partage), des
techniques apparentées seront développées.
Cet enseignement a pour but de réaliser un inventaire, non exhaustif, de
différentes techniques de séparation permettant des applications diverses tant
au niveau analytique (pharmacologie, toxicologie, cosmétologie…) qu’au niveau
préparatif pour la purification de molécules synthétiques.
16 heures de cours seront consacrées aux techniques suivantes :
- Brefs rappels sur les propriétés physiques, les interactions moléculaires; les
différents classements des solvants (Pearson, Hildebrandt, Rohrschneider).
- Phénomènes de solvatation, ionisation et dissociation. Dynamique de la
séparation chromatographique.
- Compléments sur la chromatographie phase gazeuse.
- Chromatographie liquide d'adsorption et de partage.
- Chromatographies apparentées : échange de ligands, paires d'ions, ionique et
d'échanges d'ions. Chromatographie chirale. Chromatographie supercritique.
- Bases de l’Electrophorèse capillaire.
Le cours sera largement illustré, durant les TD (6 heures) d'exemples de
séparations chromatographiques.
Deux TP de 5 heures seront dispensés en HPLC analytique.
1516
*UEO 1 ou 2 : Unité d’enseignement d’ouverture (3ECTS)
UEO1 : Vous avez dit nano ?
Responsable : Pr. Catherine AMIENS, Laboratoire de Chimie de
Coordination du CNRS, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 82 amiens@lcc-toulouse.fr
Equipe pédagogique : C. Amiens, J.-D. Marty,
Objectifs:
L’objectif de ce module d’enseignement est de montrer quelles sont les voies de
synthèse chimique, et d’intégration dans des systèmes fonctionnels d’objets
nanométriques ou nanostructurés. Ceux-ci sont des éléments essentiels des
micro et nanotechnologies, et prennent une place de plus en plus importante dans
la conception des systèmes en électronique, dans le domaine médical, etc.
Cet enseignement est donc motivé par le développement des micro-
nanotechnologies et le rôle majeur que la chimie va avoir à jouer dans ce domaine.
Organisation de l'enseignement
Introduction (2h cours)
• Economie des nanotechnologies : quels objets ?
• Pourquoi l’échelle nanométrique ?
Polymeres organiques a l’echelle nano: (6h cours)
• Du polymère au matériau polymère
• Les polymères en solution
• Design et synthèse de structures polymères nano et micrométriques
• Exemples : Membranes de filtration, gels
Polymères inorganiques à l’échelle nano: (6h cours)
• Procédé sol-gel
• Stratégie pour le contrôle de la taille
• Exemples : TiO2 (peinture, crème solaire, dépollution) et Fe3O4
(ferrofluides)
Applications en micro & nano-technologies (10h sous forme d’exposés préparés
par les étudiants en relation avec l’enseignant)
Stockage des données : bandes magnétiques, disques dur, CD, DVD. ;
Nanocomposites conducteurs et polymères nanoporeux pour la
microélectronique ; Applications des nanomatériaux dans le domaine de la
biologie (thermothérapie) et cosmétologique et pharmaceutique ; Applications au
domaine de la séparation – membranes et nanofiltration. Nouveaux procédés de
dépollution ; etc…
Ce module transversale ne nécessite aucun pré-requis autre que la curiosité
scientifique.
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UEO2 : Contrôle de la qualité. Propriétés industrielles
Responsable : Dr. Jean-Daniel Marty laboratoire des IMRCP-UPS, 31062
Toulouse Cedex 09 05.61.55.61.35 marty@chimie.ups-tlse.fr
Equipe pédagogique : J.-D. Marty, F. Benoit-Marquié, K. Groenen Serrano
Objectifs :
Ce module s’adresse à des étudiants venant de différents horizons scientifiques
et ne nécessite aucune connaissance spécifique préalable. Il a pour but de faire
un lien entre les différentes connaissances acquises par l’étudiant au cours de
son cursus et propose une ouverture vers le monde industriel. Les exemples
présentés seront pris dans différents domaines (chimie, matériaux, physique,
biologie, …) et seront adaptés en fonction du public.
Organisation de l'enseignement
Evaluation des risques et prise de décision
1) Plans d’expériences : un outil pour la prise de décision.
-principe général
-exemples d’utilisation dans différents domaines (agroalimentaire, pharmacie,
matériaux, aéronautique..) : optimisation de la formulation d’un comprimé,
composition d’un alliage utilisé dans les trains d’atterrissage
2) Tests statistiques :
-Population et échantillon statistique
-Applications des tests statistiques : validation des droites d’étalonnage ou de
méthodes d’analyse, comparaison d’échantillons, interprétation des données des
puces à ADN, détection de gènes quantitatif, etc …
Contrôler l’incertitude : normes et contrôle de la qualité
1) Normes
-Historique
-Présentation des différentes normes (ISO).
-Normes et environnement
2) Contrôle de la qualité
- Définition
- Exemples de mise en œuvre
Propriétés industrielles
1) Du concept au brevet
2) Exemple : dans le domaine pharmaceutique (le médicament de la mise au point
à la mise sur le marché), cosmétologiques, clinique, …
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* 2M80CHM - Travaux Pratiques "De la Synthèse à la
Caractérisation", Modélisation Moléculaire (6 ECTS)
Responsable de l’UE et des TP « Synthèse et Caractérisation » :
Dr. Béatrice Mestre-Voegtlé ; S.P.C.M.I.B 118, route de Narbonne, 31062
Toulouse Cedex
Bât 2R1, porte 3094 05.61. 55.65.11 mestre@chimie.ups-tlse.fr
Responsable de « Modélisation Moléculaire » :
Pr. Romuald Poteau ; LPCNO, Département de Génie Physique, INSAT, 135
Avenue de Rangueil, 31077 Toulouse Cedex 05.61.55.96.64
romuald.poteau@irsamc.ups-tlse.fr
Equipe Pédagogique :
TP «Synthèse et Caractérisation » : Catherine Amiens, Maryse Gouygou, Mary
Grellier, Brigitte Guidetti, Béatrice Mestre-Voegtlé, Gwenael Rapenne.
Modélisation Moléculaire : Marie-Catherine Heitz, Sophie Hoyau, Franck
Jolibois, Laurent Maron, Romuald Poteau.
Matière Cours TP numériques TP
TP "Synthèse et caractérisation" 0 0 24
Modélisation moléculaire 6 18 0
Objectifs
Travaux Pratiques « Synthèse et Caractérisation » (TP, 24h)
Le but de ces TP est de présenter une vision unifiée du travail
expérimental effectué en laboratoire au travers de projets expérimentaux se
déroulant en continuité sur plusieurs séances. Ces projets couvriront la
conception d’expériences et leur réalisation : synthèse de composés et
caractérisation par les techniques spectroscopiques classiques (RMN1H, RMN13C,
IR, UV, GC-MS) et la comparaison aux résultats issus de la modélisation.
Modélisation Moléculaire (Cours, 6h ; TP numériques, 18 h)
Les performances des ordinateurs modernes, les développements
méthodologiques récents des méthodes de chimie théorique, ainsi que la
démocratisation des logiciels basés sur ces méthodes, permettent au chimiste de
traiter par la modélisation moléculaire des systèmes de grande dimension, aussi
bien comme outil complémentaire aux méthodes de détermination structurale
que comme outil de chimie prédictive. On délivrera en cours et en TP un bagage
minimal afin : de connaître les limites et les possibilités des méthodes ; de savoir
comment accéder à des grandeurs comparables à l'expérience ; d’estimer la
précision et la fiabilité des résultats. On proposera également de réaliser un
projet en relation les TP « Synthèse et Caractérisation ».
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* 2M81CHM - Méthodologie de recherche et d’analyse
bibliographiques (6 ECTS)
Responsable : Dr. Maryse GOUYGOU, Laboratoire de Chimie de Coordination
du CNRS, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 74 gouygou@lcc-toulouse.fr
Equipe Pédagogique : F. Ansart, C. Amiens, R. Chauvin, C. Denier, M. Etienne, C.
Fournier, F. Benoit-Marquié, M. Gouygou, T. Leininger, R. Poteau, V. Pimienta, M.
Duran-Barthez.
Objectif
Cet enseignement vise à initier les étudiants à la problématique de la recherche à
partir d'une approche bibliographique en leur apportant une formation axée sur les
outils de recherche de documentation et sur l’analyse de publications scientifiques.
L’objectif pédagogique est la finalisation d’un rapport structuré type "mini-revue "
impliquant la recherche et de l’extraction de données bibliographiques en anglais,
leurs compréhension et analyse.
Ce module pourra constituer un support bibliographique pour un stage en
laboratoire.
Organisation de l'enseignement
Méthodologie de recherche (6h TD) :
Les méthodes de recherche ainsi que les différentes sources de documentations
scientifiques y compris les bases de données informatisées (Sci Finder) seront
présentées en travaux dirigés.
Analyse bibliographique (47 TP) :
Les travaux pratiques consistent en :
- une recherche bibliographique, aussi exhaustive que possible, sur un sujet de
recherche d'actualité, souvent complexe et parfois à la limite des acquis, dans
différents domaines de la chimie (chimie moléculaire, chimie physique, chimie
analytique ou chimie biologie selon les spécialités choisies).
- une analyse et une synthèse des données bibliographiques.
-la rédaction d’un document scientifique et la préparation d’une présentation orale.
Pour ce travail, l'enseignant sera à la disposition des étudiants qui
travailleront en binôme pour les guider dans leurs recherches, expliquer les
nouveaux concepts rencontrés et répondre à leurs différentes questions. Les
connaissances en anglais scientifique nécessaires seront acquises dans le cadre
du module d’anglais obligatoire.
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* 2M82CHM : Anglais (3ECTS)
Responsable : Florent Connerade, 05 61 14 06 05 connerade@yahoo.fr
Equipe Pédagogique: Nicolas Ghanty, ghanty@cict.fr, Leena Jasani
leena.jasani@wanadoo.fr
Objectif de la formation :
Etre capable de lire, de résumer et de traduire une publication scientifique en
anglais et également d’en faire une brève présentation orale. Cependant, il sera
aussi important de travailler la compréhension orale à partir de documentaires
scientifiques.
Organisation de l’enseignement : (24 heures TD) 12 séances de 2 heures
Bases de la phonétique anglaise – Lexique chimique de base : éléments, composés
les plus courants, matériel de laboratoire, faux amis pour les francophones,
etc…– Phrases et expressions clés pour les présentations orales – Exercices de
traduction et de synthèse d’articles scientifiques en rapport avec la chimie –
Dictées de textes scientifiques – Exercices de compréhension orale à partir de
vidéos.
Ce module d’anglais se fera en collaboration étroite avec le module de
Méthodologie de Recherche et Analyse Bibliographique.
2021
PARCOURS CHIMIE MOLECULAIRE
* 2M72CMM : Synthèse organique et chimie organométallique
fondamentale (6 ECTS)
Responsable : Pr. Michel ETIENNE, Laboratoire de Chimie de Coordination
du CNRS, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 76 etienne@lcc-toulouse.fr
Equipe Pédagogique: F. Bedos, G. Bouhadir, R. Chauvin, M. Etienne, M. Gouygou,
M. Grellier.
Responsable des TP : M. Grellier, Laboratoire de Chimie de Coordination du
CNRS, 205 route de Narbonne, 31077 Toulouse Cedex 4 05 61 33 31 77
grellier@lcc-toulouse.fr
Matière Cours (h) TD (h) TP (h)
Synthèse organique 14 10
Chimie organométallique fondamentale 12 11
Travaux pratiques 25
A- SYNTHÈSE ORGANIQUE
Cette partie du cours aborde la problématique de la synthèse "totale"
d'une molécule cible quelconque. Cette situation pratique est nouvelle pour
l'étudiant. Afin cependant de proposer des principes généraux ("notice de
montage"), on prendra du recul sur des notions déjà rencontrées sous un angle
plus formel que l'on redistribuera dans un but fonctionnel (dans une "boîte à
outils bien rangée").
Prérequis. Tout l'enseignement de chimie organique dispensé en L1, L2 et L3 est
supposé acquis. Toutes les réactions "classiques" de la chimie organique. Chimie
de la fonction carbonyle, en particulier réactions d'aldolisation. Stéréochimie
élémentaire (Z/E, R/S). Connaissance de l'existence des principales classes de
molécules organiques d'origine naturelle (une brève présentation sera proposée).
Introduction. Analyse de la structure (Lewis, Cram) des molécules organiques.
Notions de squelette et de fonction. Notions d'isomèrie avancées. Unités
stéréogéniques. Notion de contrôle en synthèse organique. Enjeux sociétaux de
la synthèse organique, quelques exemples.
I. Principes de stratégie de synthèse
1) Analyse fonctionnelle de la structure cible
Squelette carboné et groupements fonctionnels. Notion de "niveau" d'oxydation
(Z). Distinction des réactions d'oxydation (∆Z > 0), de réduction (∆Z < 0), et
isohypsiques (∆Z = 0). Equivalence et correspondance redox par aménagement
fonctionnel.
2122
2) Analyse rétrosynthétique.
• Réactions ioniques, concertées, radicalaires : rappels.
• Disconnections par alternance d/a (réactions ioniques).
• Reconnaissance des synthons donneurs et accepteurs sur la base des
réactions classiques connues. Reconnaissance d'unités spécifiques (cyclohexène,
cétones γ,δ insaturées,…) issues de quelques transformations concertées types
(Diels-Alder, Claisen-Cope,…).
• Multiplicité des solutions stratégiques et analyse critique (sélectivité).
3) Illustrations-exemples.
• Molécule linéaire sans ambiguité stéréochimique : la méthylhepténone.
• Molécules cycliques avec ambiguités stéréochimiques : les carbocyles à
cinq chaînons (ex. : prostaglandines).
II. Outils d'aménagement fonctionnel
1) Réactions isohypsiques. Isomérisation, éliminations et substitutions ne
mettant pas en jeu de liaison sigma C–C, protection-déprotection des groupes
fonctionnels.
2) Réactions impliquant des transferts d'électrons. Classification
mécanistique de Wiberg : illustration sur quelques réactions sélectionnées
d'oxydation et de réduction.
III. Outils de travail du squelette carboné
Classification bilan des réactions impliquant des créations ou des ruptures
de liaisons carbone-carbone (point de vue de la synthèse au delà du mécanisme).
Dégradations-fragmentations; transpositions-réarrangement ; constructions.
Sélection et discussion d'une trentaine de réactions utiles, connues ou nouvelles
(en particulier utilisant des auxiliaires organométalliques).
B- CHIMIE ORGANOMÉTALLIQUE FONDAMENTALE
Cette partie de l'UE 2M72CMM montre, sur les bases de raisonnements
orbitalaires simples mais rigoureux, comment la réactivité d'une molécule
organique est totalement transformée par sa coordination à un métal de
transition. La possibilité de moduler cette réactivité en fonction de la nature des
complexes, donc de rendre sélectives les réactions recherchées, sera exploitée
aussi bien pour des transformations stœchiométriques que catalytiques. Un
accent particulier sera mis sur les notions fondamentales que sont les réactions
d'insertion, d'addition oxydante et d'élimination réductrice, et de métathèse qui
permettent de former ou de rompre de façon sélective des liaisons C-C, C-H ou
C-X.. Des applications seront rencontrées dans d'autres parties du M1. Des
développements plus importants seront proposés au cours du M2.
2223
1) Complexes organométalliques des éléments de transition : structure
électronique (orbitales moléculaires, approche qualitative, et modèle de Dewar-
Chatt-Duncanson) et décomptes d'électrons
2) Conséquence de la coordination pour la réactivité :
- cas de CO et des alcènes (ligands σ-donneur et π-accepteur), complexes de
polyènes et polyényles
- inversion de polarité et attaques nucléophiles
3) Modulations des propriétés électroniques et stériques des complexes :
les ligands phosphines
4) Les ligands hydrure et alkyle : la réaction d'insertion migratoire et la β-H
élimination
5) Addition oxydante et élimination réductrice
6) Les complexes carbènes électrophiles et nucléophiles : quelques
applications (au choix : réaction de Dötz, cyclopropanation, etc.) dont la
métathèse de liaison C=C
7) Quelques applications en catalyse homogène : on s'attachera à montrer
comment la combinaison des étapes élémentaires étudiées précédemment permet
la formation catalytique sélective de liaisons C-C essentiellement, et ce pour des
réactions ou procédés significatifs (hydrogénation et hydroformylation des
alcènes, etc.)
2324
* 2M83CMM : Constructions moléculaires (6 ECTS)
Responsable : Pr. Nancy de Viguerie, Laboratoire IMRCP-UMR 5623, 118
route de Narbonne, Bât 2R1, 3ième étage – porte 3038 05 61 55 61 35
viguerie@chimie.ups-tlse.fr
Equipe Pédagogique: S. Cassel, M. Gomez, J.-P. Launay, B. Martin-Vacca, J.-D.
Marty, G. Rapenne, P. Sutra, N de Viguerie.
Responsable des TP : Dr. B. Martin-Vaca Laboratoire HFA-UMR 5069, Bât
2R1, 2ième étage – porte 2043 05 61 55 77 41 bmv@chimie.ups-tlse.fr
Matière Cours (h) TD (h) TP (h)
Complexes de coordination, macrocycles 12 14
Organisation moléculaire 11 10
Travaux pratiques 25
Dans ce module, on s'intéressera, dans la partie A, à des molécules
complexes ("briques de base"), dont la stabilité est due à des liaisons
essentiellement covalentes. Ces molécules, de par leur structure, pourront déjà
avoir des propriétés très particulières. Puis dans la partie B, on examinera les
mécanismes d’interactions intermoléculaires aboutissant à des assemblages
organisés, stabilisés par des liaisons faibles (non-covalentes), et on étudiera les
propriétés physico-chimiques résultant de cette organisation.
Dans les deux parties, on insistera sur le rôle de la synthèse pour obtenir
des molécules, ou des objets organisés, à propriétés modulables.
A- COMPLEXES DE COORDINATION, MACROCYCLES (26 h)
I. Synthèse et structure électronique de complexes de coordination particuliers
(14 h)
- Délocalisation électronique et propriétés physiques.
• Interactions magnétiques d'échange,
• Transferts d'électrons facilités par un ligand conjugué
• Transfert d'électron photoinduit.
- Ligands non-innocents (complexes pour lesquels il est difficile de définir
un degré d'oxydation). Exemples : complexes avec le ligand nitrosyle, complexes
de carbènes (Schrock, Fischer)
- Complexes et chimie bioinorganique.
II. Macrocycles (12h)
- Introduction : intérêt des macrocycles, aspect thermodynamique (effet
chélate), aspects cinétiques.
- Synthèse des macrocycles
• Méthode de haute dilution (macrolactones, macrolactames)
• Méthodes "chimiques" : Groupes rigidifiants (Porphyrines, calixarènes,
CTV), utilisation d'hétéro-éléments
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• Utilisation de l'effet de matrice (template).
- Propriétés et applications des macrocycles
• Complexes avec les métaux. Modification de solubilité, ou de réactivité.
Ether-couronnes, cryptands, etc…
• Transport d'ions en milieu biologique : exemple du transport de Gd pour
imagerie médicale, détoxification
• Macrocycles naturels pour le transport de O2, pour le transport
d'électrons dans la photosynthèse.
• "Tours de force" synthétiques : rotaxanes, caténanes, noeuds. Possibles
applications en Electronique Moléculaire.
B- ORGANISATION MOLÉCULAIRE (21 h)
I. Introduction : Interactions de faible énergie
Interactions plus faibles que les liaisons covalentes : liaisons hydrogène,
liaisons de Van der Waals.
II. Supramolécularité et sociologie moléculaire
De la supramolécularité de couple à la supramolécularité de groupe :
- Reconnaissance hôtes-invités (de cations et d’anions, d’espèces organiques
neutres)
- Reconnaissance au delà du niveau hôte-invité : supermolécules de structure et
de fonction parfaitement définies
- Supramolécularité de groupe :
Phases organisées : cristaux liquides thermotropes (nématiques, smectiques,
colonnaires), cristaux liquides lyotropes (micelles, microémulsions, membranes,…)
Macromolécules : Un polymère est constitué de chaînes macro-moléculaires
comportant un grand nombre de motifs unitaires. Ces chaînes sont
essentiellement associées entre elles par des interactions de faible énergie. De
par leur grand nombre, ces interactions sont suffisantes pour assurer l’intégrité
du matériau. Les propriétés usuelles (mécanique, viscoélastique,…) résultent de
ces assemblages moléculaires particuliers.
* Macromolécules biologiques (ADN, protéines)
* Macromolécules de synthèse (du monomère au matériau polymère)
III. Applications (à sélectionner)
- Reconnaissance moléculaire : capteurs chimiques, technique de l’empreinte
moléculaire
- Transport : auto-assemblages moléculaires comme systèmes biomimétiques
- Application en réactivité : catalyse par transfert de phase, catalyse
supramoléculaire, modèles d’enzymes, dégradation de polluants
- Interactions faibles à l’origine des propriétés originales des certains matériaux
: polymères à l’état vitreux ou cristallin, matériaux à haute tenue mécanique
(Kevlar), muscles artificiels, polymères conducteurs.
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