Fonctionnalisation des cycloadduits indoliziniques

Tenant compte que notre recherches suivrent l’utilisation des produits indolisiniques comme marqueurs fluorescents dans des systèmes biologiques, partant des iodures de N-méthyl-4[1-(4-nitrophenoxycarbonyl)- indolizin-7-yl]-pyridinium (15a-d), nous nous sommes orientés vers la transformation du groupement ester 4-nitro-phenoxycarbonyl, dans groupement amide, par la réaction des dérivés (15a-d) avec amines aliphatiques primaires, comme par exemple le 3-(N,N-diméthylamino)-1-propylamine.

Conform indicaţiilor din literatură^{(151, 206)}, am ales ca solvent dimetilformamida, reacţia fiind condusă la încălzire moderată (50-60°C), sub agitare energică, timp de 2 ore. Pentru obţinerea unei transformări complete a compuşilor esterici, s-a lucrat în prezenţa unui mare exces de diamină (r.m.amină:derivat indolizinic = 4:1). În aceste condiţii are loc reacţia următoare:

N N _COR O ^{O NO2} H₃C I H₂N(CH₂)₃NMe₂ DMF, 50-60oC, 2h !=48-58% N N _COR O H₃C I NH + HO NO₂

(15a-d) a: R= OCH₃ (16a-d)

b: R= C₆H₅

c: R= p-C₆H₄-OCH₃

d: R= p-C6H4-NO2

N^CH3 CH₃

Evoluţia reacţiei a fost urmărită prin cromatografie (HPLC) cu detecţie în UV, folosind ca solvent pentru dizolvarea eşantioanelor dimetilformamida, punându-se în evidenţă formarea unui singur produs de reacţie, cu spectru UV diferit de al esterilor indolizinici de plecare (Tabelul III.2.5.).

Tabelul III.2.5 Caracteristicile spectrale UV corespunzătoare cromatogramelor HPLC ale compuşilor (15), (16)

Caracteristicile cromatogramelor HPLC ale compuşilor (15a-d)

Caracteristicile cromatogramelor HPLC ale compuşilor (16a-d)

Compusul λmax (nm) Compusul λmax (nm)

(15a) 282.8, 404.0 (16a) ^{230.9, 285.1,} _{342.1, 412.4} (15b) 289.9, 354.0, 408.8 (16b) _{300.8, 360.5, 421.4} ^{229.8, 267.5,} (15c) 287.5, 354.0, 412.4 (16c) _{302.9, 360.5, 422.1} ^{229.8, 268.6,} (15d) 283.9, 354.1, 411.2 (16d) _{291,0, 359.4, 424.5} ^{229.8, 265.1,}

În urma purificării (vezi partea experimentală), s-au obţinut, cu randamente între 48-58%, următorii derivaţii amidici:

- iodura de N-metil-4[1-(3-dimetilamino-1-propil)-amido-3-metoxicarbonil-indolizin-7-il]-piridiniu (16a);

- iodura de N-metil-4[1- (3-dimetilamino-1-propil)-amido-3-benzoil-indolizin-7-il]-piridiniu (16b);

- iodura de N-metil-4[1- (3-dimetilamino-1-propil)-amido-3-(para-metoxi-benzoil)-indolizin-7-il]-piridiniu (16c);

- iodura de N-metil-4[1- (3-dimetilamino-1-propil)-amido-3-(para-nitro-benzoil)-indolizin-7-il]-piridiniu (16d).

Produşii sintetizaţi s-au dovedit a prezenta proprietăţi fluorescente interesante, care au făcut la rândul lor obiectul unor studii ulterioare. În plus, prezenţa restului

aminic conduce la creşterea solubilităţii acestor derivaţi indolizinici, în solvenţi polari şi în special în apă.

Structura compuşilor sintetizaţi a fost caracterizată prin analize spectrale RMN (¹H şi ¹³C), IR şi spectrometrie de masă (mod ESI).

Întrucât la înregistrarea spectrelor ¹H-RMN în dimetilsulfoxid deuterat (DMSO-d6), unul din semnalele CH2 ale catenei alifatice se suprapune cu picul apei reziduale (vezi compusul 16d – partea experimentală), s-a recurs la înregistrarea spectrelor în apă deuterată (D2O).

Lucrând în D2O, semnalul grupei NH amidice este schimbat şi nu se poate detecta. Semnalele protonilor catenei amidice apar în regiunea alifatică după cu urmează:

- la 3.26-3.36 ppm apar protonii grupelor metilenice vecine azotului amidic (NH-CH2-) sub forma unor tripleţi (J=5.14-7.05 ppm) datorită cuplajului cu protonii grupelor metilenice vecine;

- în regiunea 2.43-3.29 ppm, pentru compuşii (16a-c), apar semnalele protonilor grupărilor metilen vecine azotului aminic (-CH2-N(CH3)2), sub forma unor tripleţi, datorită cuplării cu protonii grupelor vecine (J = 7.2 Hz). În cazul compusului (16d) al cărui spectru 1H-RMN a fost înregistrat în DMSO-d6, semnalul acestor protoni apare ca un triplet la 2.26 ppm (J = 6.76 Hz);

- protonii grupelor metilen din poziţia 2 a catenei propilice (-CH2-CH2-CH2-) apar la cele mai mari câmpuri, în regiunea 1.63-2.19 ppm, sub forma unor multipleţi, datorită cuplării cu protonii celor două grupe metilenice vecine. Multipleţii respectivi au un aspect de quasicvintet, datorită valorilor foarte apropiate ale constantelor cuplajelor grupărilor metilenice din catena propilică, conform schemei următoare:

CH₂

CH₂

CH2

- cele două grupe metil aminice (N(CH3)2), furnizează singleţi la 2.13-2.96 ppm, corespunzători pentru 6 protoni.

Protonii grupei N+CH3, care sunt mai dezecranaţi datorită atomului de azot cuaternar, furnizează singleţi, la 4.37-4.43 ppm.

Ceilalţi protoni ai inelelor heterociclice dau semnale similare cu cele ale protonilor corespunzători ai derivaţilor (12a-d) şi (15a-d), deplasările fiind dependente şi de natura solventului deuterat folosit, după cum se poate vedea din tabelul III.2.6.

Semnalele protonilor care aparţin substituenţilor R, apar în concordanţă cu structurile propuse.

Atribuirea semnalelor din spectrul ¹H-RMN s-a realizat şi cu ajutorul experimentelor 2D (¹H-¹H) COSY, care pun în vedere cuplajele existente între protonii vecini.

Tabelul III.2.6. Datele spectrale ¹H-RMN ale compuşilor (16a-d)

Datele spectrale 1H RMN (DMSO-d6), δ ppm, J (Hz)

Compusul /solvent folosit ^{H-2 H-5 H-6 H-8 H-2’} _H-6’ ^H-3’ _H-5’ 16a D2O 7.53 (s) 8.78 (d, J=7.70) 7.09 (dd, J=7.75, 1.37) 8.30 (s) 8.69 (d, J=6.16) 8.12 (d, J=6.15) 16b D2O 7.47-7.56 (m) 9.27 (d, J= 7.38) 7.24 (dd, J= 7.32, 1.53) 8.46 (d, J= 0.81) 8.72 (d, J=6.72) 8.08 (d, J=6.70) 16c D2O 7.54-7.56 (m) 9.34 (d, J= 6.18) 7.32 (d, J=6.16) 8.55 (s) 8.80 (d, J=7.07) 8.23 (d, J=7.05) 16d DMSO-d₆ 8.06-8.09 (m) 9.93 (d, J= 7.35) 7.87-7.90 (m) 9.22 (s) 9.08 (d, J=6.08) 8.62 (d, J=6.09)

Pentru compuşii (16a) şi (16c) au fost înregistrate şi spectrele ¹³C-RMN folosind secvenţa ¹³Cmult INADEQUAT, folosind ca solvent D2O. Spectrele înregistrate prezintă următoarele caracteristici:

- atomii legăturilor C=O amidice apar la 162.14 ppm (16a) şi respectiv 175.91 ppm (16c);

- carbonul legăturii cetonice din compusul (16c) apare la 184.65 ppm, în timp ce carbonul legăturii C=O esterice a compusului (16a) apare la 165.65 ppm;

- grupele N⁺CH3 dau semnale la 47.9 ppm iar grupele metil aminice (N(CH3)2) apar la 43.3 ppm, sub forma unui singur semnal CH3;

- grupele metilen din catena alifatică amidică, apar la aproximativ 56 ppm (-CH2-N(CH3)2), 32-37 ppm (NH-CH2-) şi respectiv 25-26 ppm (-CH2-CH2-CH2-);

- carbonii grupelor metoxi, dau un semnal CH3, la 52-56 ppm, în funcţie de apartenenţa acestora;

- ceilalţi atomi de carbon ai inelelor heterociclice dau semnale în zona aromatică (110-160 ppm) corespunzătoare naturii lor, cuaternare sau terţiare (CH), în concordanţă cu structurile propuse;

Spectrele IR înregistrate prin tehnica ATR, pun în evidenţă natura amidică a compuşilor sintetizaţi, prin prezenţa la 3249-3279 cm^-1 a benzii caracteristice vibraţiei legăturii N-H, iar la 1642 cm^-1 a benzii caracteristice legăturii C=O amidice. Între 2800-2950 cm^-1, apar benzile caracteristice vibraţiilor legăturilor C-H alifatice din catena amidică. Celelalte semnale înregistrate, confirmă prezenţa în structura compuşilor studiaţi a legăturilor C=O esterice (1682 cm^-1) şi cetonice (1611-1615 cm

-1). Valorile mici ale numerelor de undă corespunzătoare grupărilor cetonice se datorează deplasărilor electronice provocate de efectele electronice (inductive şi electromere) ale inelului fenilic şi respectiv a substituenţilor (OCH3 şi NO2) prezenţi în poziţia para. Se remarcă de asemenea benzile caracteristice legăturilor C-O-C (1050-1290 cm-1), C-N, C=N sau a grupei NO2 (1518, 1340 cm-1).

În cazul compuşilor (16a) şi (16c) au fost înregistrate şi spectrele de masă, prin tehnica ESI, fiind identificat ca pic de bază, cu sarcina (+1), picul molecular al cationului M+, cu mase de 395 (16a) şi respectiv 471 (16c), ceea ce confirmă obţinerea produşilor urmăriţi.

Prin urmare, putem concluziona că am realizat o nouă funcţionalizare a unui sistem indolizinic, cu efecte pozitive asupra creşterii solubilităţii acestuia şi cu menţinerea proprietăţilor fluorescente. Introducerea noii funcţiuni amidice, s-a înfăptuit prin înlocuirea grupării mobile 4-nitro-fenoxi cu un rest diamino alifatic. Această idee permite o largă extindere în viitor la încercarea de a lega sistemele indolizinice pe biomolecule (oligopeptide, proteine, etc.) în scopul utilizării acestora ca markeri fluorescenţi.

Cercetările efectuate în continuare au avut ca obiect studiul unor proprietăţi fizico-chimice şi biochimice ale compuşilor sintetizaţi, prezentaţi în subcapitolele III.1 şi III.2, precum şi investigarea unor posibile aplicaţii ale acestora.