2.5.1 Synthèse des réactifs
Après avoir optimisé la nature de l’espaceur, nous avons voulu étudier l’influence de la fonc- tionnalisation de l’alcyne. Ainsi, nous avons synthétisé les aminoacétylènes NO2ArC4NH2 et
CH3OArC4NH2 (Schéma 2.18) où l’espaceur est une chaîne alkyle à quatre chainons et l’alcyne
fonctionnalisé par un noyau aromatique. Ce dernier est substitué en position para par un groupe nitro ou méthoxy, qui possèdent des propriétés électroniques différentes.
Le couplage de Sonogashira entre l’hex-5-yn-1-ol et les iodoaryls correspondants conduit aux alcools NO2ArC4OH et CH3OArC4OH avec des rendements de 87% et 82% respectivement
(Schéma 2.18). La fonction alcool est mésylée dans le DCM puis substituée par l’ion azoture dans le DMF. Les composés obtenus sont réduits par la triphénylphosphine, donnant les aminoacétylènes désirés NO2ArC4NH2 et CH3OArC4NH2 avec des rendements respectifs de 61% et 60% sur les
trois dernières étapes.
R I OH R OH R OMs R N3 R NH2 NaN3 DMF + R = NO2 R = OCH3 87% 2 82% NO2ArC4OH CH3OArC4OH MsCl TEA DCM R = NO2 R = OCH3 95% 2 98% R = NO2 R = OCH3 85% 2 81% R = NO2 R = OCH3 75% 2 75% 1) PPh3 THF/H2O 2) HClconc NO2ArC4NH2 CH3OArC4NH2 Couplage de Sonogashira (voir Partie Expérimentale)
Schéma 2.18– Schéma de synthèse des aminoacétylènes fonctionnalisés par une unité aromatique : NO2ArC4NH2 et CH3OArC4NH2 à partir des iodoaryls correspondants et d’hex-5-yn-1-ol.
2.5.2 Synthèse et caractérisation des produits monfonctionnalisés
Les complexes monofonctionnalisés [Zn·MNO2ArC4NH2](ClO4)2et [Zn·MCH3OArC4NH2](ClO4)2
ont été synthétisés par réaction « monoclick » avec NO2ArC4NH2 et CH3OArC4NH2 (Schéma
2.5. Monoclick avec un acétylène fonctionnalisé 79 O O O N3 N3 O O O N N N N NN N3 Zn NH2 O O O N N3 O O O N N N N NN N3 Zn NH2 N N 2+ 2+ O O O N3 N3 O O O N N N N NN N3 Zn S 2+ H2N - S R = NO2 ou OCH3 α β γ δ α β γ δ α β γ δ R R R
Schéma 2.19 – Schéma de synthèse des calix[6]arènes monofonctionnalisés avec les aminoacéty- lènes [Zn·MNO2ArC4NH2](ClO4)2 et [Zn·MCH3OArC4NH2](ClO4)2 à partir du complexe précurseur
[Zn·X6N3·(H2O)](ClO4)2et des aminoacétylènes NO2ArC4NH2et CH3OArC4NH2. Les groupes
méthylène de l’espaceur sont notés α, β, γ et δ à parir du groupe NH2.
obtenus avec des rendements de 91% et 92% respectivement après précipitation des complexes avec Et2O et plusieurs lavages à Et2O et à l’eau.
Les complexes et les ligands calix[6]arènes ont été caractérisés par spectrométrie de masse, ainsi que par RMN 1H dans CD
3CN (Figure 2.14). Dans les deux cas, les spectres sont très simi-
laires à celui du complexe [Zn·MC4NH2](ClO4)2 : les résonances de la structure calix[6]arène sont
conformes à la nouvelle symétrie Cset la chaîne alkyl nouvellement greffée, identifiée par une expé-
rience COSY, est auto-coordinée dans l’acétonitrile. On peut aussi observer un système AB (deux doublets) correspondant aux quatre protons de l’unité aromatique greffée : à 7.7 et 8.1 ppm pour [Zn·MNO2ArC4NH2](ClO4)2, et à 6.9 et 7.3 ppm pour [Zn·MCH3OArC4NH2](ClO4)2.
2.5.3 Analyse structurale en solution
La comparaison des spectre RMN1H dans CD
3CN des complexes [Zn·MNO2ArC4NH2](ClO4)2et
[Zn·MCH3OArC4NH2](ClO4)2avec [Zn·MC4NH2](ClO4)2(Figure 2.14) donne des informations sur la
conformation des complexes en solution. Les déplacements chimiques des résonances caractéristiques des complexes (méthylènes de l’espaceur, HArN3, HArtria, OCH3) sont presque identiques dans les
trois cas. Cela indique que les unités aromatiques du calixarène sont orientées de façon très similaire. La seule différence notable est l’écart entre les résonances de protons HArN3 : il est sensiblement plus
grand lorsque l’alcyne est substitué (∆δ = 0.28 ppm) que lorsque l’alcyne est vrai (∆δ = 0.18 ppm), ce qui suggère que le noyau aromatique impose une torsion légèrement plus grande à la structure calixarène.
On peut conclure que la substitution de la fonction alcyne n’a pas d’impact majeur sur la conformation du complexe monofonctionnalisé, ce qui indique que c’est la nature de l’espaceur qui impose la conformation du calixarène.
80 Chapitre 2. Monofonctionnalisation de calix[6]arènes tris-imidazole !"# tBu! !" #" $" %" s! w! OCH3! NCH3!
ImCH2! ArCHax! ImH! HArNO2! HArOCH3! HArN3+! HArtria! ArCHeq! Htria! HArtBu+!ImH! w! NH2! R = CH3O! R = NO2! R = H!
Figure 2.14 – RMN 1H (CD3CN, 500 MHz, 300 K) des complexes monofonctionnali- sés [Zn·MC4NH2](ClO4)2 (bas, R = H), [Zn·MNO2ArC4NH2](ClO4)2 (milieu, R = NO2), et
[Zn·MCH3OArC4NH2](ClO4)2 (haut, R = OCH3).
2.5.4 Compétition avec C4NH2
Si les rendements sont similaires aux autres réactions monoclick, les plus longs temps de réaction nécessaires suggèrent que ces aminoacétylènes ont une réactivité inférieure à C4NH2, ce qui nous a
conduit à réaliser des expériences de compétition. Puisque les deux acétylènes substitués conduisent aux produits monofonctionnalisés avec des temps de réaction identiques, et les deux produits ayant des conformations très proches, nous avons choisi d’évaluer la différence de réactivité entre un des aminoacétylènes substitués (NO2ArC4NH2) et le composé de référence C4NH2.
De façon similaire à ce qui a été effectué entre les invités CnNH2, nous avons tout d’abord
mis en compétition les deux amines vis-à-vis de la complexation avec le complexe précurseur tri- azoture dans CD3CN, afin d’évaluer par intégration des spectres RMN le rapport entre les constantes
d’association K4 et KNO2. Nous avons ainsi trouvé :
K4
KNO2
= 1.60 ± 0.20
La présence d’un noyau aromatique sur la fonction alcyne a donc une influence défavorable sur la complexation de l’aminoacétylène, ce qui peut être expliqué par la gêne stérique avec les substituants du grand col du calixarène, qui est plus importante dans ce cas.
Ensuite, nous avons mis à réagir au reflux du toluène un mélange connu des deux aminoacéty- lènes avec le complexe de référence [Zn·X6N3·(H2O)](ClO4)2. Le solide isolé après cinq heures de
réaction a été analysé par RMN 1H dans CD3CN. Le rapport des intégrations des deux complexes
2.5. Monoclick avec un acétylène fonctionnalisé 81
k4
kNO2
= 2.60 ± 0.20
La présence du noyau aromatique ralentit donc considérablement la réaction de cycloaddition intramoléculaire. Le rapport des facteurs de sélectivité, définis par le produit kK (page 65) peut ici aussi être évalué :
k4K4
kNO2KNO2
= 4.2
Le noyau aromatique a donc une influence défavorable sur les deux étapes de la réaction mono- click, ce qui se traduit par une vitesse de réaction plus faible que pour l’invité de référence C4NH2.
Le rapport calculé est presque identique à celui trouvé lors de la compétition entre C4NH2 et
C5NH2, ce qui explique également que le temps de la réaction monoclick avec NO2ArC4NH2 soit
similaire à celui C5NH2.
2.5.5 Introduction d’autres fonctionnalités
Ainsi, la réaction monoclick fonctionne également lorsque l’acétylène est substitué, même si elle est ralentie. Avec un invité dont la fonction alcyne est substituée par un groupe CH2OH (Figure
2.15(a)), la réaction monoclick a également lieu. L’intérêt de ce substrat est de greffer une nouvelle fonction hydroxyle, qui peut ensuite servir à la fonctionnalisation ultérieure du calixarène.9
Nous avons également testé cette réaction avec un invité dont la fonction alcyne est substituée par un groupement 9-anthracenyl (Figure 2.15(b)). Dans ce cas, l’inclusion de l’invité n’a pas lieu à cause du fort encombrement stérique apporté par le groupe anthracényl, empêchant toute réac- tion monoclick par un processus intramoléculaire. Ce dernier exemple donne une idée de la limite supérieure de la taille des substituants que l’on peut positionner sur la fonction alcyne.
NH2 NH2
HO
(a) (b)
Figure 2.15 – Aminoacétylènes dont la fonction alcyne est substituée : (a) par un groupement hydroxyméthylène ; (b) par un groupe 9-anthracényl.
82 Chapitre 2. Monofonctionnalisation de calix[6]arènes tris-imidazole