Optimisation des conditions expérimentales

Pour valider la méthode et pour vérifier l’influence du volume de solution utilisée, d’autres études ont été faites avec, cette fois, la quinuclidine, qui ne possède qu’un site de complexation sur chaque molécule, la (-)-spartéine et le c[L-Pro-L-Pro]R 92. Les conditions expérimentales précédentes ont été reprises, cependant, seulement 1 mL de solution de picrate et de ligand a été utilisé. De plus, l’analyse a été effectuée avec 500 μL.

Les résultats obtenus pour deux concentrations différentes soit 1,75 x 10-4 M et 7 x 10-5 M sont présentés au Tableau 13.

Tableau 13: Résultats des extractions pour la (-)-spartéine, le c[L-Pro-L-Pro]R 92 et la

quinuclidine à différentes concentrations envers les picrates en utilisant les nitrates de métaux avec 1 mL de solutions

N Quinuclidine N N (-)-Spartéine N N c(L-Pro-L-Pro)R 92 % d’extraction 1,75 x 10-4 M 7 x 10-5 M Entrée Picrate

(-)-Spart. 92 Quin. (-)-Spart. 92 Quin.

1 Zn(Pic)2 98% 78% 30% 67% 15% -4% 2 Mn(Pic)2 96% 68% 30% 67% 15% 2% 3 Li(Pic) 96% 61% 11% 66% 15% -1% 4 Mg(Pic)2 94% 64% 23% 68% 17% 0% 5 Ni(Pic)2 95% 65% 27% 67% 15% -0% 6 Cu(Pic)2 95% 72% 31% 62% 13% -1%

Les résultats démontrent que ces conditions sont adéquates pour différencier l’efficacité des ligands lorsque la concentration de ligand est de 7 x 10-5 M. Comme on pouvait s’y attendre, la quinuclidine complexe moins efficacement tous les métaux et ce, indépendamment de la concentration. À la concentration la plus faible, aucune différence n’est observée avec la solution témoin. Les pourcentages d’extraction les plus élevés sont obtenus avec la (-)-spartéine. Cependant, aucune sélectivité n’est remarquée. Au contraire, une sélectivité envers le zinc pour le c[L-Pro-L-Pro]R 92 est observée. L’affinité envers le lithium est la plus faible. Le pourcentage d’extraction pour la c[L-Pro-L-Pro]R 92 est d’environ 50 % de moins que ceux obtenu pour la (-)-spartéine à 7 x 10-5 M. Il est a noter qu’à toutes les concentrations, pratiquement tous les picrates sont extraits par la (-)- spartéine, ce qui peut expliquer l’utilité de ce ligand dans de nombreuses transformations

énantiosélectives. Finalement, les quantités de ligand par analyse ont diminué d’un facteur 10, donc très peu de ligand est nécessaire pour chaque extraction.

Malgré les avantages, ces conditions ne sont pas optimales. Premièrement, il est très difficile de retirer 500 μL de solution pour l’analyse spectroscopique. Un certain volume est fréquemment prélevé dans la phase organique ce qui peut fausser les résultats. D’autre part, aucune amélioration n’est apportée en ce qui concerne le temps d’analyse des échantillons.

Cependant, l’utilisation de plaques à 96 puits a permis de pallier à ce problème. Seulement 250 μL de la phase aqueuse sont introduits dans chaque puit ce qui diminue les chances de contamination par la phase organique. Par la suite, la plaque est introduite dans le lecteur optique pour déterminer les valeurs d’absorbance. La lecture des plaques prend environ 1 minute et permet l’analyse de 12 ligands en triplicata. Ce système est très performant et permet l’analyse de 144 échantillons en moins de 10 minutes. Les résultats sont aussi très reproductibles. 22 Ligands ont été testés avec les conditions d’extraction optimisées. Les résultats sont présentés au Tableau 14 à une concentration de 7 x 10-4 _M.

Tableau 14 : Résultats des tests d'extraction des picrates selon les conditions optimisées à 7

x 10-4 M

% d’extraction Entrée Ligands

Zn(Pic)2 Mn(Pic)2 Li(Pic) Cu(Pic)2 Ni(Pic)2 Mg(Pic)2

1 c[L-Leu-L-Tyr(Bzl)]RM 89 92 83 94 84 85 2 c[D-Leu-L-Tyr(Bzl)]RM 88 84 40 94 60 50 3 c[D-Val-D-Ser(Bzl)]RM 78 72 39 90 50 47 4 c[L-Ser(Bzl)-D-Val]RM 64 33 21 93 25 22 5 c[L-Ser(Bzl)-L-Phe]RM 70 61 32 90 43 38 6 c[D-Phe-D-Phe]RM 97 96 98 96 95 95 7 c[D-Phe-L-Phe]RM 65 31 8 95 18 25 8 c[D-Leu-D-Phe]RM 96 88 55 95 70 66 9 c[L-Leu-L-Phe]RM 86 82 46 93 63 57 10 c[L-Leu-D-Phe]RM 80 45 14 96 42 22 11 c[D-Hfe-D-Leu]RM 91 74 40 97 64 57 12 c[D-Leu-D-Leu]RM 68 61 40 84 50 42 13 c[L-Leu-D-Leu]RM 17 0 8 21 0 2 14 c[L-Phe-L-Tyr(Bzl)]RM 81 56 28 97 45 33

15 c[D-Tyr(Bzl)-D-Tyr(Bzl)]RM 84 69 54 97 67 66 16 c[D-Val-D-Tyr(Bzl)]RM 88 71 36 95 57 52 17 c[L-Val-D-Tyr(Bzl)]RM 75 55 44 95 41 37 18 c[D-Phe-D-Ala]RM 49 27 17 79 18 29 19 c[D-Val-D-Leu]RM 4 2 -1 4 0 0 20 c[L-Phe-L-Ser(Bzl)] 0 0 0 2 0 -1 21 c[L-Leu-L-Val] 5 0 4 2 0 1

Les résultats permettent d’identifier les facteurs influençant l’extraction des métaux en général. Premièrement, les ligands de symétrie C2 et les ligands provenant de deux acides aminés de même configuration favorisent l’extraction, de même que la combinaison de deux acides aminés ayant une chaîne latérale aromatique (Phe, Tyr et Hfe). Par exemple, le pourcentage d’extraction du Zn2+ pour c[D-Phe-D-Phe]RM 158 est de 97% tandis qu’il chute à 65% pour c[D-Phe-L-Phe]RM 162. Il en est de même pour la série provenant des leucines. La présence d’un acide aminé aromatique et d’un acide aminé ayant une chaîne latérale hydrophobe longue (Leu), favorise aussi l’extraction (entrées 1, 8, 9 et 11) par exemple c[Leu-Tyr(Bzl)]RM 160. La présence d’un acide aminé hydrophile protégé par un groupement benzyle (Ser) ainsi que ceux hydrophobes à chaîne moyenne (Val) mènent généralement à des extractions peu efficaces. Les ligands provenant de la combinaison d’un acide aminé aromatique avec un acide aminé hydrophobe à chaîne moyenne (Val) ainsi que celles provenant d’acide aminé hydrophile protégé et d’un autre hydrophobe à chaîne courte ou moyenne mènent aussi à des affinités moyennes avec les picrates métalliques. Finalement, les facteurs qui défavorisent l’extraction sont la présence de deux chaînes hydrophobes moyennes comme c[Val-Leu] ainsi qu’une symétrie C1, c'est-à-dire la présence de deux acides aminés de configuration inverse. Par ailleurs, aucune extraction n’est observée pour les dicétopipérazines (non réduites et non méthylées) (entrées 21 et 22). Indépendamment de la concentration, l’ordre de l’extraction pour tous les ligands est le suivant : Cu2+ > Zn2+ > Mn2+ > Mg2+ > Li+. Le cuivre s’avère le métal ayant le plus d’affinité pour les ligands, suivi de près par le zinc, tandis que le lithium en a le moins. L’ordre est inversé par rapport à la (-)-spartéine, qui démontre une plus grande affinité envers le lithium. Cependant, la différence entre chaque métal n’est pas aussi prononcée. En général, le pourcentage d’extraction est plus grand avec ce ligand comparativement aux

N,N’-diméthylpipérazines. Finalement, les meilleurs ligands sont ceux provenant de deux

phénylalanines de même configuration qui possèdent un pouvoir d’extraction aussi grand que la (-)-spartéine.

Pour conclure, une méthode d’évaluation des ligands a été élaborée, inspirée de celle décrite par Cram pour l’extraction des métaux par les éthers-couronne. Celle-ci s’avère efficace, rapide et reproductible. Par exemple, les tests et l’analyse de 144 échantillons sont facilement réalisables en moins de 4 heures. Les facteurs structuraux influençant l’extraction ont aussi été déterminés, ce qui permettra d’orienter les travaux futurs. Les réactions impliquant les meilleures combinaisons peuvent être tentées.

7 Évaluation préliminaire des ligands en synthèse