Propriétés de luminescence

Les paramètres photophysiques des sondes coumariniques initiale Eu1-Cou1 et optimisées Eu2-Cou1' et Eu2-Cou1a mesurés en temps résolu sont regroupés dans le

Tableau 24.

Sondes

_Φ

_LLn [%]

_τ

HTA [ms]

τ

DTA [ms] q (+/- 0.1)

Eu1-Cou1 0.21 0.46 1.89 1.69

Eu2-Cou1’ 0.34 0.66 2.22 0.82

Eu2-Cou1a 1.1 0.60 1.93 0.92

Tableau 24: Valeurs des durées de vie d’émission et nombre de molécules d’eau coordinées.

Les durées de vie d'émission

_τ

HTA et

τ

DTA des sondes modifiées sont augmentées par rapport à celles de Eu1-Cou1 et conduisent à une estimation pour q proche d'une seule molécule d'eau coordinée à l'ion Eu3+. Ce résultat est bien en accord avec notre hypothèse, à savoir la participation du noyau triazole dans la coordination de l'ion pour les structures Eu2-Cou1' et

Eu2-Cou1a (Schéma 132). N N N N O- -_O O -_O O Eu3+ N N N O H2O OH2 N N N N O- -_O O -_O O Eu3+ O H2O N N N Rapprochement du triazole

Schéma 132: Coordination de l’azote de l’espaceur et diminution du nombre de molécules d’eau.

Le processus de désactivation non radiatif lié aux vibrateurs O-H est atténué ce qui participe à l'amélioration du rendement quantique

Φ

LLn mesuré dans le cas de ces deux nouvelles sondes. De plus, nous observons que l'amélioration de

Φ

LLnest plus marqué dans le cas de

Eu2-Cou1a (cinq fois plus important) ce qui suggère que le rapprochement antenne-

175

V.CONCLUSION

Au terme de cette étude consacrée à l’élaboration de sondes fluorescentes photoactivables, et à l’étude des paramètres qui conditionnent leurs performances photophysiques, on peut tirer les conclusions suivantes :

- des sondes ortho-hydroxy- et ortho-aminocinnamates, fluorescentes par photoactivation ont été conçues de façon modulaire et préparées par chimie click. La stratégie de synthèse adoptée a offert aux sondes élaborées un grand potentiel d’optimisation,

- des mesures de fluorescence et de phosphorescence centrée sur le ligand, ainsi que des mesures de luminescence centrée sur l'ion Eu3+ ou Tb3+ au sein de ces sondes, ont permis d'examiner dans le détail leurs paramètres photophysiques,

- bien que respectant le concept OFF/ON exigé pour des applications en bioimagerie de fluorescence, les sondes initialement préparées souffrent d’un inconvénient majeur, à savoir de faibles rendements quantiques,

- des modifications structurales ont alors été apportées aux sondes coumariniques en vue d’améliorer leurs propriétés photophysiques à savoir: i) la diminution de la distance entre l’espaceur et le complexe de lanthanide, cette démarche ayant permis l’établissement d’une coordination entre le noyau triazole et l’ion lanthanide afin d'induire une diminution du nombre de molécules d’eau coordinées et ainsi d'améliorer la luminescence de l'ion Ln, et ii) l'introduction du noyau triazole directement en position 6 du motif coumarine a permis un rapprochement de l’antenne du complexe tout en conservant l'effet bénéfique de la participation du noyau triazole à la coordination de l'ion Ln3+. Cette démarche a permis d'améliorer le transfert d’énergie de la coumarine vers l’ion métallique et d'augmenter le rendement quantique de luminescence par un facteur de cinq. Ces modifications structurales ont bien conduit à des sondes plus performantes laissant envisager leur application dans le domaine de l'imagerie biologique.

176

CONCLUSION GENERALE

&

PERSPECTIVES

177

Ce travail de thèse visant la conception, la mise en œuvre et l'exploitation de dérivés cinnamiques ortho-substitués est constitué de deux parties faisant l’objet de:

- la mise au point d'une méthodologie de synthèse de différents dérivés cinnamiques ortho- substitués et leur conversion en divers hétérocycles d'intérêt tels que coumarines, indoles, quinoléines et quinolones.

- la conception, la synthèse et la photoactivation de sondes luminescentes lanthanidiques à motif cinnamique ortho-substitué destinées à l'exploration par fluorescence du milieu biologique.

Tous les dérivés cinnamiques mis en œuvre dans le cadre de ce travail ont été préparés à partir de benzaldéhydes commerciaux en mettant en œuvre la réaction de Wittig ou de Knoevenagel. Les produits obtenus ont été caractérisés par RMN 1H, RMN 13C, spectrométrie de masse, LC/MS, IR, et par leurs points de fusion.

Dans la première partie de ce travail, des essais de trifluorométhylation par voie catalytique, réalisés sur les dérivés cinnamiques préparés, ont provoqué leur cyclisation directe pour conduire à neuf coumarines et trois quinolones 3-trifluorométhylées. L'étude du mécanisme de la réaction de trifluorométhylation a permis de montrer qu'il est radicalaire.

Dans le même esprit, des essais de photocyclisation de dérivés ortho-azidocinnamiques ont permis d'obtenir des indoles et des quinoléines. Nous avons montré que dans un solvant aprotique il se forme un intermédiaire du type nitrène dont la photocyclisation conduit exclusivement à des indoles. Par contre en milieu protique, il se forme un intermédiaire du type nitrénium qui favorise la formation de quinoléine.

Dans la deuxième partie, consacrée essentiellement à l’exploitation des propriétés photophysiques des dérivés cinnamiques ortho-substitués, nous avons conçu et élaboré des sondes lanthanidiques à base de dérivés cinnamiques présentant la propriété d’être luminescentes par photoactivation. La structure de ces sondes est modulaire, constituée d’un complexe de lanthanide (Eu et Tb) assemblé par chimie click au dérivé cinnamique (antenne) par l’intermédiare d’un espaceur du type triazole. Une étude exhaustive des paramètres photophysiques des sondes préparées a permis de valider le concept OFF/ON, mais a mis en évidence leurs faibles rendements quantiques de luminescence. En conséquence, nous avons procédé à des essais d'optimisations qui se sont finalement concrétisés par, d’une part, la réduction de la distance entre l’antenne et le complexe, et d’autre part, par l’implication du noyau triazole dans la sphère de coordination de l’ion lanthanidique. Les conséquences immédiates des modifications structurales apportées ont été illustrées par l’amélioration du transfert d’énergie de l’antenne vers l’ion lanthanidique et

178

la réduction du nombre de molécules d’eau coordinées. Concrètement, cette procédure a permis surtout d’augmenter le rendement quantique de luminescence.

Comme prolongement à ce travail, il serait intéressant de poursuivre les essais d’optimisation des sondes élaborées afin d’améliorer leurs propriétés photophysiques, plus particulièrement leurs rendements quantiques. Cet objectif pourrait être atteint en essayant de réduire davantage le nombre de molécules d’eau qui s’impliquent dans la sphère de coordination du complexe. Pour y arriver on doit surtout chercher à satisfaire la coordinence 9 de l’ion lanthanidique en greffant d’autres ligands du type bidentates capables d’établir des liaisons multiples avec l’ion. Des essais ont déjà été lancés en utilisant un ligand du type picolinate. Les résultats déjà obtenus sont très satisfaisants. Des essais d’optimisation des autres propriétés photophysiques des sondes élaborées pourraient être aussi envisagés en considérant des substitutions plus adéquates aussi bien sur le noyau aromatique que sur la double liaison de l’antenne.

Par ailleurs, on ne doit pas perdre de vue que ces sondes sont destinées à être exploitées pour l’imagerie biologique. Jusqu’à présent nous n’avons pas encore conduit des essais destinés à évaluer leur aptitude à reconnaitre une protéine d’intérêt dans une cellule, et pour cause, elles ne sont pas encore équipées d’un motif de reconnaissance. Il serait donc impératif de chercher à greffer sur le complexe des groupements fonctionnels capables de se lier d’une manière covalente à la cible d’intérêt et d’évaluer ensuite les performances du marquage par exemple par réaction de la sonde avec un lysat cellulaire contenant une protéine connue.

Enfin, il serait particulièrement très intéressant, dans la perspective de l’exploitation de ces sondes photoactivables dans l’exploration du milieu biologique, de mener des essais d’excitation à deux photons afin de diviser par deux l’énergie d’excitation utilisée en régime monophotonique. Ceci permettrait de réduire les risques d’endommagement des tissus vivants et d’améliorer les propriétés de photoactivation de la florescence.

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Dans le document Contribution à la chimie des cinnamates ortho-fonctionnalisés - Exploitation comme (1) précurseurs synthétiques d'hétérocycles, (2) antennes photoactivables de complexes d'ions lanthanides luminescents (Page 186-200)