synthèse mise au point au laboratoire de l’ebpatcn, à savoir l’alkylation en utilisant la même sérine activée par un mésylate décrite précédemment, sur la fonction amine secondaire libre du triazacyclononane disubstitué par de
éthyliques (figure II-12). Cependant, l’encombrement stérique a
labilité du proton en α du bras propionate conduisent à la formation de l’alcène stable correspondant (Cbz-Δ-AlaOBn) et aucune réaction n’est observée sur le cycle.
Figure II-12
69
: Synthèse du complexe [Gd(DO3ApropSH)(H2O)]
est ensuite totalement déprotégé en milieu acide pour donner le ligand désiré. Du fait de son instabilité, l’étape de complexation par addition de 1.1 équivalent
de gadolinium est réalisée puis le complexe 16 est purifié par HPLC préparative.
de ces quatre étapes est de 7% et le produit souhaité est obtenu en quantité suffisante pour la caractérisation et les études de relaxivité. Cette voie de synthèse pourra être optimisée en protégeant la fonction thiol ou en introduisant l’espaceur dès le début de la synthèse.
En conclusion, le complexe de gadolinium dérivé du DOTA, contenant un bras propionate et un [Gd(DO3ApropSH)(H2O)]- est obtenu avec un rendement de 3% (non
optimisé). La caractérisation de celui-ci et ses propriétés relaxométriques sont détaillées dans le paragraphe 4 de ce chapitre. Ce dérivé du DOTA sert de modèle pour des applications
les composés de la littérature. L’espaceur mercaptobenzoïque
rigidité, une étude réalisée au laboratoire montre que cet espaceur est efficace pour exalter la relaxivité par le greffage de complexe de gadolinium sur des quantum dots.25
dérivés de l’ebpatcn
Afin d’accéder au composé ebpatcnNH2, nous nous sommes dans un premier temps inspirés de la
synthèse mise au point au laboratoire de l’ebpatcn, à savoir l’alkylation en utilisant la même sérine activée par un mésylate décrite précédemment, sur la fonction amine secondaire libre du triazacyclononane disubstitué par deux unités picolinates protégées par des groupements esters . Cependant, l’encombrement stérique autour de la fonction amine et la du bras propionate conduisent à la formation de l’alcène stable AlaOBn) et aucune réaction n’est observée sur le cycle.
12 : Alkylation du triazacyclononane disubstitué O)]-
est ensuite totalement déprotégé en milieu acide pour donner le ligand équivalent de chlorure Le rendement global obtenu en quantité suffisante pour la caractérisation et les études de relaxivité. Cette voie de synthèse pourra être optimisée en
t l’espaceur dès le début de la synthèse.
En conclusion, le complexe de gadolinium dérivé du DOTA, contenant un bras propionate et un obtenu avec un rendement de 3% (non ci et ses propriétés relaxométriques sont détaillées dans le paragraphe 4 de ce chapitre. Ce dérivé du DOTA sert de modèle pour des applications in vivo et pour les composés de la littérature. L’espaceur mercaptobenzoïque est choisi pour sa rigidité, une étude réalisée au laboratoire montre que cet espaceur est efficace pour exalter la
, nous nous sommes dans un premier temps inspirés de la synthèse mise au point au laboratoire de l’ebpatcn, à savoir l’alkylation en utilisant la même sérine activée par un mésylate décrite précédemment, sur la fonction amine secondaire libre du unités picolinates protégées par des groupements esters a fonction amine et la du bras propionate conduisent à la formation de l’alcène stable
L’alternative est de s’inspirer de la stratégie de synthèse mise en œuvre pour accéder au DO3ApropNH2 en la transposant au triazacyclononane
réaction sont testées (différents ratios de triazacyclonane et de base).
obtenu en utilisant trois équivalents de triazacyclononane mis en réaction avec la sérine sous forme protégée Cbz-Ser-OBn préalablement activée par un groupement mésylate
équivalents de carbonate de potassium en tant que base.
grâce à des lavages à l’eau. L’utilisation d’un excès de triazacyclononane permet d’obtenir le produit monosubstitué 17 de façon majoritaire par rappo
de 73%.
Figure II-13
Ensuite, les bras picolinates sont introduits par une réaction d’amination réductrice entre les fonctions amines secondaires libres du triazacyclononane et l’aldéhyde
réducteur, le triacétoxyborohydrure de sodium. Le mécanisme de l
décomposer en deux étapes : d’abord la condensation entre l’amine et l’aldéhyde pour former une imine ou un iminium (dans le cas d’une amine secondaire
par l'hydrure de bore. Le choi
réductrices impliquant des amines secondaires
la formation du second iminium ne peut se faire que si le premier a été réduit. La réduct l’aldéhyde peut alors entrer en compétition avec la réduction de l’imine. Le triacétoxyborohydrure de sodium est donc idéal pour sa sélectivité en faveur de l’imin
Le produit 18, forme protégé de l’ 35% après purification.
Le produit 18 est déprotégé en milieu acide (HCl) pour conduire au ligand désiré. Plusieurs conditions de réaction ont été testées (concentration en acide et température) et chacune conduit à la coupure plus ou moins importante du bras propionate. Les conditions pour laquelle cette coupure est minimisée sont l’utilisation de l’acide chlorhydrique 1M
suivie par HPLC analytique. On observe la formation de deux sou complexation. Le premier, isolé avec un rendement de 30% l’ebpatcnNH2 sur lequel il reste le groupement carboxybenzyle
donner le produit désiré avec 30% de rendement. Le second isolé avec un rendement de 20% résulte de la coupure du bras propionate conduisant au produit disubstitué du triazacyclononane réaction de déprotection est arrêtée lorsque l’intensité du pic
en HPLC analytique est égale à celle du produit désiré.
70
de s’inspirer de la stratégie de synthèse mise en œuvre pour accéder au transposant au triazacyclononane (figure II-13). Différentes conditions de
férents ratios de triazacyclonane et de base). Le meilleur rendement trois équivalents de triazacyclononane mis en réaction avec la sérine sous forme OBn préalablement activée par un groupement mésylate 4
équivalents de carbonate de potassium en tant que base. L’excès de triazacyclononane
L’utilisation d’un excès de triazacyclononane permet d’obtenir le produit de façon majoritaire par rapport au disubstitué avec un rendement brut de l’ordre
: Synthèse de l’ebpatcnNH2 sous forme protégé
Ensuite, les bras picolinates sont introduits par une réaction d’amination réductrice entre les fonctions amines secondaires libres du triazacyclononane et l’aldéhyde 3 en présence d’un agent réducteur, le triacétoxyborohydrure de sodium. Le mécanisme de l’amination réductrice peut se décomposer en deux étapes : d’abord la condensation entre l’amine et l’aldéhyde pour former une dans le cas d’une amine secondaire), puis la réduction de l’imine ou l’iminium hydrure de bore. Le choix du réducteur est crucial dans le cas où plusieurs aminations
impliquant des amines secondaires doivent être effectuées, ce qui est
la formation du second iminium ne peut se faire que si le premier a été réduit. La réduct l’aldéhyde peut alors entrer en compétition avec la réduction de l’imine. Le triacétoxyborohydrure de
pour sa sélectivité en faveur de l’iminium.
, forme protégé de l’ebpatcnNH2, est ainsi obtenu en trois étapes av
est déprotégé en milieu acide (HCl) pour conduire au ligand désiré. Plusieurs conditions de réaction ont été testées (concentration en acide et température) et chacune conduit à la coupure du bras propionate. Les conditions pour laquelle cette coupure est tion de l’acide chlorhydrique 1M à reflux (figure II-14)
n observe la formation de deux sous-produits, isolés après l'étape de , isolé avec un rendement de 30% résulte de la déprotection incomplète de il reste le groupement carboxybenzyle. Ce composé peut être recyclé pour avec 30% de rendement. Le second isolé avec un rendement de 20% résulte de la coupure du bras propionate conduisant au produit disubstitué du triazacyclononane réaction de déprotection est arrêtée lorsque l’intensité du pic correspondant au produit
en HPLC analytique est égale à celle du produit désiré.
de s’inspirer de la stratégie de synthèse mise en œuvre pour accéder au . Différentes conditions de meilleur rendement est trois équivalents de triazacyclononane mis en réaction avec la sérine sous forme en présence de 4.5 de triazacyclononane est éliminé L’utilisation d’un excès de triazacyclononane permet d’obtenir le produit rendement brut de l’ordre
protégé
Ensuite, les bras picolinates sont introduits par une réaction d’amination réductrice entre les en présence d’un agent ’amination réductrice peut se décomposer en deux étapes : d’abord la condensation entre l’amine et l’aldéhyde pour former une , puis la réduction de l’imine ou l’iminium x du réducteur est crucial dans le cas où plusieurs aminations doivent être effectuées, ce qui est le cas ici. En effet, la formation du second iminium ne peut se faire que si le premier a été réduit. La réduction de l’aldéhyde peut alors entrer en compétition avec la réduction de l’imine. Le triacétoxyborohydrure de
avec un rendement de
est déprotégé en milieu acide (HCl) pour conduire au ligand désiré. Plusieurs conditions de réaction ont été testées (concentration en acide et température) et chacune conduit à la coupure du bras propionate. Les conditions pour laquelle cette coupure est 14). Cette réaction est , isolés après l'étape de de la déprotection incomplète de . Ce composé peut être recyclé pour avec 30% de rendement. Le second isolé avec un rendement de 20% résulte de la coupure du bras propionate conduisant au produit disubstitué du triazacyclononane. La correspondant au produit disubstitué
Comme le ligand DO3ApropNH
complexation avec les sels de lanthanides
ajusté le pH à 6.5 par addition d’hydroxyde de potassium. Après l’ajout d’1.1 équivalent de chlorure de lanthanide, le pH est maintenu à 7 par ajouts d’hydroxyde de potassium jusqu’à ce que la réaction soit complète. Les complexes de lanthanide
déprotection comme celle effectuée sur le dérivé protégé du DOTA (H bras propionate et donc à la dégradation du produit.
Figure II-14 : Déprotection de l’ebpat
De cette manière, les complexe
rendement entre 15 et 20% à partir du produit protégé. La caractérisation des complexes [Ln(ebpatcnNH2)(H2O)] et l’étude de ses propriétés sont présentées dans la partie suivante de ce
chapitre.
Une fois ces complexes obtenus, ceux
pouvoir être greffés sur les quantum dots ou les oligonucléotides. Pour effect
peptidique, il est nécessaire d’activer la fonction acide carboxylique des espaceurs. L’activation de tous les espaceurs est réalisée par traitement à l’aide de la N
présence de 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropy azidoacétique et 4-mercaptobenzoïque
48%28 et de 40%.29 Il faut noter que dans le
protection de la fonction thiol selon le schéma décrit dans la figure II
au produit activé 9 avec un rendement de 38% comparable à celui de la littérature.
Figure II-15: Schéma réactionnel de l’activation de l’acide mercaptoph
Une fois les espaceurs activés, la réaction de couplage pour former sur les complexes de lanthanide
gadolinium, puis les mêmes conditions complexes de lanthanides. Pour le
54%
71
DO3ApropNH2, le ligand ebpatcnNH2 déprotégé n’est pas très stable et la
lanthanides est réalisée directement sur le produit brut après avoir té le pH à 6.5 par addition d’hydroxyde de potassium. Après l’ajout d’1.1 équivalent de chlorure de lanthanide, le pH est maintenu à 7 par ajouts d’hydroxyde de potassium jusqu’à ce que la réaction
de lanthanides obtenus 19 sont purifiés par HPLC préparative. déprotection comme celle effectuée sur le dérivé protégé du DOTA (H2/Pd) a conduit à la coupure du
bras propionate et donc à la dégradation du produit.
: Déprotection de l’ebpatcnNH2 et complexation de Ln = Eu, Gd, Tb, Yb
De cette manière, les complexes [Ln(ebpatcnNH2)(H2O)] (Ln=Eu, Gd, Tb, Yb) sont obtenus avec un
% à partir du produit protégé. La caractérisation des complexes l’étude de ses propriétés sont présentées dans la partie suivante de ce
Une fois ces complexes obtenus, ceux-ci sont couplés avec les différents espaceurs choisis pour pouvoir être greffés sur les quantum dots ou les oligonucléotides. Pour effect
peptidique, il est nécessaire d’activer la fonction acide carboxylique des espaceurs. L’activation de réalisée par traitement à l’aide de la N-hydroxysuccinimide (NHS) et en
diméthylaminopropyl)carbodiimide (EDC). L’activation des acides mercaptobenzoïque est réalisée avec des rendements respectivement
Il faut noter que dans le cas de l’acide 2-(4-mercaptophé protection de la fonction thiol selon le schéma décrit dans la figure II-15 est nécessaire po
avec un rendement de 38% comparable à celui de la littérature.
: Schéma réactionnel de l’activation de l’acide mercaptophényl acétique
Une fois les espaceurs activés, la réaction de couplage pour former le lien amide peut être
sur les complexes de lanthanides. Cette réaction est d’abord mise au point sur les complexes de gadolinium, puis les mêmes conditions sont utilisées pour coupler les espaceurs sur les autres . Pour les espaceurs lipoïque, mercaptobenzoïque et azidoacétique, la
8 7
82% 86%
déprotégé n’est pas très stable et la directement sur le produit brut après avoir té le pH à 6.5 par addition d’hydroxyde de potassium. Après l’ajout d’1.1 équivalent de chlorure de lanthanide, le pH est maintenu à 7 par ajouts d’hydroxyde de potassium jusqu’à ce que la réaction par HPLC préparative. La /Pd) a conduit à la coupure du
et complexation de Ln = Eu, Gd, Tb, Yb
(Ln=Eu, Gd, Tb, Yb) sont obtenus avec un % à partir du produit protégé. La caractérisation des complexes l’étude de ses propriétés sont présentées dans la partie suivante de ce
couplés avec les différents espaceurs choisis pour pouvoir être greffés sur les quantum dots ou les oligonucléotides. Pour effectuer ce couplage peptidique, il est nécessaire d’activer la fonction acide carboxylique des espaceurs. L’activation de hydroxysuccinimide (NHS) et en (EDC). L’activation des acides lipoïque, respectivement de 99%, de mercaptophényl)acétique, la nécessaire pour accéder avec un rendement de 38% comparable à celui de la littérature. 30
nyl acétique
lien amide peut être effectuée d’abord mise au point sur les complexes de utilisées pour coupler les espaceurs sur les autres s espaceurs lipoïque, mercaptobenzoïque et azidoacétique, la
réaction de couplage est réalisée couplage du dernier espaceur CH de diisopropyléthylamine et de l
sert à minimiser la formation de dimère qui dans ce cas, empêche la formation du produit désiré, probablement dû à l’encombrement stérique.
Le rendement de la réaction de couplage avec l’acide lipoïque activé est de
gadolinium et d’environ 15% pour les autres complexes (Eu, Tb, Yb) car le lot de produit protégé utilisé était moins pur. Le rendement de cette réaction n’est pas optimal car c
lorsque nous voyons l’apparition de sous encore du complexe de lanthanide de départ
Figure II-16 : Couplage de l’acide
De la même manière, les produits finaux [Ln(ebpatcnSH
obtenus avec un faible rendement, de seulement 5% pour les trois complexes de lanthanide nombreux sous-produits sont formés au cours de la réaction,
isolés en quantité suffisante.
Figure II-17 : Couplage des espaceurs mercaptophényles s
72
est réalisée dans l’acétonitrile en présence de diisopropyléthylamine. Le couplage du dernier espaceur CH2SH a été réalisé dans la diméthylformamide dégazée en présence
de l’agent réducteur tris(2-carboxyéthyl)phosphine
sert à minimiser la formation de dimère qui dans ce cas, empêche la formation du produit désiré, probablement dû à l’encombrement stérique.
éaction de couplage avec l’acide lipoïque activé est de 25% pour le complexe de gadolinium et d’environ 15% pour les autres complexes (Eu, Tb, Yb) car le lot de produit protégé utilisé était moins pur. Le rendement de cette réaction n’est pas optimal car c
lorsque nous voyons l’apparition de sous-produits de réaction par HPLC analytique alors qu’il reste encore du complexe de lanthanide de départ (≈60 %).
: Couplage de l’acide lipoïque activé sur les complexes de [Ln(ebpatcnNH Gd, Tb, Yb
De la même manière, les produits finaux [Ln(ebpatcnSH)(H2O)] et [Ln(ebpatcnC
obtenus avec un faible rendement, de seulement 5% pour les trois complexes de lanthanide produits sont formés au cours de la réaction, mais les produits
: Couplage des espaceurs mercaptophényles sur [Ln(ebpatcnNH2)(H
dans l’acétonitrile en présence de diisopropyléthylamine. Le SH a été réalisé dans la diméthylformamide dégazée en présence thyl)phosphine. L’agent réducteur sert à minimiser la formation de dimère qui dans ce cas, empêche la formation du produit désiré,
% pour le complexe de gadolinium et d’environ 15% pour les autres complexes (Eu, Tb, Yb) car le lot de produit protégé utilisé était moins pur. Le rendement de cette réaction n’est pas optimal car celle-ci est stoppée produits de réaction par HPLC analytique alors qu’il reste
[Ln(ebpatcnNH2)(H2O)] Ln = Eu,
et [Ln(ebpatcnCH2SH)(H2O)] sont
obtenus avec un faible rendement, de seulement 5% pour les trois complexes de lanthanides. De mais les produits 21 et 22 ont pu être
Le dernier espaceur 10, comportant un bras azoture pour le greffage sur des oligonuclétoides est couplé sur les complexes de lanthanides
rendement de 36% alors que le rendement de la réaction avec le compl
seulement de 15%, car comme pour l’espaceur lipoïque, le lot de produit protégé sur lequel effectué la déprotection était moins pur. Les deux complexes [Ln(ebpatcnN
quantités suffisantes pour la caractérisation
Figure II-18 : Couplage de l’espaceur azoture sur [Ln(ebpatcnNH
En conclusion de cette partie, la synthèse de l’ensemble des complexes de lanthanides avec les différents espaceurs nous a permis d’accéder aux composés désirés purs en quantité suffisante pour leur caractérisation (spectrométrie de masse et RMN pour les c
greffage sur les quantum dots avec les complexes contenant les espaceurs thiols et sur les oligonucléotides avec les complexes portant le bras azoture. Les résultats des greffages de complexes de lanthanides sur les quantum
oligonucléotides dans le chapitre
Une alternative est envisagée pour améliorer les rendements de cette synthèse en introduisant l’espaceur dès le début de la synthèse sur la sérine de d
(2014) dans la littérature par les groupes de Toth et Geraldes.
s’affranchir de la coupure du bras propionate lors de la déprotection et d’avoir des rendements plus élevés. Nous envisageons d’utiliser cette stratégie de synthèse pour synthétiser à nouveau les complexes. Dans le cas des espaceurs portant des grou
protection, qui pourrait être gênant lors des différentes étapes. De cette manière, l’accès au ligand nous permettra de changer facilement de métal si nécessaire.