- - -
- - -
Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository
Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:
Wardani, A. (1989). Recherche de nouveaux intercalants à propriétés antitumorales: synthèse, études physicochimiques et biologiques en série benzo [b] phénanthroline-1,7 (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des sciences, Bruxelles.
Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/213213/3/234e1fdf-0ecb-4fd2-90b0-eb7e89d3a9dd.txt
(English version below)
Cette thèse de doctorat a été numérisée par l’Université libre de Bruxelles. L’auteur qui s’opposerait à sa mise en ligne dans DI-fusion est invité à prendre contact avec l’Université (di-fusion@ulb.be).
Dans le cas où une version électronique native de la thèse existe, l’Université ne peut garantir que la présente version numérisée soit identique à la version électronique native, ni qu’elle soit la version officielle définitive de la thèse.
DI-fusion, le Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles, recueille la production scientifique de l’Université, mise à disposition en libre accès autant que possible. Les œuvres accessibles dans DI-fusion sont protégées par la législation belge relative aux droits d'auteur et aux droits voisins. Toute personne peut, sans avoir à demander l’autorisation de l’auteur ou de l’ayant-droit, à des fins d’usage privé ou à des fins d’illustration de l’enseignement ou de recherche scientifique, dans la mesure justifiée par le but non lucratif poursuivi, lire, télécharger ou reproduire sur papier ou sur tout autre support, les articles ou des fragments d’autres œuvres, disponibles dans DI-fusion, pour autant que :
Le nom des auteurs, le titre et la référence bibliographique complète soient cités;
L’identifiant unique attribué aux métadonnées dans DI-fusion (permalink) soit indiqué;
Le contenu ne soit pas modifié.
L’œuvre ne peut être stockée dans une autre base de données dans le but d’y donner accès ; l’identifiant unique (permalink) indiqué ci-dessus doit toujours être utilisé pour donner accès à l’œuvre. Toute autre utilisation non mentionnée ci-dessus nécessite l’autorisation de l’auteur de l’œuvre ou de l’ayant droit.
--- English Version ---
This Ph.D. thesis has been digitized by Université libre de Bruxelles. The author who would disagree on its online availability in DI-fusion is invited to contact the University (di-fusion@ulb.be).
If a native electronic version of the thesis exists, the University can guarantee neither that the present digitized version is identical to the native electronic version, nor that it is the definitive official version of the thesis.
DI-fusion is the Institutional Repository of Université libre de Bruxelles; it collects the research output of the University, available on open access as much as possible. The works included in DI-fusion are protected by the Belgian legislation relating to authors’ rights and neighbouring rights.
Any user may, without prior permission from the authors or copyright owners, for private usage or for educational or scientific research purposes, to the extent justified by the non-profit activity, read, download or reproduce on paper or on any other media, the articles or fragments of other works, available in DI-fusion, provided:
The authors, title and full bibliographic details are credited in any copy;
The unique identifier (permalink) for the original metadata page in DI-fusion is indicated;
The content is not changed in any way.
It is not permitted to store the work in another database in order to provide access to it; the unique identifier (permalink) indicated above must always be used to provide access to the work. Any other use not mentioned above requires the authors’ or copyright owners’ permission.
^ ÇLa . A-=> 6 -f
UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES Faculté des Sciences
Collectif de chimie organique physique
RECHERCHE DE NOUVEAUX INTERCALANTS A PROPRIETES ANTITUMORALES : SYNTHESE, ETUDES PHYSICOCHIMIQUES ET BIOLOGIQUES EN SERIE BENZO [b ] PHENANTHROLINE-1,7
Thèse de Doctorat présentée en vue de l'obtention du grade de Docteur en Sciences Chimiques
ABDERRAHIM WARDANI
Novembre 1989
3 A^k5
UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES Faculté des Sciences
Collectif de chimie organique physique
RECHERCHE DE NOUVEAUX INTERCALANTS A PROPRIETES ANTITUMORALES : SYNTHESE, ETUDES PHYSICOCHIMIQUES ET BIOLOGIQUES EN SERIE BENZO [b ] PHENANTHROLINE-1,7
Thèse de Doctorat présentée en vue de l'obtention du grade de Docteur en Sciences Chimiques
ABDERRAHIM WARDANI
Novembre 1989
C&tte. th&Ae. déoLiée. à
SaXda, ...
A me<j pa/LovtA,
A ma ^aîriLLLz,
A m&yi amLi
<d O I £>
Ce c.
Aux. p/LO^&/iyieiuLyi Q. 'REJSSS et Q. IJiOlAlAE qut ont cLLAtg.é ce tnavoLt. Qe tten/i à teun^ tématg/ieyi ma neconnalA/iance et ma ptuA pno^onde guLotitude.
Aux enAeignantA qut ont panttcLpé de pneA ou de toin à ma
^o/matLon.
e.6 YC.y^nt'Y-C\e. Ad..
ri tt'OC CXA/USSC
Aux peÆAonneA qut m'ont ^att t'konneu/i d'avota. accepté de conAtttuen ce ^UA.g,
l^onAteuA. Q. NASJSLSKy, fn.of.eAAewi à t'UntvenAtté Libne de Bn.uxeJJ.eA,
l^onAtean 9ECHCR, fno^eAAeun à t'UntveuiAtté LLbne de BnuxeJJeA
honAteuA. ÿ. C. BMECKMAN, fnofLeAAeuA. à t'üntvenAtté Ltbne de BnuxeJJeA.
t*\onAtexin û. DALOZE, ûtnecteun de nechenche à t'Untven- Aité Ltbne de BnuxeJJeA.
t<\onAtejun û. BJQÇ, ûtnecteun de nechenche "ftenne FABRE Médicament".
MonAteun REÜSSE, fno-^eAAewi à t'UntvenAtté Ltbne de BnuxeJJeA.
MonAteuA. ÿ. LHOME, fnof.eAAeun à t'UntvenAtté ÇoAeph
FOURJER de Çnenobte Ü.
MonysLewi ÿ. MSLLOR, pwf.eA'iSMui à ■L'Uni.veÆ/i.ité de.
SouÂhamptoa et au D. B7ÇÇ, û-uiecteua. de /lecheuche "VLejuie FABRE Médicament" poiui deA diACUA-iionA piuctueuAeA que nouA avonA eueA.
A 5. LAVA7TTE et ÇARC7A poun. -L'aide qu'it'i m'ont apportée pouA. VewiegiAtnement et -L'inteApnétatioa deA -ipectn.eA de RMN.
A R. M7CH0N qui a meAuné leA conAtanteA d'af.finité et aux.
penAonueA du -Labon.atoi-n.e Rienne FABRE qui ont /léaiiAé -ieA E ca E a
bioEogique-i.
A H. SALEZ et E. LD7RE qui ont poMticipé à ce Enavaii.
A M.F. ULOmE, ^.L. DECOUT, M. DEMEUNyNCK, C. MŒAT, A. JEUNET qui ont participé à E' éiabon.ation de ce manjuAcnit.
A Ç.F. CONSTANT poun. y^eA dÀAcuA^ionA finuctueuAeA, au
diAponibEtité et Aon Aoutien.
A Ea Aociété "Rieruie FABRE Médicament" poun. au pa-n.Eicipatioa Tin.an.cièM.e.
A E oua meA co-LEègueA du Eabon.ato.uie dont E'amitié et Ea Aympathie me fjunent d'un guiand n.écoa(.ont.
A V. QJNESTE, Ç. ÇJROtET et A. QENEVOJS qui ont néatiAé Ea dactgEognaphie de cette EhèAe avec beaucoup de ménite.
A Ç.C. FANZONE qui a néatlAé E' impn.eAA.ion de ce manuAcnit,
/qbde\-V'a5''wi {jaJràcu)i,
SOMMAIRE
RESUME... 1
INTRODUCTION
I. LES INTERCALANTS DU DNA...5
II. L'AMINO-10 BENZO [b] PHENANTHROLINE-1,7
ET LA 3H-PYRR0L0 [2,3-c] AMINO-9 ACRIDINE... 16
1) Monoprotection de la proflavine 1 par
le groupe acêtyle... 22
2) Synthèse et cyclisation des
précurseurs I et ^... 26
3) Préparation de la proflavine
monoacétylée, monomésylée ^...28
4) Alkylation du dérivé mésylé ^ par
le bromo-3 propionaldéhyde diéthylène acétal...29
5) Cyclisation de 1* acétal V...30
6) Préparation de 4 à partir du dérivé
acétylé 2 et du tétraméthoxy-1,1,3,3 propane... 33
7) Préparation de la 3H-pyrrolo [2,3-c]
amino-9 acridine... 34
CHAPITRE I
NOUVELLE VOIE DE SYNTHESE DE L'AMINO-10 BENZO [b]
PHENANTHROLINE-1,7 : 4... 37
1) Réaction entre la proflavine mono
acétylée 2 et l'acroléine protégée... 37
2) Structvire de l'amino-lO benzo [b]
phénanthroline-1,7 : 4... 42
3) Structiore de 1 ' acétylamino-10 tétra
hydro-1,2,3,4 benzo [b] phénanthroline-1,7 : ^...49
CHAPITRE II
ALKYLATION DES AMINO-10 BENZO [b ]
PHENANTHROLINES-1,7... 51
1) Alkylation de l'amino-10 benzo [b ]
phénanthroline-1,7 : 4... 52
a) En milieu basique... 54 b) En milieu neutre... 54
2) Synthèse contrôlée des dérivés mono et diméthylés sur l'atome d'azote d'amine
primaire du dérivé : 4...59
a) Monométhylation du dérivé 4... 59 b) Obtention du dérivé diméthylé 6... 60
3) Alkylation contrôlée de l'atome d'sizote pyridinique N-4 : Prépsuration des dérivés
quatemisés ^ et 6A... 65
a) Préparation du dérivé 4B... 65
b) Préparation du dérivé 5A...66
c) Préparation du dérivé ^ 67
4) Applications...68 a) Préparation de la [(diéthylamino)-3 propyl-
amino ] -10 benzo [b] phénanthroline-1,7 : 7...69 b) Préparation du dichlorohydrate du chlorure
d'amino-10 [(diméthylamino)-3 propyl] -4 benzo [b]
phénanthroline-1,7 : TA... 70
CHAPITRE III
MODIFICATIONS SUR LA POSITION C-10 DE L'AMINO-10 BENZO [b] PHENANTHROLINE-1,7 : 4... 75
1) Préparation de la benzo [b]
phênanthroline-1,7 : 9... 75
2) Préparation du chloro-10 benzo [b]
phénanthroline-1,7 : ^... 79
3) Prépeiration de l'hydroxy-10 benzo [b]
phénanthroline-1,7 : ^... 81
4) Préparation du méthoxy-10 benzo[b]
phénanthroline-1,7 : M... 83
5) Préparation du méthylthio-10 benzo [b]
phénanthroline-1,7 : ^... 87
1 13 6) Attribution des signaux en RMN H et C de la benzo [b] phénanthroline-1,7 : 9 et de
l’hydroxy-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 : 1^...89
CHAPITRE IV
SUBSTITUTION EN POSITION C-11 DES BENZO [b]
PHENANTHROLINES-1,7... 101
1) Réaction de chlorométhylation... 105
a) Réaction avec l'hydroxy-10 benzo [b]
phénanthrol ine-1,7 : ^... 106
b) Réaction avec la méthylamino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 : 5...107
c) réaction avec l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 : 4... 109
2) Etude mécanistique... 116
3) Ouverture du cycle oxazine : ^... 123
4) Ouverture du dérivé et préparation des dérivés 28 et 29...126
CHAPITRE V ASPECTS BIOLOGIQUES...131
1) Tests biologiques...144
CONCLUSION... 149
PARTIE EXPERIMENTALE... 155
BIBLIOGRAPHIE 197
RESUME
-1
-RESUME
A partir d'observations faites sur la diamino-3,6 acridine (réactivité particulière des positions C-4 et C-5), nous avons réalisé la synthèse d'un nouvel hétérocycle tétracyclique, l'amino-10 benzo[b]
phénanthroline-1,7 4, en quatre étapes à partir de la diamino-3,6 acridine (proflavine) 1.
Pour pouvoir disposer de grandes quantités de ce composé 4, nous avons mis au point une troisième voie de synthèse plus efficace.
Nous avons protégé la diamino-3,6 acridine 1 par acétylation sélective d'une fonction amine (action de l'anhydride acétique dans l'acide propionique). Le noyau hétérocyclique supplémentaire a été introduit en mettant à profit la réactivité de la fonction amine primaire du dérivé 2, avec l'acroléine protégée sous forme d'acétal.
8 9 1
Amino-3,6 acridine (Proflavine)
1 2
1) ii 2) iii
4 3
i : (CH2-C0)20 ; CH2CH2CO2H ; -20°C ; 10 h ii : CH2=CH-CH(0Et)2 ; CH2CO2H ; reflux ; 3h iii : DDQ ; CH2CO2H ; 100<»C ; 15 min
iv : HCl 4N ; aC’C ; Ih,
- 2 -
Nous avons étudié les propriétés chimiques de cet hétérocycle 4 dans le but de mettre au point des voies de synthèse de quelques molécules nouvelles.
que présente ce squelette avec des intercalants connus (notamment avec la série des ellipticines, iso-ellipticines, aza-ellipticines et avec l'amsacrine) quatre grands types de modifications ont été apportées au squelette de base 4, en modifiant les substituants sur l'amine exocyclique et sur les positions N-4, C-10 et C-11.
* Trois dérivés ont été préparés par alkylation sélective de l'atome d'azote exocyclique.
En fonction des possibilités de synthèse et des analogies
1
5 = H? Rg = CHg 6 R^ = R^ = CH3
7 R^ = H; R2 = (CH2)3 N(Et)2
- 3 -
* Pour augmenter l'affinité pour le DNA, nous avons préparé des dérivés quaternarisés qui possèdent une charge positive permanente sur l'atome d'azote pyridinique.
17A
4B R, = NH2 1 Ro = 2 3 R-1 1 = NHCHo 3 Ro = CH, 2 3 6A = ”<™3>2 «2 = ""«S
TA = NHj R2 = (CH2)3-N(CH3)
♦ Nous avons également remplacé la fonction amine primaire exocyclique par d'autres fonctions Cl, H, OH,OCH- et SCH„.
w <3
n R = Cl 9 R = H
R = OH R = OCH^
= SCH3
15 R
- 4 -
* La synthèse de la méthyloxazine et du dérivé 16 a permis d'aboutir après ouverture aux dérivés substitués en position C-11.
* L'ouverture de la méthyloxazine ^ par la DDQ en milieu
acide génère l'aldéhyde 23 ; ce dernier est transformé en alcool et
ether ortho-eiminobenzylique 27 et 28 par réduction de l'aldéhyde 23 et
traitement en milieu acide du dérivé alcool obtenu 27. L'éther
ortho-hydroxybenzylique 29 a été préparé directement à partir du
dérivé ^ par ouverture en milieu alcoolique acide et anhydre.
INTRODUCTION
- 5 -
I. LES INTERCALANTS DU DNA
Un certain nombre de substances, toutes constituées de plusieurs noyaux aromatiques condensés, ayant des propriétés pharmacologiques diverses (antitumorales, antiparasitaires, anti
bactériennes...), sont capables de se fixer sur le DNA.
Parmi ces substances on trouve des "drogues" anti
tumorales, telles que 1'actinomycine D (1,2), l'adriamycine (2,3), 1'ellipticine (4,5,6) et les amino-acridinestelles 1'amsacrine (7,8,9) et la nitracine (10), qui interagissent fortement in vitro avec le DNA (figure 1).
La découverte du code génétique (11) et l'établissement de la structure du DNA par WATSON et CRICK (12) ont conduit de nombreux auteurs à étudier les interactions de cette macromolécule avec des dérivés biologiquement actifs, à structure aromatique plane (13).
PEACOCKE et SKERRET (14) ont montré que la proflavine se complexe fortement au DNA par l'intermédiaire de deux types d'interactions.
- La plus faible correspond à une interaction ionique entre le noyau acridine, protoné à pH physiologique, et les résidus phosphates du DNA (figure 2).
- La nature du second type d'interaction a été proposée par LERMAN en 1961 : il s'agit de 1 'intercalation de la molécule plaine, qui vient s'insérer entre deux plateaux de bases nucléiques (15). Ceux-ci formant des plans
e
parallèles distaints de 3,4 A, ce phénomène nécessite une
déformation du DNA.
- 6 -
Actinomycine D Adriamycine R = CH^OH
Daunomycine R = CH
Ellipticine Amsacrine
Nitracrine
Figure 1 : Exemples de structures d'intercalants à activité
antitumorale
- 7 -
Figure 2 : Interaction de type ionique entre proflavine et DNA.
Il faut donc que deux paires de bases adjacentes s'écartent l'une de l'autre pour que la proflavine puisse
s'intercaler, ce qui provoque globalement un allongement de la macromolécule (figure 3).
Figure 3 : Représentation schématique de 1'intercalation de la
proflavine avec allongement du DNA.
- 8 -
De très nombreuses études physicochimiques confirmèrent cette proposition (diminution de la constante de sédimentation, augmentation de la viscosité et augmentation de la température de fusion du DNA (16)...).
Simultanément, une série de résultats ont confirmé la géométrie proposée par L.S. LERMAN (17) pour l'intercalation de la proflavine dans le DNA.
D'une part, plusieurs cristaux du complexe proflavine- dinucléotides ont pu être analysés par diffraction de rayons X (18), et en particulier un complexe proflavine _ CpG (C : cytidine , p : phosphate, G : guanosine ; figure 4).
Figure 4 : Structure du complexe proflavine - CpG
Dans cette structure, les bases (guanine et cytosine) sont
appariées par trois liaisons hydrogène. La molécule de proflavine
intercalée se dispose de façon symétrique dans la cavité créée par les
dinucléotides : l'atome d'azote hétérocyclique se trouve au centre de
la paire de bases, et les fonctions amines primaires forment des
liaisons hydrogène avec les groupements phosphates.
- 9 -
D'autre part, D.J. PATEL et L.L CANUEL ont étudié par RMN l'intercalation de la proflavine dans deux tétranucléotides d(CCGG) et d(GGCC) (19). Ces deux tétranucléotides sont autocomplémentaires, et s'associent en solution pour former une mini double hélice du DNA (20).
Les protons de la proflavine intercalée montrent des déplacements chimiques vers les hauts champs. Cet effet est attribué aux courants de cycles qui créent une auiisotropie diamagnétique lorsque deux noyaux aromatiques sont empilés. Plus récemment des résultats par radio- cristallographie ont été obtenus avec des séquences oligonu
cléotidiques plus longues (plus proches de la réalité).
Les résultats cristallographiques corroborés par des
1 31
données RMN H et P ont permis d'établir avec plus de précision, la géométrie du complexe formé entre drogues intercalantes et oligonucléotides (21). Nous reproduisons dans la figure 5 un autre exemple de complexe d'intercalation formé pair la daunomycine et un hexanucléotide d(CGTACG) ainalysé par diffraction de rayons X.
C'est un des rares complexes obtenu avec un long fragment
et qui définit d'une manière non ambiguë une séquence de DNA. Il
apporte bien sûr des informations plus complètes. Le noyau aromatique
de la daunomycine est intercalé entre les paires de bases G-C, dans un
plan perpendiculaire à l'axe de la mini double hélice. Le tétra-
nucléotide central est dams une conformation identique au DNA B. Les
différents substituants sur le noyau eiromatique de la daunomycine
forment des liaisons hydrogène avec les paires de bases. Deux liaisons
hydrogène sont formées entre l'atome 0-9 de la daunomycine et la
guainine adjacente (G2). Il y a deux pontages par l'intermédiaire de
molécules d'eau (W1 et W2) dans le petit sillon. L'ion sodium est dans
le graind sillon et est coordiné avec l'atome N-7 de la guanine (G 12)
les atomes 0-4 et 0-5 de la daunomycine et trois molécules d'eau (W3,
W4 et W5) forment un arrangement octaédral stabilisant le complexe.
- 10 -
Figure 5 : Structure du complexe daunomycine-d(CGTACG) (seules quatre
paires de bases du double hexamère sont représentées sur ce
schéma).
-11
-Parmi les effets spectroscopiques les plus caracté
ristiques observés pour une molécule intercalée, on relève la perturbation du spectre d'aborption UV (figure 6).
- Effet hypochrome : diminution de l'absorption dans toute la zone du spectre.
- Effet bathochrome : déplacement du maximum d'absorption vers les grandes longueurs d'onde (22).
DO
Figure 6 : Vairiation du spectre UV de la proflavine en présence de concentration croissante de DNA (d'après G. WEILL et M. CALVIN).
Les études de fluorescence apportent également des renseignements précieux pour l'étude des interactions spécifiques intercalants-bases nucléiques. On observe une diminution de l'intensité de fluorescence de la proflavine lorsqu'elle est intercalée (22,23), et il y a une relation linéaire entre cette décroisssince et le pourcentage de paires de bases guanine-cytosine
(24,25).
L'interprétation de ces différents types de mesures a
amené les conclusions suiveintes sur le mécanisme et la géométrie de
- 12 -
l'intercalation des acridines. (26,27).
- La longueur du DNA augmente avec le nombre de molécules intercalées.
- Les trois noyaux aromatiques des acridines ont une surface de 38 A , correspondant à peu près à la surface o2 de deux bases complémentaires appariées ( = 50 A ). Par 0 2 exemple les quinoléines, composés bicycliques, présentent des interactions moins fortes avec les bases nucléiques (28).
- En plus des interactions de type VAN DER WALLS entre les noyaux aromatiques empilés, une force électrostatique semble intervenir : la protonation sur l'azote hétérocyclique des acridines stabilise l'intercalation.
- L'intercalant se trouve dans un plan parallèle à celui des bases nucléiques, et l'appariement de celles-ci par liaisons hydrogène n'est pas ou peu modifié.
D'un point de vue biologique, les agents intercalants possèdent des propriétés très diverses. Certains appartiennent à la classe des antibiotiques utilisés deuis la chimiothérapie du cancer, comme 1'actinomycine D, l'adriamycine et la daunomycine (29) (p.6).
Des dérivés photosensibles comme les psoralènes (p. 13 ) ont une activité importante dans le traitement de maladies de la peau (psoriasis) (30). D'autres sont antimalariques, les plus connus éteint la chloroquine et la quinacrine (31).
Les intercalants peuvent agir de plusieurs façons au niveau du DNA ;
- Dans certains cas, l'interaction se limite à la formation d'un complexe réversible avec le DNA. La complexation met en jeu essentiellement des interactions d'empilement auxquelles s'ajoutent en général des contributions de type ionique ou liaison "H" entre le squelette ribo-phosphate et un élément de structure du composé actif.
ex : la quinacrine (32)...
- 13 -
- Dans d'autres cas, l'activation métabolique de la molécule, avant son intercalation, la transforme en une espèce réactive devenue capable de se fixer de manière covalente sur certains sites des bases nucléotidiques, ex : L'hydroxy-9 méthyl-2 ellipticinium (6) utilisée en chimiothérapie anticancéreuse.
Psoralène Chloroquine
Quinacrine Hydroxy-9 méthyl-2 ellipticinium (Celiptium)
- Pour d'autres composés comme les psoralènes (utilisés
contre le psoriasis), on peut observer, après
intercalation et sous l'action du rayonnement UV des
réactions de photo-addition entre les doubles liaisons
de la molécule intercalée et celles des bases
nucléotidiques (principalement la thymine). On peut
provoquer ainsi des fixations dans un brin du DNA puis
- 14 -
des pontages inter-brin dans la macromolécule (33).
Si le mécanisme physicochimique d'interaction de ces molécules avec le DNA est relativement connu, on manque par contre d'informations sur les relations entre la nature du complexe formé et l'activité biologique. Pour qu'une molécule soit active, deux phénomènes indépendants sont nécessaires :
1°/ La complexation de la molécule avec le DNA.
2°/ La reconnaissance du complexe formé par des fonctions cellulaires.
Pour un certain nombre de structures, on a pu montrer que l'interaction avec le DNA inhibe (ou ralentit) l'activité de la DNA polymérase et par voie de conséquence empêche le déroulement normal de la synthèse protéique (34).
Un certain nombre de travaux récents (35,36) suggèrent que la cible privilégiée des agents mono-intercalants dans la cellule pourrait être le complexe DNA-topoisomérase II. La topoisomérase II est une enzyme qui permet de couper et de religaturer le DNA double brin. Cette activité est perturbée lorsque la structure du DNA est altérée par un agent intercalant, ce qui conduit à la fragmentation du DNA, voire à des pontages protéines-acides nucléiques.
Pour d'autres molécules, une métabolisation est nécessaire pour transformer la molécule en métabolite actif. C'est le cas pair exemple de l'ellipticine. En effet, après injection intraveineuse de 1'ellipticine, celle-ci est oxydée quasi-instantanément paur les oxygénases mixtes à cytochrome P450 du foie qui interviennent également dauis le métabolisme d'autres substances anticancéreuses et de cancérogènes.
L'oxydation de l'ellipticine conduit à plusieurs
métabolites : le plus abondaunt est l'hydroxy-9 ellipticine (plus
active que l'ellipticine) ; l'hydroxy-7 ellipticine apparaît également
(moins active que l'ellipticine). Une deuxième oxydation trainsforme
l'hydroxy-9 ellipticine en paura-quinone-imine qui possède un site très
électrophile (C-10) capable de réagir avec les divers groupements
nucléophiles des molécules biologiques.
- 15 -
Des auteurs ont démontré la réactivité chimique de 1'ellipticine sous forme du para-quinone-imine avec des acides aminés (37) et les fonctions hydroxyles du ribose d'un nucléotide (38) (figure 7).
Forme para-quinone-imihe
I N V I V 0
I N V I T R 0
Figure 7 : Schéma d'activation de 1'ellipticine in vivo. Structures
de produits de réactions in vitro avec des ribonucléosides ou des
acides aminés.
- 16 -
La détermination de la structure du complexe entre le DNA et les substances intercalantes par radiocristallographie combinée avec les calculs de dynamique moléculaire fait qu'il est théoriquement possible d'imaginer toute une série de molécules capables d'interagir avec une haute affinité avec le DNA. La synthèse d'analogues dans la série des ellipticines (5,39,40,41,42,43) a montré que l'affinité pour le DNA est une condition nécessaire pour obtenir une activité antitumorale dans cette série. Récemment il a été montré que la synthèse de molécules polyintercalantes permettait d'obtenir des molécules ayant une affinité plus élevée pour le DNA (44), et parmi celles-ci plusieurs présentent des activités antitumorales.
Malgré leur faible spécificité, ces substances constituent une thérapeutique d'appoint indispensable.
La préparation de dérivés capables de s'intercaler reste une voie attractive pour découvrir de nouvelles drogues antitumorales ayant une plus grande affinité, un meilleur index thérapeutique et surtout un plus large spectre d'action. L'étude de la relation entre le processus de liaison avec le DNA et l'activité biologique des différentes drogues pourrait conduire à une bonne compréhension du mécanisme impliqué.
II. L'AMINO-10 BENZO [ b ] PHKNANTHROLINE-1,7 ET 3H-PYRR0L0 [ 2,3-c ] AMINO-9 ACRIDINE
Au cours de ma première thèse de doctorat (soutenue à
l'Université des Sciences et Techniques de Lille Flandres-Artois en
1986) mon travail avait porté essentiellement sur la synthèse d'une
série de molécules possédant des squelettes tétracycliques :
l'amino-10 benzol b ]phénanthroline-l,7, la 3H-pyrrolo [2,3-c ] amino-9
acridine et plusieurs de leurs dérivés. Ces molécules sont issues du
squelette de la diamino-3,6 acridine 1 (proflavine).
- 17 -
Amino-10 benzo[b] phénanthroline-1,7 3H-pyrrolo[2,3 c]amino-9 acridine
Diamino-3,6 acridine (proflavine)
La structure des molécules synthétisées rappelle celle de
certains dérivés qui possèdent des activités antitumorales, telle
1'ellipticine et ses dérivés (6).
- 18 -
Ellipticine Hydroxy-9 ellipticine
Amino-10 benzo[b] phénanthroline 3H-pyrrolo(2,3-c]amino-9 acridine
Aza-ellipticine Iso-ellipticine
On note la présence de quatre cycles aromatiques plans, une surface et une courbure qui permettent un positionnement presque idéal dans le site d'intercalation avec un recouvrement maximum des paires de bases complémentaires.
Sur le plan chimique, ce travail avait son origine dans
une observation faite, deins le laboratoire, peur J. FAHY (45). Il a pu
démontrer que les dérivés monoalkylés’ sur un seul des atomes d'azote
exocycliques de la proflavine possèdent une réactivité particulière en
position 4 et 5. A 65°C et dans un milieu tamponné à pD = 4,6 (tampon
deutérioacétate), les protons C.-H et C_-H de l'amino-6 éthylamino-3
acridine s'écheingent à des vitesses différentes.
- 19 -
Amino-6 éthylamino-3 acridine
On observe un échauige relativement rapide du proton C^-H (t,, = 10 heures) et un échange plus lent du proton C -H (t,. = 40 heures). Aucun échange n'est observé pour les protons C^-H et C^-H.
Temps (heures)
0
5
10
20
■J______________
9 8 J ppra
45
75
95
120
Figure 8 : Cinétique d'échange des protons C^-H et de l'aimino-6
éthylamino-3 acridine
- 20 -
R.F. MARTIN et D.P. KELLY (46) ont étudié par RMN^H et une série de dérivés d'acridine. Ils ont observé un blindage plus
important pour les positions C-4 et C-5 que pour les positions C-2 et C-7 de la proflavine 1. Ce blindage élevé pour les positions C-4 et C-5 a été interprété comme reflétant l'existence d'une densité électronique particulièrement élevée sur ces positions (C-4 et C-5).
La littérature fournit très peu de données sur la réactivité de la proflavine. On relève que le traitement de la diamino-3,6 acridine 1 par le thiocyanate de potassium dans l'acide acétique en présence de brome (47) ou par l'iodure de potassium dans un tampon phosphate à pH = 6,8 en présence de chloramine-T (46) conduit respectivement à la diamino-3,6 dithiocyano-4,5 acridine et à la diamino-3,6 diiodio-4,5 acridine.
Diamino-3,6 diiodo-4,5 acridine Diamino-3,6 dithiocyano-4,5 acridine
Ces réactions sont interprétées comme des substitutions électrophiles par le thiocyainogène (SCN)^ et l'iode (I^) générés in situ pgir oxydation dans les conditions utilisées (46) (47). Les auteurs ne donnent aucune interprétation sur la sélectivité de cette réaction.
Ces observations nous avaient incités à mettre à profit cette réactivité pour accéder aux deux squelettes tétracycliques ; l'aunino-10 benzo [b] phénamthroline-1,7 et la 3H-pyrrolo [ 2,3-c ] amino-9 acridine, susceptibles de constituer des têtes de série de produits intéressants pour leur interaction avec le DNA.
Nous avions utilisé comme étape clé une cyclisation
régiosélective sur le ceurbone C-4 d'une monoalkylproflavine I ou II
correctement fonctionnalisée.
21
Amino-10 benzo[b]
phénanthroline-1,7
II 3H-pyrrolo[2,3- c]
amino-9 acridine
Nous allons commencer par rappeler l'essentiel du travail effectué dans la première thèse pour accéder aux squelettes tétracycliques : amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 et 3H-pyrrolo [ 2,3-c ] amino-9 acridine.
L'accès aux intermédiaires I et ^ nécessitait la mise au point d'une méthode sélective de mono fonctionnalisation de la proflavine 1.
En effet il a été montré au laboratoire par J. FAHY (45) que l'alkylation de la proflavine par le bromo-3 propane en présence de bases fortes se fait avec un très mauvais rendement et un manque total de sélectivité. La monefonctionnalisation ne pouvait être envisagée sans protection préalable d'une des fonctions amines primaires de la proflavine 1.
Le problème de la monoprotection de la proflavine 1 avait
été résolu partiellement par J. FAHY (45) en faisant réagir la
22
proflavine avec le chlorure de tosyle dans la pyridine : il obtient un mélange de produits monotosylé ^ et ditosylé avec une faible sélectivité au niveau de la monotosylation (il obtient un rendement de 55 % en produit monotosylé).
= H ; R2 = Ts i : TsCl ; pyridine ; 0°C ; 6 h ^1 ~ ^2 ~
Dans la mesure où notre travail était axé sur la synthèse des systèmes tétracycliques (pair introduction d'un cycle supplé
mentaire à partir d'une seule fonction amine de la proflavine), nous nous sommes efforcés de mettre au point une méthode de mono- fonctionnalisation sélective et efficace.
1) Monoprotection de la proflavine pair le groiape acétyle
Pour protéger une seule fonction amine de la proflavine,
nous nous sommes inspirés du travail de R.F. MARTIN et A. ALBERT
(48,49). Ces auteurs ont décrit que l'acylation de la proflavine 1 par
l'ainhydride acétique dans l'acide acétique à 100®C pendant une heure
donne 1'acétylamino-3 amino-6 acridine 2. Après cristallisation, le
produit obtenu est contaiminé avec de la diacétylamino-3,6 acridine 2A
et la proflavine de départ 1 qui n'a pas réagi. Aucun rendement n'est
de fait indiqué. Nous avons répété cette réaction dans les conditions
décrites par les auteurs (48,49), et nous avons noté que la réaction
est incomplète et que la sélectivité est faible. Il se forme du
produit de diacétylation et il reste du produit de départ qui n'a pas
réagi.
23
Ac
2 53%
2A 57%
i : (CHgC0)20 ; CH2CO2H ; 100"C ; 1 h
La formation préférentielle du produit monoacétylé 2
pourrait s'expliquer par le fait que la réaction met en jeu la forme
protonée de la proflavine 1 qui présente trois structures mésomères,
alors que le dérivé monoacétylé 2 existe seulement sous deux formes ;
il en résulte une réactivité plus faible du groupe-NH^ pour 2 que pour
1 (kg < k^)(p. 24 ).
24
Nous bassint sur cette hypothèse, nous avons amélioré le
rendement de la mono fonctionnalisation en modifiaint les conditions
opératoires. En travaillant à des températures plus basses on observe
de fait une amélioration appréciable de la monoacétylation par
l'ainhydride acétique deins l'acide acétique quand on passe de 100'*C à
60“C. La température de 60°C correspond sur le plan pratique à une
limite de solubilité de la proflavine 1 dans l'acide acétique
(100 mmol/1 d'acide acétique) ; en dessous de 60°C, la proflavine 1
précipite.
- 25 -
Pour pouvoir travailler à plus basse température dans un milieu où la proflavine demeure protonée, nous avons remplacé l'acide acétique par l'acide propionique, car ce dernier solubilise très bien la diamino-3,6 acridine 1. Nous avons réalisé la monofonc- tionnalisation dans l'acide propionique en présence d'un excès d'anhydride acétique à température ambiante. La chromatographie sur plaque de silice a montré qu'il y a disparition complète de la proflavine de départ 1 avec l'apparition, comme produit majoritaire, de la proflavine monoacétylée 2 contaminée pair un peu de produit monopropionylé. Ce dernier est issu de la réaction entre la proflavine
^ et l'ainhydride mixte généré après l'échange entre l'anhydride acétique et l'acide propionique. Ce produit est décelable dans le spectre de RMN du proton fait sur le brut réactionnel (environ 5 %) qui montre la présence d'un triplet vers 1,08 ppm attribuable aux protons du groupement méthyle du groupe propionyle C0-CH--CH
b O (contaimination estimée à 5 % à partir de l'intégration des signaux).
A -20°C et en présence d'un large excès d'anhydride acétique dans l'acide propionique, la transformation de la proflavine 1 est totale. Le rendement en produit monoacétylé 2 isolé, est de 83 % et seulement 8 % de proflavine 1 ont été transformés en produit diacétylé 2A.
A cette température (-20®C), aucune trace de proflavine acylée par le groupe propionyle n'est observée dams le spectre de RMN^H du brut réactionnel.
i : (CH3C0)2 ; CH3-CH2-CO2H ; - 20»C ; lOh
26
2) Synthèse et cyclisation des précurseurs I et II :
Pour la synthèse d'hétérocycles azotés à cinq ou six chaînons à partir d'amines primaires aromatiques, un grand nombre de méthodes font appel à la cyclisation d'une chaîne aldéhydique (libre ou protégée sous forme d'acétal) fixée sur l'amine primaire. La réaction évolue par une cyclodéshydratation qui s'accompagne toujours de la formation d'une double liaison conjuguée avec le cycle aromatique.
R.J. SUNDBERG et ses collaborateurs (50) ont décrit la synthèse d'hétérocycles à cinq et six chaînons à partir de l'aniline : ils protègent et activent l'amine par le groupe mésyle et réalisent la cyclisation en présence de tétrachlorure de titane.
1) TiCl^ / Toluène 2) KOH / MeOH
Le cours de la réaction dépend du substituant présent sur le cycle aromatique : elle se produit à 0“C pour les dérivés méthoxylés en méta, et nécessite une température de 130°C pour les composés bromés en para.
La cyclisation s'accompagne souvent d'un pourcentage de
désalkylation dans le cas des dérivés para et méta-substitués, la
27
desalkylation est presque totale pour les dérivés substitués en ortho.
Les auteurs (50) ont attribué cette désalkylation à une fragmentation selon GROB, suivant le schéma indiqué :
a j^^HrCHrCH(OEt}, Ms
i : TiCl^ ; Solvant aromatique ; ii: HgO
D'autres auteurs (51) ont utilisé le mélauige acide trifluoroacétique/anhydride trifluoroacétique pour synthétiser des indoles à partir du N-(acétaldéhyde diéthylacétal) N-(trifluoro acétyle) aniline avec un bon rendement. Dans ce cas les auteurs bloquent la fonction N-H sous forme d'acétamide trifluoroacétique.
Enfin, la littérature rapporte la cyclisation d'acétals
dams l'acide sulfurique (52) pour préparer des dérivés
d'isoquinoléine.
28
i : H^SO^
isoquinoléine
3) Préparation de la proflavine monoacétylée, monomésylée IV
Pour préparer les précurseurs i et ^ (p.21 ) nécessaires à la cyclisation, nous avons préparé la proflavine monoacétylée, monomésylée Le groupe mésyle permet à la fois de protéger et d'activer l'amine primaire vis-à-vis de l'alkylation.
i ; MsCl ; pyridine ; (Et)2N ; 4°C ; 10 h
ii : DMF ; ^2003 ; HgO ; SO^C ; 1 h
- 29
La réaction entre la proflavine monoacétylée 2 et le chlorure de mésyle dans la pyridine conduit à un mélange de produits mono et dimésylés sur le même atome d'azote III et ^ avec une transformation incomplète de proflavine monoacétylée de départ en raison de la précipitation des sels d'acridinium.
L'addition de triéthylaimine permet une transformation complète du produit de dépairt 2. Dans ce cas on obtient les produits mono et dimésylés ^ et III avec des rendements de 64 % et 28 % respectivement.
Le dérivé dimésylé III a été transformé en produit monomésylé ^ avec un rendement quantitatif par action du carbonate de potassium dans un mélange eau-diméthylformamide à 80°C pendant 45 minutes.
La méthode qui a été finalement retenue pour préparer la proflavine monoacétylée, monomésylée ]^, consistait à faire réagir le produit 2 avec un excès de chlorure de mésyle dans la pyridine en présence de triéthylamine. Le mélainge des produits III et W est porté à 80'’C deins la diméthylformamide en présence d'eau et de carbonate de potassium (sans séparation préalable des deux produits) pendant 1 heure. Le rendement global obtenu à partir de la proflavine monoacétylée 2 est de 86 %.
4) Alkylation du dérivé mésylé IV peur le bromo-3 propionaldéhyde dié- thylêne acétal
A l'époque où nous avons réalisé cette réaction, le bromo-3 propionaldéhyde diéthyl acétal n'était pas commercialisé. Nous avions prépauré le bromo-3 propionaldéhyde diéthylène acétal (plus stable) à partir de l'acroléine selon le mode opératoire décrit paur G. BUCHI et H. WUEST (53).
HBr
CH^ = CH-CHO + HO-CH2-CH2-OH--- ► Br-(CH2)2"CH( 0082)2 HO-CH2-CH2-OH
L'alkylation de la proflavine monoacétylée, monomésylée IV
30
par le bromo-3 propioaldéhyde diéthylèneacétal dans la diméthyl- formamide en présence de carbonate de potassium a permis de préparer le dérivé V avec un rendement de 72 %.
i : DMF ; ; Br-(CH2)2-CH(0^2)2 ; 80°C ; 3 h
5) Cyclisation de l*acétal V :
* Les essais de cyclisation du dérivé V dans les conditions douces décrites paur R.J. SUNDBERG (50) ont conduit dains notre cas à une désalkylation presque totale du produit de départ.
i : TiCl^ ; Toluène ; reflux ; 12 h
* Dans l'acide acétique à reflux pendant 5 jours, nous
avons obtenu un mélange de trois produits.
- 31
i
V VI
i : CHgCOgH ; reflux ; 5 jours
Ce sont : Le produit monomésylé monoacétylé ^ (produit de désal
kylation), un produit monomésylé VII résultant d'une désalkylation suivie d'une perte du groupement acétyle en milieu acide et enfin un produit de cyclisation mésylé (rendement de 16 %). *
* Dans l'acide sulfurique, on isole le dérivé cyclisé attendu 4 avec un rendement d'environ 5 %.
i : H^SO^ ; 100°C ; 2 h
32 -
Nous avons pensé que l'hydrolyse du groupe mésyle du composé V pouvait être une étape critique lors de la réaction de cyclisation dans l'acide sulfurique concentré : soit au niveau du dérivé de départ V, soit dans l'intermédiaire de type ^ qui aurait pu se former au cours de la réaction.
Nous avons préféré remplacer le groupe mésyle par le groupe tosyle (le groupe tosyle dains des dérivés de type X s'hydrolyse facilement à température ambiante dans l'acide sulfurique concentré).
Dans ce cas, on obtient le même produit 4 avec un rendement de 40 %.
Le rendement global en dérivé 4 à psurtir de la prqflavine 1 de départ est de 18 %.
i : HgSO^ ; 75“C ; Ih
- 33 -
6) Prépeiration de 4 à partir du dérivé acétylé 2 et le tétra- méthoxy-1,1,3,3 propane
Une autre voie de synthèse a été mise au point pour préparer l'amino-10 benzo [ b] phénanthroline-1,7 4. Nous nous sommes inspirés de méthodes décrites dans la littérature qui permettent de former un hétérocycle à six chaînons par condensation entre une amine primaire et un dérivé lî-dicarbonylé (54,55,56).
i : CH2[CH(0CHg)2]2 ; CH^CO^H
Le schéma qui a été choisi met à profit la monoacétylation
de la proflavine. La condensation entre le tétraméthoxy-1,1,3,3
propane et la proflavine monoacétylée 2 suivie de l'hydrolyse du
groupe acétyle permet d'aboutir au dérivé désiré 4 avec un rendement
global de 7 % (pan* rapport à la proflavine de dépeurt).
- 34 -
i : CH[CH(0CH2)2]2;CH2C02H ; Reflux ; 12 h ii ; HCl 2N ; 80®C ; 1 h
7) Préparation de la 3H-pyrrolo [2,3-c ]amino-9 acridine
De la même manière que pour 4, nous avons préparé le précurseur ^ à partir de la proflavine monoacétylée, monotosylée et du bromo acétaldéhyde diéthyl acétal.
i ; DMF ; K^CO^ ; Br-CH^-CH (OEt)^ 80®C ; 4 jours
ii : CFgCOgH ; (CF^CO^O ; Reflux ; 24 h ; puis HCL/CH^OH à reflux ; 2 h
iii : CHgSOgH; CH^Cl^ ; reflux ; 24 h
iv : KOH; DMF; HgO ; 70»C ; 5 h
- 35
Deux types de conditions opératoires ont permis la cyclisation du dérivé XI : le chauffage au reflux dans une solution à 30 % (v/v) d'anhydride trifluoroacétique dans l'acide trifluoro- acétique (50) (avec un rendement de 30 %), ou le traitement par l'acide méthane sulfonique à 10 % (v/v) dans le chlorure de méthylène (57,58) (avec un rendement de 39 %). L'hydrolyse du groupe tosyle sur l'atome d'azote pyrrolique a été réalisée par la potasse dans un mélange de diméthylformamide/eau (avec un rendement de 75 %).
L'introduction de ce mémoire a été consacrée essentiel
lement au rappel d'une partie des travaux réalisés dans la première
thèse Dans le cadre de cette deuxième thèse notre but a été l'étude
de la réactivité de l'amino-10 benzo [b ] phénanthroline-1,7 4 afin
d'accéder à des séries nouvelles possédamt des propriétés chimiques ou
pharmacologiques intéressantes. Nous avons également mis au point une
troisième voie de synthèse qui nous a permis d'obtenir le dérivé 4
avec un meilleur rendement (rendement global à partir de la proflavine
de départ : 32 %).
CHAPITRE I
NOUVELLE VOIE DE SYNTHESE DE L'ANINO-10 BENZO [ b ]
PHENANTHROLINE-1,7 : 4
37
CHAPITRE I : NOUA/ELLE VOIE DE SYNTHESE DE L'AMINO-10 BENZO [b] PHENAN- THROLINE-1,7
1) Réaction entre la proflavine monoacétylée 2 et l'acroléine protégée
La méthode la plus couramment décrite dans la littérature, pour introduire un hétérocycle à six chaînons à partir d'une amine primaire aromatique fait appel à la réaction de SKRAUP (59). Cette réaction a été souvent utilisée pour la synthèse des quinoléines (56).
Elle consiste à chauffer un mélange d'aniline, de glycérol et d'acide sulfurique concentré en présence d'un oxydant, habituellement du nitrobenzène ou du pentoxyde d'arsenic.
La réaction se fait en quatre étapes successives :
CH;rOH (|: I ^ h - oh
CH^-OH glycérol
( 1 )
CHO L
II
aniline
(2) (3)
quinoléine
La première étape est une déshydratation du glycérol en
acroléine, la seconde étape est une réaction de type MICHAEL (addition
de l'amine aromatique sur l'acroléine pour former un intermédiaire
B-arylamino-aldéhyde). La troisième étape est une cyclisation de
FRIEDEL-CRAFT et enfin la dernière étape est une aromatisation
oxydative. Bien que la réaction soit complexe, le rendement final est
38
en général satisfaisaint.
Le caractère drastique des conditions de SKRAUP excluait l'emploi de cette réaction pour réaliser une monocylisation en amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4 à partir de la proflavine monoacétylée 2 ou de la proflavine non protégée
Néanmoins, nous nous sommes inspirés de cette réaction pour introduire 1'hétérocycle supplémentaire à partir de la proflavine monoacétylée 2. Au lieu d'utiliser le mélange glycérol/acide sulfurique concentré à 100°C (l'acroléine est générée dans ces conditions), nous avons utilisé directement l'acroléine dans l'acide acétique à 100°C (dans ces conditions le groupe acétyle n'est pas hydrolysé). Des réactions préliminaires ont montré que ces conditions permettent d'introduire un hétérocycle à paurtir de la proflavine monoacétylée 2. Les rendements de formation du dérivé 3 dans ces conditions sont inférieurs à 10 %.
Pour éviter les éventuelles réactions parasites entre l'amine aromatique 2 et la fonction carbonyle libre de l'acroléine, nous avons remplacé l'acroléine par son acétal. Dans ce cas, le même dérivé 3 est obtenu avec de meilleurs rendements.
Le schéma de synthèse qui a été finalement retenu pour la
prépauration de 1'amino-10 benzo [ b ] phénanthroline-1,7 4 est le
suivaint :
- 39
i : (CH^CO^O; CHg-CH^-CO^H ; -20 °C ; 10 h ii : CH2=CH-CH (OEt)^ ; CH^COgH ; reflux ; 3 h iii : HCl 4N ; 80“C ; 1 h
Comme décrit précédemment, nous avons protégé la proflavine 1 par monoacétylation à basse température. Une réaction de condensation entre la proflavine monoacétylée 2 et l'acroléine protégée sous forme d'acétal permet d'introduire un cycle supplémentaire à partir de la fonction amine primaire eu'omatique libre. L'hydrolyse acide du groupe acétyle fournit l'amino-10 benzo [b ] phénanthroline-1,7 4 attendue. Le rendement global est de 32 %
(calculé à partir de la proflavine 1).
Les meilleures conditions de formation de 1'acétylamino-10
benzo [b ]phenanthroline 3, consistent à chauffer à reflux la
proflavine monoacétylée 2 dans l'acide acétique (60), en présence
d'acroléine masquée sous forme d'acétal, pendant 3 heures. Le
rendement en produit pur 3 est de 22 % (le même rendement est obtenu
en présence ou en absence d'agents oxydaints).
40
Cependant il se forme un grand nombre de produits lorsqu'on travaille sur de grosses quantités de produit 2 (40 g). Dans ces conditions, la chromatographie sur couche mince montre la présence de deux produits leirgement majoritaires : un produit peu polaire qui est le dérivé 3 et un produit plus polaire. La spectrométrie de masse et la RMN^H montrent qu'il s'agit de 1'acétylamino-10 tétra- hydro-1,2,3,4 benzo [b] phénanthroline-1,7 3A.
Nous avons interprété la formation du dérivé ^ comme
étaint le résultat d'une dismutation entre deux molécules de
l'intermédiaire ^ généré au cours de la réaction.
- 41
i : CH2=CH-CH(0Et)2 ; CH^CO^H ; reflux ; 3 h
Ce type de comportement est connu dans la littérature
(56) : lorsque la quinoléine est réduite en dihydro-1,2 quinoléine par
l'hydrure de lithium et d'aluminium, la dihydro-1,2 quinoléine obtenue
dismute facilement en un mélange de tétrahydro-1,2,3,4 quinoléine et
de quinoléine en milieu acide et sous atmosphère inerte.
- 42
Nous avons isolé et traité le dérivé 3A par la dichloro-2,3 dicyano-5,6 benzoquinone-1,4 (DDQ) (61) dans l'acide acétique à 100°C. Dans ces conditions, le dérivé 3 est obtenu avec un rendement quantitatif.
Le mode opératoire qui a été finalement retenu pour la préparation de l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4, consiste à traiter la proflavine monoacétylée 2 par l'acroléine protégée sous forme d'acétal. Les dérivés 3 et ^ formés sont précipités et le mélange est traité par la DDQ dans l'acide acétique. L'hydrolyse du groupe acétyle du dérivé 3 fournit l'amino-10 benzo [b] phénan
throline-1,7 4 avec un rendement global de 40 % à partir de la proflavine monoacétylée 2.
Les structures des dérivés ^ et 4 ont été déterminées par l'ensemble de leurs propriétés spectrales.
2) Structure de l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4
Au cours de la première thèse, nous avions déterminé la structure de l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4, par RMN^H.
Toutefois, le spectre étant mal résolu (réalisé à 60 MHz), nous avons 1 13
repris une étude complète par RMN H et C (300 MHz) afin d'attribuer tous les signaux observés dams les spectres, (études RMN réalisées en collaboration avec S. LAVAITTE).
RMN^H :
Nous avons attribué la structure angulaire du dérivé 4 par compairaison avec la phénanthroline-1,7 et par utilisation conjointe des techniques de double irradiation et de mesure d'effet "NOE"
homonucléaire.
Phénanthroline-1,7
- 43
La phénanthroline-1,7 possède une structure analogue à celle de la partie angulaire de l'amino-10 benzo [b] phénanthro- line-1,7 4. L'étude par RMN^H de la phénanthroline-1,7 réalisée par PERKAMPUS (62), a été effectuée par comparaison avec une série d'isomères de la phénanthroline. Nous reproduisons dans le tableau 1, les déplacements chimiques des protons mesurés sur le spectre (figure 9) de l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4 comparés à ceux de la phénanthroline-1,7 (la numérotation choisie permet une correspondance entre les deux molécules).
Tableau 1 : Déplacements chimiques ( ô )» multiplicités (M) et constantes de couplage (J) de la phénanthroline-1,7 et de l'amino-10 benzo [b] phénanthroline-1,7 4 (a/ dans le CDCl à 100 MHz, b/ dsins le
“ O
DMSO-d^ à 300 MHz).
O
44
Figure 9 : Spectre de RMN^H du composé 4 (DMSO-d--300MHz)
“ 6
Deux remarques importauites peuvent être tirées de ce tableau 1 :
1) Les similitudes avec la phénanthroline-1,7, sont notables pour les protons C^-H, C2-H et C^-H (dépla
cements chimiques, multiplicités et constantes de
couplage)
- 45
2) D'autre part, la présence d'un seul singulet dans le dérivé 4, caractéristique du proton C^-H, exclut une structure linéaire correspondant à une cyclisation sur C-5. Dans ce cas on observerait alors deux singulets analogues à C^-H vers les champs faibles.
L'effet "NOE" permet de distinguer différents protons selon leur proximité spatiale par rapport à un proton sélectivement irradié. Nous avons ainsi pu attribuer les protons C -H et C -H par irradiation du proton
O O
C^-H.
3) Enfin, des expériences successives de double irradiation homonucléaire nous ont permis de distinguer les protons C_-H, C q -H et d'attribuer les signaux
b O
correspondants aux protons C„-H, C,.-H, C.-H et C, ,-H.
2 5 9 11
Ainsi le proton C2-H constitué d'un doublet de doublet centré à 7,64 ppm, s'interprète comme résultant du couplage (8,2 Hz et 4,4 Hz) avec des protons C^^-H et Cg-H respectivement. L'irradiation autour de 7,64 ppm (C--H, C_-H) modifie notablement la multiplicité des
d. D
signaux à 9,50 ppm (C^-H), 8,94 ppm (C^-H) et 7,98 ppm (C_-H). De même, l'irradiation à 7,17 ppm (C.-H)
D 9
modifie le signal à 7,84 ppm (C -H).
O RMN^^C
Une étude par RMN à deux dimensions hétéronucléaire 1 13
(H, C) a été nécessaire pour distinguer les carbones tertiaires
(figure 10).
46
—n
MO 13Ü 130 t2S 120 IIS 110 lOSPPH
“I—
100
1 13
Figure 10* : Spectre de RMN 2D hétéronucléaire H- G obtenu pour le composé 4 (DMSO-d^, 300/75 MHz).
“ b
* (La corrélation correspondant à C-3 n'apparait pas, car celui-ci ne se trouve pas
dans la fenêtre d'observation. Les projections ont été tracées à partir des spectres
ID, ce qui explique la présence des carbones quaternaires qui noraalenent
n'apparaissent pas dans ce type d'expérience).
47
Connaissant les attributions de chaque proton, le dia- 1 13
gramme de corrélation 2D hétéronucléaire (H, C) permet d'attribuer tous les carbones portant un proton.
Quant aux carbones quaternaires, ils ont été attribués grâce à des expériences de "NOE" hétéronucléaire (63) et par l'utilisation d'une séquence à deux dimensions de corrélation
1 13 3
hétéronucléaire (H, C) à longue distance ( J) appelé "COLOC" (64).
L'étude de l'effet "NOE" hétéronucléaire permet d'attribuer les carbones quaternaires présentaint une proximité spatiale avec le proton sélectivement irradié. Nous avons ainsi déterminé la position des signaux correspondant aux carbones quaternaires C-4a, C-6a, C-7a, C-10, C-lla, C-12b et C-12a par irradiation des protons C_-H, C_-H, C„-H, C.-H, C,,-H et C -H
b b 7 9 11 1
respectivement, le carbone quaternaire restant correspondant au C-12a a été déterminé après élimination de tous les carbones identifiés.
La séquence à deux dimensions "COLOC" a été optimisée pour des valeurs de couplage voisines de 9 Hz qui correspondent en série aromatique à des J. On peut voir sur la figure 11 que le proton 3 C^-H est corrélé aux caurbones C-lla et C-12a et de même les protons C.-H, C„-H, C^-H et C„-H sont corrélés aux carbones (C-12a ; C-4a), C-12b, (C-4a ; C-12a), et (C-10 ; C-lla) respectivement. Ces résultats confirment les attributions obtenues par étude de l'effet "NOE"
hétéronucléaire.
- 48
4
I ■ ■ I i ■ I I ‘ — I"
t«S 14Q I3S 130 I3S 120
rrn
~~r~ lis
110 I ~ —r' lOS 100I1.0
