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SYNTHESE DE NOUVEAUX HETEROCYCLES DERIVES DE LA BENZIMIDAZOL-2-ONE PAR REACTION DE N-ALKYLATION
D. Belaziza, Y. Kandri Rodia*, K Misbahia, A. Bentamaa, F. Ouazzani Chahdia, M. Akhazzaneb et E. M. Essassic
a Laboratoire de Chimie Organique Appliquée, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sidi Mohamed Ben Abdallah, Fez, Morocco.
b Cité de l’innovation, Université Sidi Mohammed Ben Abdallah, Fès, Maroc.
cLaboratoire de Chimie Organique Hétérocyclique URAC 21, Pôle de Compétence Pharmacochimie, Av. Ibn Battouta, BP 1014, Faculté des Sciences, Université Mohammed V, Rabat, Morocco
Reçu le 02 / 04 / 2016, accepté le 04 / 07 / 2016
Résumé : Dans cet article, nous décrivons la synthèse de nouveaux dérivés hétérocycliques renfermant un motif benzimidazol-2-one, composés susceptibles de présenter des activités biologiques intéressantes. Les réactions conduisent aux composés attendus avec d’excellents rendements. Nous avons mis au point les conditions opératoires permettant de réaliser des réactions de mono-alkylation conduisant ultérieurement aux composés différemment substitués.
Mots clés: benzimidazol-2-one, mono-alkylation, anti-corrosion, CTP, benzimidezol-2-ones N,N-disubstituées.
Abstract: An efficient synthesis of benzimidazlone derivatives was described. The reactions lead to expected products with good yields. We were able to control the mono-alkylation reaction witch permit us to obtain N,N- disubstituted derivatives.
Keywords: benzimidazol-2-one, N-alkylation, anti-corrosion, PTC, N,N- disubstituted benzimidazol-2-ones
INTRODUCTION
L’implication des dérivés benzimidazoliques et, en particulier, les benzimidazol-2-ones dans des domaines aussi complexes que variés fait d’eux des structures extrêmement recherchées.
En effet, ces dernières plusieurs applications des benzimidazol-2-ones ont été exploitées aussi bien au niveau pharmacologique qu’industriel [1-4].
Ainsi, des études ont montré que ces composés peuvent être utilisés, comme agents, antibactérien et antifongique [5-7] ou encore anticancéreux [8].
Par ailleurs, les modifications chimiques de la structure de base de la benzimidazol-2-one ont conduit à l’apparition de nouveaux dérivés présentant un large spectre d’activités biologiques
[9-14]
. En effet, la présence de différents sites réactifs pouvant être engagés dans des réactions d’alkylation, d’amination, de chloration, de sulfuration ou encore de cycloaddition 1,3- dipolaire confère à ce type de composés une grande richesse réactionnelle.
51 RESULTATS ET DISCUSSION
Plusieurs méthodes ont été décrites dans la littérature relatives à la préparation des
benzimidazol-2-ones depuis le 19ème siècle [15,16]. Celle utilisant l’o-phénylènediamine reste la plus générale [17].
Ainsi, la condensation de l’o-phénylènediamine avec le chloroformiate d’éthyle au reflux de la pyridine, conduit au bout de 24 heures à la 1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one 1.
NH2
NH2
O
O Cl
C2H5 N
H HN
O
reflux / 24h pyridine
1 Schéma 1
Le composé 1, assimilable à une urée hétérocyclique, a été engagé dans différentes réactions d’alkylation, susceptibles de mettre en jeu les atomes d’azote, en position 1,3 du système bicyclique, dans les conditions de la catalyse par transfert de phase liquide-solide. Nous avons utilisé le DMF comme solvant, K2CO3 comme base et le bromure de tétran-butyl-ammonium, BTBA comme catalyseur, à température ambiante. Comme agents alkylants, nous avons utilisé les bromures d’allyle et de propargyle, ainsi que les halogénures de benzyle.
Dans tous les cas, il nous a été possible d’isoler, avec de bons rendements, les benzimidazol- 2-ones monosubstituées (schéma 2).
NH H N
O
N H N
O R
2 R= C3H5 3 R= C3H3 4 R=
5 R=
6 R=
CH3
NO2 DMF/BTBA/K2CO3
TA/6h
Schéma 2
Les structures des composés 2-6 ont été établies sur la base des données spectrales (RMN1H,
13C et Masse).
Deux études cristallographiques réalisées sur les produits 2 et 5 montrent qu’ils cristallisent dans le système monoclinique et ont comme groupe d’espace P21/c dans le cas du composé 2 et P21/n dans le cas du composé 5 (figures 1).
52
Figure 1 : vue ortep des composés 2 [18] et 5[19]
Les composés obtenus peuvent être utilisés comme matières premières, pour préparer de nouveaux dérivés du benzimidazol-2-one différement substitué sur les atomes d’azote du système bicyclique.
Ainsi, la réaction du bromure d’allyle sur les composés 4-6 mono-substitués dans les mêmes conditions de la catalyse par transfert de phase, nous a permis d’obtenir les produits 7-9 avec d’excellents rendements. (Schéma 3)
NH N
O
4 R= H 5 R= CH3 6 R= NO2
DMF/BTBA/K2CO3 TA/6h R
7 R= H 82%
8 R= CH3 87%
9 R= NO2 75%
N N
O
R
+ Br
Schéma 3
Les structures des composés 7-9 ont été établies sur la base des données spectrales (RMN1H,
13C et Masse).
Deux études cristallographiques réalisées sur les produits 7 et 9 montrent que le composé 7 cristallise dans le système triclinique avec un groupe d’espace Pī alors que le composé 9 cristallise dans le système monoclinique avec un groupe d’espace P21/n (figures 2).
Figure 2 : Vue ortep du composé 7 [20] et 9[21]
53
ETUDE DE L’EFFICACITE INHIBITRICE DE CORROSION POUR LES COMPOSES 1 ET 2:
L'action inhibitrice de certains dérivés de benzimidazol-2-one, à savoir 1,3-dihydro-2H- benzimidazol-2-one 1 et de 1-(prop-2-én-1-yl) -1,3-dihydro-2H-benzimidazol- 2-one 2 contre la corrosion de l'acier C38 dans une solution molaire d'acide chlorhydrique a été étudiée en utilisant des techniques de mesures de perte de poids, polarisation Tafel et la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE).
Les résultats obtenus montrent que ces dérivés sont des excellents inhibiteurs de corrosion pour l'acier C38 dans une solution de HCl 1M, l'efficacité inhibitrice atteint 92% pour le composé 1 et 95% pour le composé 2 à une concentration 10-3M d’inhibiteur.
Les mesures de polarisation potentiondynamique ont montré que le composé 1 agit comme un inhibiteur d'effet anodique prédominant, alors que le composé 2 agit essentiellement comme un inhibiteur de type mixte avec prédominance anodique à 10-3M.
L'efficacité inhibitrice des composés étudiés augmentait avec leurs concentrations.
Les mesures relatives à la SIE montrent que l'utilisation du composé 1 et du composé 2 augmente, de manière significative, les valeurs de transfert de charge et diminue la capacité de double couche dans HCl 1M ; ce qui suggère que l'inhibition de la corrosion se fait par une adsorption simple [22-25].
PARTIE EXPERIMENTALE
Le point de fusion non corrigé a été pris en tube capillaire sur un appareil Buchi, les spectres de RMN ont été enregistrés sur appareil Brucker AC-300. Les déplacements chimiques, exprimés en parties par million du champ inducteur, sont mesurés avec une précision de ± 0,1 pour 13C et ± 0,05 pour 1H. Le tétraméthylsilane (TMS) a servi de référence. Le spectre de masse a été réalisé sur un appareil Nermag R10-10C.
1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 1
A une solution de 4g (0,037 mol) d’o-phénylendiamine dans 50 ml de la pyridine, on ajoute 0.044 mol de chloroformiate d’éthyle goutte à goutte sous agitation magnétique à 0 °C pendant 15 minutes ; ensuite le mélange réactionnel est porté au reflux de la pyridine pendant 24 heures. Après évaporation de la pyridine à sec, le résidu obtenu est lavé à l’eau distillée puis filtré.
Rdt= 79%, F (°C)=282, RMN1H (DMSO-d6, 300 MHz) δ ppm : 10.58(s, 2H, NH) ; 6.91- 6.98 (m, 4H, HAr), RMN13C (DMSO-d6, 75MHz) δ ppm : 154.68(C=O); 136.39, 129.27(Cq);
128.85, 127.54, 121.57, 108.53(CHAr).
Composés 2-6 :
A une solution de 0.2g (1.49.10-3mole) de 1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one dans 25 ml de DMF, on ajoute 0.41g (2.98.10-3mole) de K2CO3, 0.04g (0.15.10-3mole) de BTBA et (1.79.10-3 mole) de l’agent alkylant sous agitation magnétique à température ambiante pendant 6 à 8 heures. Après élimination des sels par filtration, le DMF est évaporé sous pression réduit. Le mélange obtenu est chromatographie sur colonne de gel de silice.
1-(prop-2-én-1-yl)-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 2
Rdt%= 70, F°C=87, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 10,19(s, 1H, NH); 7.17-6.99(m, 4H, HAr);
6.02-5.89(m,1H, Hall) ; 5.28-5.21(m, 2H, CH2); 4.57-4.54(m, 2H, CH2,J=5Hz), RMN 13C (CDCl3) δ ppm : 155.47(C=O); 131.85(CHAll); 130.19, 127.98(Cq) ; 121.68, 121.33, 109.76, 108.46(CHAr). 117.52(CH2all); 43.14 (CH2all). Spectre de masse (IE): m/z = 174 [M+.].
54 1-(prop-2-ynyl)- 1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 3
Rdt%= 75, F°C=68, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 7,21-7,11(m, 4 H, HAr); 4.67(s,2H,CH2);
2,28(s, 1H, CH), RMN 13C (CDCl3) δ ppm : 155.63(C=O); 130.29, 128.38(Cq) ; 121.58, 121.34, 110.32, 108.26(CHAr); 63.14(Cqprop); 47.45(CHprop); 28.62 (CH2prop).
1-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 4
Rdt%= 76, F°C=154, RMN 1H (CDCl3, 300 MHz) δppm : 10,13(s,1H, NH);7.21-
6.90(m,9H,CHAr);5.15 (s,2H,CH2) ; RMN 13C (CDCl3, 75 MHz) δppm: 154.68 (C=O);
136.39(Cq); 128.85, 129.27(Cq); 108.73-127.79(CHAr); 45.01 (CH2). Spectre de masse (IE):
m/z = 224[M+.].
1-(4-méthylbenzyl)-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 5
Rdt%= 80, F°C=183, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 10,06 (s, 1H, NH); 7.29-6.89(m, 8H, HAr) ; 5.08(s, 2H, CH2) ; 2.32(s, 3H, CH3), RMN 13C (CDCl3) δ ppm : 155.58 (C=O) ; 137.49, 132.96, 130.04 (Cq); 129.60, 129.47(CHAr) ; 127.88(Cq) ; 127.38, 127.32, 122.33, 122.09, 121.87, 121.56, 114.69, 109.91, 109.70, 108.70, 108.39 (CHAr) ; 44.41(CH2) ; 21.11(CH3).
Spectre de masse (IE): m/z = 237[M+.].
1-(4-nitrobenzyl)-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one: 6
Rdt%= 75, F°C=186, RMN 1H (CDCl3) δ ppm: 9.90 (s, 1H, NH); 7.02-8.23(m, 8H, HAr);
5.24 (s, 2H, CH2), RMN 13C (CDCl3) δ ppm: 154.25 (C=O); 147.66, 143.29 (Cq);
128.04(Cq); 124.40-108.33(CHAr); 44.46(CH2).
Composés 7-9 :
En travaillant dans les conditions de la réaction de la catalyse par transfert de phase décrites ci-dessus, les composés 7-9 ont été synthétisés en ajoutant (1.79.10-3 mole) de bromure d’allyle sur les composés 4-6 respectivement. les cristaux ont été obtenus après une dilution- évaporation dans le dichlorométhane/hexane.
1-allyl-3-benzyl-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 7
Rdt%= 82, F°C=152, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 7.33-6.87(m,9H,Har); 5,88-6.00(m,1H,CHall);
5,27-5.21(d,2H,=CH2all ,J=6.1Hz); 5.10(s,2H,CH2); 4.58-4.65(dd,,2H,CH2all ,J=3.8Hz).
RMN 13C (CDCl3) δ ppm :171.02(C=O); 136.29(Cq); 132.01(CHall); 129.33-129.21(Cq);
127.45-127.68(CHar); 117,59(CH2all); 108.35,108.32(CHar); 65.22(CH2). Spectre de masse (IE): m/z = 264[M+.].
1-(4-méthylbenzyl)-3-allyl-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 8
Rdt%= 75, F°C=70, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 7.23-6.81(m,9H,Har); 5,74-5.66(m,1H,CHall);
5,01-4.96(d,2H,=CH2all J=4.9Hz); 4.8(s,2H,CH2); 4.65-4.57(dd,,2H,CH2all). RMN 13C (CDCl3) δ ppm : 136.16(Cq); 132.21(CHall); 129.33-129.18 (Cq); 127.45-127.68(CHar);
117,38(CH2all); 108.45,108.22(CHar); 63.01(CH2).
1-(4-nitrobenzyl)-3 -allyl-1H-benzo[d]imidazol-2(3H)-one : 9
Rdt%= 87, F°C=95, RMN 1H (CDCl3) δ ppm : 8.19-8.15(m, 2H, Har); 7.47(d, 2H, Har, J=8.7Hz); 7.12-7.00(m, 3H, HAr) ; 6.86-6.83(m, 1H, HAr), 6.01-5.88(m, 1H, Hall) ; 5.29- 5.22(m, 2H, CH2); 5.19(s, 2H, CH2 J=5.4Hz) ; 4.59-4.56(m, 2H, CH2), RMN 13C (CDCl3) δ ppm: 43.71(CH2); 44.24 (CH2); 107.90, 108.60 (CHAr); 117.82(CH2All); 121.58,121.89(CH);
124.06, 128.17(CH), 128.75, 129.41(Cq); 143.73, 147.53(Cq); 154(C=O). Spectre de masse (IE): m/z = 309[M+.].
55 CONCLUSION
Au cours de ce travail nous avons pu exploiter la grande réactivité du benzimidazole dans des réactions d’alkylations. Ainsi, il nous a été possible de synthétiser à la fois des dérivés N- mono-substitués et N-N’-disubstitués renfermant un motif benzimidazol-2-one par des
réactions réalisées dans les conditions de la catalyse par transfert de phase. Une étude relative à l’inhibition de corrosion des composés 3 et 4, a été également entreprise
Références
[1] M. Rzaskowska, E. Szacon, A.A. Kaczor, S. Fidecka, E. Kedzierska, D. Matosiuk, Med.
Chem. 10, 460 (2014).
[2] A. Kaczor, D. Matosiuk, Curr. Med. Chem. 9, 1567 (2002).
[3] A. Kaczor, D. Matosiuk, Curr. Med. Chem., 9, 1591 (2002).
[4] H. Omura, M. Kawai, A. Shima, Y. Iwata, F. Ito Tsutomu Masuda, A. Ohta, N Makita, K.
Amoto, H. Sugimoto, A. Kikuchi, H. Iwata and K. Ando, Bioorganic &Medicinal Chemistry Letters, 18, 3310 (2008).
[5] Y. Bonuga, A. Ravinder, Der Pharma Chemica, 4(6), 2396 (2012).
[6] B.K. Karale, S.S. Rindhe, M.A. Rode, Pharmaceutical sciences, 77, 2, 230 (2015).
[7] W. Shaopeng, W. Wenjun and J. Zhiqin, International Journal of Molecular Sciences (2012).
[8] G.A. Khodarahmia, P. Chen, H. Gholam and J. Wang Chern, Iranian Journal of Pharmaceutical Research, 1, 43 (2005).
[9] M. Rzaskowska, E. Szacon, A.A. Kaczor, S. Fidecka, E. Kedzierska, D. Matosiuk, Med.
Chem. 10, 460 (2014).
[10] A. Kaczor, D. Matosiuk, Curr. Med. Chem., 9, 1591 (2002).
[11] H. Omura, M. Kawai, A. Shima, Y. Iwata, F. Ito Tsutomu Masuda, A. Ohta, N. Makita, K. Omoto, H. Sugimoto, A. Kikuchi, H. Iwata and K. Ando, Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 18, 3310 (2008).
[12]. Y. R. Bonuga, A. Ravinder Nath, Der Pharma Chemica, 4 (6), 2396 (2012).
[13] B.K. Karale, S.S. Rindhe, M.A. Rode, Pharmaceutical sciences, 77, 2, 230 (2015).
[14] W. Shaopeng, W. Wu and J. Zhiqin, International Journal of Molecular Sciences, 13, 4819 (2012).
[15] M. Hartman, Ber Chem, 34, 4069 (1890).
[16] L.C. Raiford, H. Coppockw, Proc. Iowa Acad. Sci. 46, 218 (1939), Chem Abstracts 34, 6939 (1940).
[17] A. Nabil, H. Qerrich, Y; Kandri Rodi, E.M. EL Hadrami, M. Pierrot, E.M. Essassi, Scientific study and research, 2, 155 (2005).
[18] D. Belaziz, Y. Kandri Rodi, F. Ouazzani Chahdi, E. M. Essassi, M. Saadi and L. E.
Ammari, 1-Allyl-1H-1,3-benzimidazol-2(3H)-one, Acta Cryst. E68, o3212 (2012).
[19] D. Belaziz, Y. Kandri Rodi, F. Ouazzani Chahdi, E. M. Essassi, M. Saadid and L.E.
Ammari, Acta Cryst. E69, o122 (2013).
[20] Y. Kandri Rodi, A. Haoudi, F. Capet, A. Mazzah, E. M. Essassi and L.E. Ammari, Acta Cryst. E69, o1477–o1478 (2013).
[21] D. Belaziz, S. V. Luis, Y. Kandri Rodi, I. Martí and V. Martí-Centelles, Journal of Chemistry, 603579, 8 (2013).
[22] Y.Filali Baba, H. Elmsellem, Y. Kandri Rodi, H. Steli, Y. Ouzidan, F. Ouazzani Chahdi, N.K. Sebbar, E.M. Essassi, B. Hammouti, Der Pharma.Chemica, 8(4) 159 (2016).
[23] M.Y. Hjouji, M. Djedid, H. Elmsellem, Y. Kandri Rodi, M. Benalia, H. Steli, Y.Ouzidan, F. Ouazzani Chahdi, E.M.Essassi E, B. Hammouti, Der Pharma Chemica, 8(4) 85 (2016).
56
[24] M. Sikine, Y. KandriRodi, H. Elmsellem, O. Krim, H. Steli, Y. Ouzidan, A. KandriRodi, F. OuazzaniChahdi, N.K. Sebbar, E.M. Essassi, J. Mater. Environ. Sci, 7 (4) 1386 (2016) . [25] M.Y. Hjouji , M. Djedid, H. Elmsellem, Y. Kandri Rodi, Y. Ouzidan, F. Ouazzani Chahdi, N.K. Sebbar, E.M. Essassi, I. Abdel-Rahman, B. Hammouti, J. Mater. Environ. Sci, 7(4) 1425 (2016).
