Depuis quelques années, nous nous sommes intéressés à la synthèse de nouveaux composés phosphorés à partir d’aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés. Dans ce travail, nous avons rapporté la synthèse de nouveaux α-aminophosphonates fluoroalkylés, α-hydroxyphosphonates et α-acetoxyphosphonates en utilisant les mêmes aldéhydes. Nous avons décrit aussi les propriétés complexantes des α-hydroxyphosphonates vis-à-vis de l`étain(IV) ainsi que l`activité biologique de quelques α-amino- et α-hydroxyphosphonates.
Les résultats obtenus ont été présentés en quatre chapitres: Dans le premier chapitre, nous avons préparé les aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés en utilisant la réaction de Vilsmeier-Haack. Ces aldéhydes sont obtenus sous forme de deux stéréoisomères Z et E. Une étude par RMN nous a permis d’identifier les composés obtenus et de déterminer les proportions relatives aux deux isomères Z et E pour chaque composé. Nous avons aussi montré que la stéréochimie de ces aldéhydes dépend sensiblement du substituant en position α. Nous avons synthétisé aussi des bis(polyfluoroalkyl)phosphites dont la caractérisation a été entièrement réalisé par RMN multinucléaire (1H, 13C, 19F et 31P).
Le deuxième chapitre a été consacré à l’optimisation de la synthèse en un «one pot» de nouveaux α-aminophosphonates en utilisant la réaction de Kabachnik-Fields. Nous avons montré que la réaction de bis(polyfluoroalkyl)phosphite avec les aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés et l’aniline peut être réalisée en présence de SnCl4 comme catalyseur et qu’elle conduit aux α-aminophosphonates correspondants avec des rendements généralement meilleurs que ceux obtenus avec d’autre catalyseurs.
La synthèse de nouveaux α-hydroxyphosphonates et α-acetoxyphosphonates à partir des aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés a fait l’objet du troisième chapitre. Les produits ont été caractérisés par différentes techniques spectroscopiques RMN, IR et par HRMS. Les spectres de RMN ont montré que ces produits existent, comme attendu, sous forme de mélanges d'isomères Z et E, avec les mêmes pourcentages d'isomères que ceux des aldéhydes de départ.
Les propriétés complexantes des α-hydroxyphosphonates vis-à-vis du tétrachlorure d’étain ont été étudiées dans le quatrième chapitre. Les résultats ont montré la formation de complexes octaédriques stables du type [SnCl4.L2] (L = α-hydroxyphosphonates) dans lesquels les deux isomères cis et trans sont observés.
Table des matières
- Liste des principales abréviations
- INTRODUCTION GENERALE
- Chapitre I : Synthèse et caractérisation d’aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés et des phosphites fluoroalkylés
- Introduction
- I-1 Rappels bibliographiques
- I-1-1 Aldéhydes β-halovinyliques
- I-1-2 Réaction de Vilsmeier-Haack: mécanisme, stéréochimie et caractérisation
- a) Mécanisme de la réaction de Vilsmeier-Haack
- b) Stéréochimie
- I-1-3 Réactivité des aldéhydes α,ß-insaturés
- I-1-4 Synthèse des phosphites fluorés
- I-2 Travail réalisé
- I-2-1 Synthèse des aldéhydes β-chloro-α, β-insaturés
- I-2-2 Préparation des phosphites fluorés
- I-2-3 Description et interprétation des spectres de RMN
- a) Les aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés
- b) Les bis(polyfluoroalkyle) phosphites
- I-3 Conclusion
- I-4 Partie expérimentale
- I-4-1 Préparation des aldéhydes
- I-4-2 Synthèse des phosphites fluorés
- Références bibliographiques
- Chapitre II : Synthèse et caractérisation des α-aminophosphonates fluoroalkylés
- Introduction
- II-1 Rappels bibliographiques
- II-1-1 Synthèse des α-aminophosphonates
- II-1-1-1 Synthèse à partir des imines
- II-1-1-2 Réaction de Kabachnik-Fields
- II-1-1-3 Autres méthodes de synthèse
- II-1-1 Synthèse des α-aminophosphonates
- II-2 Travail Réalisé
- II-2-1 Préparation des α-aminophosphonates
- II-2-2 Description et interprétation des spectres RMN
- II-2-3 Activités biologiques des α-aminophosphonates
- II-2-3-1 Activité anticholinestérasique
- II-2-3-2 Activité antibactérienne
- II-2-3-2-1 Détermination de la concentration minimale inhibitrice (CMI)
- II-2-3-2-2 Détermination de la Concentration Minimale Bactéricide (CMB)
- II-2-3-3 Activité antifongique : CMI
- II-3 Conclusion
- II-4 Partie expérimentale
- Références bibliographiques
- Chapitre III : Synthèse et caractérisation des α-hydroxyphosphonates et des α-acétoxyphosphonates
- Introduction
- III-1 Rappels bibliographiques
- III-1-1 Synthèse des hydroxyphosphonates
- III-1-2 Synthèse des acétoxyphosphonates
- III-2 Travail Réalisé
- III-2-1 Synthèse des α-hydroxyphosphonates
- III-2-2 Synthèse des α-acétoxyphosphonates
- III-2-3 Caractérisation
- III-2-3-1 Caractérisation par Spectroscopie RMN
- a) α-hydroxyphosphonates (14-23)
- b) α-Acétoxyphosphonates (24-32)
- III-2-3-2 Caractérisation par Spectroscopie d’absorption Infra-rouge
- III-2-3-3 Caractérisation structurale par diffraction des R-X
- III-2-3-4 Activités biologiques des α-hydroxyphosphonates
- III-2-3-4-1 Activité anticholinestérasique
- III-2-3-4-2 Activité antibactérienne
- a) Détermination de la concentration minimale inhibitrice (CMI)
- b) Détermination de la Concentration Minimale Bactéricide (CMB)
- III-2-3-4-3 Activité antifongique
- III-2-3-1 Caractérisation par Spectroscopie RMN
- III-3 Conclusion
- III-4 Partie Expérimentale
- a) Synthèse des hydroxyphosphonates (14-23)
- b) Synthèse des acétoxyphosphonates (24-32)
- c) Technique de l’étude structurale par diffraction des R-X
- Références bibliographiques
- Chapitre IV : Complexes de tétrachlorure d’étain avec les α-hydroxyphosphonates
- Introduction
- IV-1 Rappel bibliographique
- IV-2 Travail réalisé
- IV-2-1 Synthèse des Complexes
- IV-2-2 Caractérisation
- IV-2-2-1 Spectroscopie d’absorption IR
- IV-2-2-2 Spectroscopie RMN
- a) RMN à 298 K
- b) RMN 31P et 119Sn à basse température
- IV-2-3 Etude structurale
- IV-2-4 Etude en solution des complexes de tétrachlorure d’étain avec les α-hydroxyphosphonates par RMN à température variable
- IV-2-5 Etude en solution des complexes de tétrachlorure d’étain avec les α-hydroxyphosphonates avec l’ajout de ligand libre par RMN à température variable
- IV-3 Conclusion
- IV-4 Partie expérimentale
- Références bibliographiques
- Conclusion Générale
Objectif et thèmes de la recherche
Le présent travail vise à la synthèse d'une nouvelle série de composés organophosphorés, notamment des α-aminophosphonates, α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates, à partir d'aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés. L'objectif secondaire est d'étudier les propriétés complexantes de ces nouveaux composés organophosphorés vis-à-vis du tétrachlorure d'étain, tout en évaluant leurs activités biologiques potentielles.
- Synthèse de nouveaux α-aminophosphonates, α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates.
- Utilisation d'aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés comme produits de départ.
- Caractérisation spectroscopique et structurale des composés synthétisés.
- Évaluation de l'activité biologique (anticholinestérasique, antibactérienne, antifongique) des phosphonates.
- Étude des propriétés de complexation des α-hydroxyphosphonates avec le tétrachlorure d'étain.
- Analyse de la stéréochimie et de la réactivité des intermédiaires et produits.
Extrait du livre
Introduction générale
Les composés organophosphorés trouvent une large variété d’applications dans les domaines industriel, agricole, chimie médicinale et également comme intermédiaires synthétiques grâce à leurs propriétés biologiques [1]. En effet, ils sont utilisés en tant qu’agents anticancéreux [1-3], herbicides [4], peptidomimétiques [3], inhibiteurs d’enzyme [5], fongicides [6], bactéricides [7] et antiviraux [4]. Parmi ces composés phosphorylés, les α-aminophosphonates, les α-hydroxyphosphonates et leurs dérivés ont été largement étudiés et sont considérés comme substituants des α-aminoacides dans les systèmes biologiques [8-11]. Ils sont des antibiotiques puissants [12], antibactériens [13-15], antiviraux [16], herbicides [17], des inhibiteurs d’enzymes [18] et agents pharmacologiques [19].
Vue cette importance potentielle, plusieurs méthodes de synthèse de ce type de composés ont été développées durant les deux dernières décennies [20]. Par exemple, la méthode la plus convenable pour la préparation des α-aminophosphonates est la condensation des amines et de composés carbonylés suivie d’une addition nucléophile d’un dialkyl ou diarylphosphite sur l’imine formée in-situ [21-27]. Plus particulièrement, la réaction de Kabachnik-Fields [28], caractérisée par une grande réactivité et sélectivité [29], est énormément employée pour l’obtention de divers α-aminophosphonates. Les méthodes de synthèse des α-hydroxyphosphonates et leurs dérivés [30-33], quant à elles, sont basées sur le développement de travaux décrits par Pudovic [34] et Abramov [35]. Une méthode ‘plus verte’ pour la synthèse des α-hydroxyphosphonates en utilisant le tetraméthylchlorosilane (TMSCl) comme catalyseur a été proposée par Shingare et al. [36].
D’autre part, la chimie de coordination des composés organophosphorés suscite actuellement un intérêt croissant grâce aux propriétés complexantes et sélectives de ces ligands vis-à-vis des ions métalliques [37-39]. En effet, ces ligands organophosphorés sont d’excellents agents complexants des ions métalliques. Ils sont fréquemment employés dans les procédés d’extraction liquide-liquide et sont notamment utilisés pour la concentration et la purification de l’uranium [40,41].
Résumé des chapitres
Chapitre I : Ce chapitre se concentre sur la synthèse et la caractérisation des aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés et des phosphites fluoroalkylés, éléments clés pour les synthèses ultérieures. Il explore en détail la stéréochimie des aldéhydes et la préparation des phosphites fluorés, incluant leur caractérisation par RMN.
Chapitre II : Ce chapitre décrit l'optimisation de la synthèse de nouveaux α-aminophosphonates fluoroalkylés via la réaction de Kabachnik-Fields et évalue leurs activités biologiques. Les résultats mettent en évidence leur rôle potentiel comme agents antibactériens et antifongiques, malgré une faible activité anticholinestérasique.
Chapitre III : Ce chapitre est dédié à la synthèse et la caractérisation des α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates, également à partir des aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés. L'étude de leurs activités biologiques révèle un pouvoir inhibiteur anticholinestérasique plus marqué que les α-aminophosphonates et des activités antibactériennes/antifongiques importantes.
Chapitre IV : Ce chapitre examine les propriétés complexantes des α-hydroxyphosphonates avec le tétrachlorure d'étain. Il démontre la formation de complexes octaédriques stables sous forme d'isomères cis et trans, avec une coordination exclusive via le groupe P=O, et l'influence des substituants sur le pouvoir donneur des ligands.
Conclusion Générale : La conclusion synthétise les travaux de thèse, soulignant la réussite de la synthèse et la caractérisation des différentes classes de composés organophosphorés, l'évaluation de leurs activités biologiques et l'étude de leurs propriétés complexantes avec le tétrachlorure d'étain.
Mots-clés
Phosphonates, α-aminophosphonates, α-hydroxyphosphonates, α-acétoxyphosphonates, aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés, phosphites fluoroalkylés, réaction de Vilsmeier-Haack, réaction de Kabachnik-Fields, chimie de coordination, tétrachlorure d'étain, activité biologique, anticholinestérasique, antibactérienne, antifongique, RMN, infrarouge, complexes d'étain.
Questions fréquemment posées
1. De quoi traite fondamentalement cette thèse ?
Cette thèse porte sur la synthèse, la caractérisation et l'étude des propriétés complexantes et biologiques de nouvelles séries de composés organophosphorés, notamment les α-aminophosphonates, α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates.
2. Quels sont les domaines thématiques centraux de cette recherche ?
Les thèmes centraux incluent la chimie de synthèse organique (réactions de Vilsmeier-Haack et Kabachnik-Fields), la caractérisation spectroscopique (RMN, IR, HRMS), l'évaluation des activités biologiques (anticholinestérasique, antibactérienne, antifongique) et la chimie de coordination avec les métaux de transition, en particulier l'étain(IV).
3. Quel est l'objectif principal ou la question de recherche de ce travail ?
L'objectif primaire est de synthétiser de nouveaux α-aminophosphonates, α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates à partir d'aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés, et d'étudier leurs propriétés complexantes avec le tétrachlorure d'étain ainsi que leurs activités biologiques.
4. Quelle méthode scientifique principale est employée ?
Les méthodes principales sont la synthèse organique en plusieurs étapes, notamment les réactions de Vilsmeier-Haack et Kabachnik-Fields, suivies d'une caractérisation rigoureuse par des techniques spectroscopiques avancées comme la RMN multinucléaire (1H, 13C, 19F, 31P, 119Sn), la spectroscopie IR et la HRMS, complétées par des études biologiques in vitro.
5. Que couvre la partie principale de l'œuvre ?
La partie principale de l'œuvre est structurée en quatre chapitres détaillant la synthèse des aldéhydes précurseurs et des phosphites fluorés (Chapitre I), la synthèse et l'évaluation biologique des α-aminophosphonates (Chapitre II), la synthèse et l'évaluation biologique des α-hydroxyphosphonates et α-acétoxyphosphonates (Chapitre III), et enfin l'étude des propriétés complexantes des α-hydroxyphosphonates avec le tétrachlorure d'étain (Chapitre IV).
6. Quels mots-clés caractérisent ce travail ?
Phosphonates, aminophosphonates, hydroxyphosphonates, acétoxyphosphonates, aldéhydes insaturés, Kabachnik-Fields, Vilsmeier-Haack, chimie de coordination, tétrachlorure d'étain, activité biologique, RMN, antibactérien, antifongique, anticholinestérasique.
7. Quelle est la particularité des aldéhydes β-chloro-α,β-insaturés utilisés comme précurseurs ?
Ces aldéhydes sont des précurseurs importants pour la synthèse d'une large gamme de systèmes hétérocycliques. Leur réactivité permet de les utiliser pour former des composés organophosphorés via des réactions spécifiques, et ils sont obtenus sous forme de stéréoisomères Z et E.
8. Comment les propriétés complexantes des α-hydroxyphosphonates avec le tétrachlorure d'étain sont-elles étudiées et quels sont les principaux résultats ?
Les propriétés complexantes sont étudiées par RMN multinucléaire (31P, 119Sn) à différentes températures et par spectroscopie IR. Les résultats montrent la formation de complexes octaédriques stables, avec une liaison des ligands à l'étain(IV) exclusivement par le groupe P=O, et l'existence d'isomères cis et trans.
9. Quelle est l'activité biologique la plus notable des composés étudiés ?
Bien que les composés aient montré une faible activité anticholinestérasique, ils ont démontré des activités antibactériennes et antifongiques importantes contre diverses souches Gram+ et Gram-.
10. Comment la stéréochimie des composés synthétisés est-elle prise en compte dans la caractérisation ?
La stéréochimie (isomères Z et E) est un aspect fondamental de la caractérisation, étudiée en détail par RMN 1H, 13C, 19F et 31P. Les proportions relatives de chaque isomère sont déterminées et l'influence des substituants sur cette stéréochimie est analysée.
- Citation du texte
- Zayed Baccari (Auteur), 2018, Synthèse, propriétés complexantes et activités biologiques de nouveaux α-aminophosphonates et α-hydroxyphosphonates, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/457782
