WO2012089969A1 - 1,2,4,5-tetrazines 3,6-fonctionnalisees, procede de preparation, compositions en comportant et utilisation a la detection de polluants organiques - Google Patents

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WO2012089969A1
WO2012089969A1 PCT/FR2011/053157 FR2011053157W WO2012089969A1 WO 2012089969 A1 WO2012089969 A1 WO 2012089969A1 FR 2011053157 W FR2011053157 W FR 2011053157W WO 2012089969 A1 WO2012089969 A1 WO 2012089969A1
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WO
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alkyl
radical
tetrazine
linear
branched
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/053157
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Inventor
Clémence ALLAIN
Laurent GALMICHE
Pierre Audebert
Robert Pansu
Isabelle RIOU-KERANGAL
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs
Ecole Normale Superieure De Cachan
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material

Definitions

  • the present invention relates to 3,6-functionalized 1,2,4,5-tetrazines, their process of preparation as well as compositions comprising them and their use for the detection of particularly volatile organic pollutants.
  • tetraxis are molecules with a benzene ring where four of the carbon atoms are replaced by nitrogen atoms, which gives them a highly electro-deficient character. They have at least one stable redox state, the anion radical.
  • s-tetrazines are flurorescent, high redox potential, and functionalised in position 3 and 6 by cationic nitrogenous heterocycles, or functionalized in position 3 by a cationic nitrogen heterocycle and in position 6 by an alcohol.
  • X represents a nitrogenous heterocycle
  • R 2 represents a linear or branched alkyl radical Ci C 6 unsubstituted or substituted by one or more F, and
  • R 3 to Ru represent, independently of each other H; an alkyl, -O-alkyl or -S-C 1 -C 22 alkyl or C 3 -C 6 cycloalkyl radical, the alkyl chain being linear or branched, unsubstituted or substituted by one or more group (s) -O- alkyl or -S-alkyl and / or with one or more -F, the chain of the alkyl radical being interruptable by one or more heteroatoms O, N or S; a C2-C22 alkenyl radical, linear or branched, mono- or poly-unsaturated; a C 2 -C 6 alkynyl radical; a C 6 -C 10 aryl radical; a C 1 to C 22 arylalkyl radical; F; CF 3 ; CCI 3 ; a -COOR group; CN; C (O) R; an alkyl group N + RR'R ' 2 , A " ;
  • R represents a linear or branched alkyl radical with 30 dC, mono- or multicyclic C 5 -C 30 alkyl chain being linear or branched, unsubstituted or substituted by one or more -F the chain of the alkyl radical which can be interrupted by one or more heteroatoms O, N or S; or Y represents a cationic nitrogenous heterocycle N-alkyl imidazolium or N-alkyl benzimidazolium as defined for X, associated with anion A " or N-alkyl-4 (or 5) -azabenzimidazolium as defined for X, associated with two anions A " , independently of X,
  • Y represents -O (CH 2 ) n -O-C 2 N 4 -X ', associated with an anion A " n ranging from 2 to 16; -0 [( ⁇ 2 ) 2 ⁇ ] ⁇ '- ⁇ 2 -O- ⁇ 2 4 - ⁇ 'associated with anion A " , n' ranging from 1 to 4; -OR "-O-C 2 N 4 -X 'associated with anion A " where -R "- is a linear alkyl chain unsubstituted or substituted by one or more fluorine F; or a tripod radical of 2- (hydroxymethyl) propane-1,3-diol of formula
  • the present invention relates to 3,6-functionalized 3,6,5-tetrazines of formula (I) according to claim 1
  • X represents a cationic nitrogenous heterocycle
  • R 2 represents a linear or branched C1-C16 alkyl radical, unsubstituted or substituted by one or more F, and
  • R 3 to R 1 0 represent independently of each other H; an alkyl, -O-alkyl or -S-C 1 -C 22 alkyl or C 3 -C 6 cycloalkyl radical, the alkyl chain being linear or branched, unsubstituted or substituted by one or more group (s) -O-alkyl or -S-alkyl and / or one or more -F, the chain of the alkyl radical being interruptable by one or more heteroatoms O, N or S; a C2-C22 alkenyl radical, linear or branched, mono- or poly-unsaturated; a C 2 -C 6 alkynyl radical; a C 6 -C 10 aryl radical; a C 1 to C 22 arylalkyl radical; F; CF 3 ; CCI 3 ; a -COOR group; CN; C (O) R; an alkylammonium group N + RR'R ' 2 , A
  • Y represents an alkoxy radical OR 1 where R 1 represents a linear or branched C 1 -C 30 , mono- or multicyclic C 5 -C 3 o alkyl radical, the alkyl chain being linear or branched, unsubstituted or substituted by one or more -F, the chain of the alkyl radical can be interrupted by one or more heteroatoms O, N or S;
  • Y represents, independently of X, an N-alkyl imidazolium or N-alkyl benzimidazolium cationic nitrogenous heterocycle as defined for X, associated with an A " anion.
  • These compounds are colored, having a low intensity ⁇ - ⁇ * transition in the visible, with an absorption maximum of between 510 and 530 nm.
  • These tetrazines are fluorescent, in solution as in the solid state; their fluorescence has a long life, up to 150ns and is not sensitive to the presence of oxygen. This fluorescence can be extinguished in the presence of electron-rich compounds, such as phenols, aromatic compounds, for example, by photoinduced electron transfer phenomena.
  • These new tetrazines have a high reduction potential, they are obtained by functionalizing the tetrazine ring by electron-withdrawing groups. Synthetic processes, especially usable reagents are not particularly expensive.
  • the tetrazines according to the invention thanks to their photophysical properties, are particularly suitable for the development of organic pollutant sensors such as phenols or aromatic compounds.
  • these s-tetrazines are highly fluorescent in the visible, and their fluorescence is strictly insensitive to the presence of oxygen.
  • the fluorescence of these new tetrazines is extinguished in the presence of electron-rich compounds, and in particular in the presence of benzene.
  • This quenching of fluorescence was observed in solution in an organic solvent, but also in the solid state, for example when these new tetrazines are dispersed on a silica matrix. In the solid state, the quenching of fluorescence by benzene is reversible.
  • the tetrazines according to the invention have a response which depends on their reduction potential. The comparison of the different responses allows the specific detection of a pollutant.
  • the compounds according to the invention combine interesting and original fluorescence properties: visible emission, good quantitative yields, particularly long fluorescence lifetimes, insensitivity to the presence of oxygen, etc. with a highly electro-deficient character which induces the easy formation of the anion radical, by electrochemistry or by photoinduced electron transfer, all of these properties make s-tetrazines of the invention candidates of particular interest for the detection of electron-rich compounds. In particular, their fluorescence is extinguished in the presence of benzene, which is a unique characteristic.
  • the new tetrazines can thus be used to develop volatile organic pollutant sensors, and more specifically benzene, in the form of portable sensors, which are inexpensive and easy to use.
  • compositions comprising at least one 1,2,4,5-tetrazine 3,6-functionalized according to the invention in a solvent vehicle or in and / or on a vehicle or solid support.
  • this relates to the use of 3,6-bis (3,5-dimethyl-1H-pyrazol-1-yl) -s-tetrazine as an intermediate compound in the synthesis of 1 2,6-functionalized 2,4,5-tetrazines according to the invention.
  • the invention relates to a process for preparing the 3,6-functionalized 2,4,5-tetrazine tetrazines according to the invention.
  • FIGS. 1a, 1b and 1c represent the respective cyclovoltamograms of the compounds (1) and (2) and (8) according to the invention, in solution in acetonitrile.
  • FIGS. 2a and 2b relate to the quenching of the fluorescence of the compound (1) according to the invention in the presence of benzene respectively to the time-resolved fluorescence study (photon fluorescence as a function of the delay between excitation and emission of fluorescence photons in ns) and -2b- the Stern-Volmer diagram (abscissa: concentration of benzene (M));
  • FIG. 2c represents the extinction of the fluorescence of tetrazine (8), in the presence of benzene for the Stern-Volmer analysis (abscissa: concentration of benzene (M)).
  • 3 relates to the quenching of the fluorescence (gray) by decreasing the lifetime (black) of the compound (3) according to the invention dispersed on silica grains for the chromatography placed in the presence of benzene vapors; the vertical arrows indicate the benzene injections, during the acquisition period (in s), for lifetimes ("lifetime") in ns and fluorescence signals in kHz.
  • FIG. 4 represents the decrease in the intensity of the fluorescence emission of tetrazine (8) in the presence of benzene at the indicated concentrations, for wavelengths in nm.
  • the tetrazines according to the invention have a high redox potential, they have a high reduction potential.
  • high reduction potential is meant here that this potential, as determined by cyclic voltaamperometry, is greater than -0.9V relative to the ferrocenium / ferrocene pair.
  • anion which does not disturb the fluorescence properties is meant according to the invention in particular, for example, the anions alkylsulfonates alkyl-SO 3 2 " , arylsulphonate aryl-SO 3 2" , carbonates, carboxylates, alkylcarboxylates alkyl-COO-, aryl -COO-, sulphates, alkyl-S0 3 "and the like, and / or anions selected, in particular from PF 6", Cl “, F, N0 3 2", P0 4 3 ', S0 3 2 ", HS0 3” , S0 4 2 “ , CF 3 S0 3 " and BF 4 ⁇
  • R 2 is linear
  • R 2 is selected from methyl, ethyl, propyl and butyl.
  • Preferred tetamines according to the invention are those in which, in the formula (I), X and Y represent an N-alkyl imidazolium cationic nitrogenous heterocycle of formula (II) associated with an A " anion or an N-alkyl cationic nitrogenous heterocycle. benzimidazolium of formula (III) associated with anion A " .
  • Preferred tetazines according to the invention are those in which, in the formula (I), X represents an N-alkyl imidazolium cationic nitrogenous heterocycle of formula (II) or an N-alkyl benzimidazolium cationic nitrogenous heterocycle of formula (III) associated with anion A " and Y represents ORi.
  • R 3 to R i4 represent H.
  • alkyl is meant a hydrocarbon chain, linear or branched, of 1 to 22 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms.
  • alkyl groups are, in particular, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, pentyl and hexyl.
  • alk or "alkyl”.
  • cycloalkyl is meant a saturated carbocyclic system of 3 to 16, for example 3 to 7 carbon atoms, preferably 5 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 7 carbon atoms and having 1, 2 or 3 carbon atoms. cycles.
  • Nonlimiting examples of a cycloalkyl group are cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl and cycloheptyl.
  • poly or multi-cyclic alkyl especially in the definition of R 1, is meant substituents derived from cyclanes, the carbon number may be up to about 30, the cycles being bridged.
  • cyclanic substituents are in particular derived from cholesterol, for example cholesteryl, or the adamantanyl radical.
  • heterocycloalkyl when the chain of the cycloalkyl radical is interrupted by one or more heteroatoms, it is a "heterocycloalkyl", by which is meant a saturated, monocyclic or multicylic, nonaromatic system comprising from 3 to 16 ( for example 3 to 7) carbon atoms, preferably 5 to 10 carbon atoms, and more preferably 5 to 7 carbon atoms and having 1, 2, 3 or 4 rings, wherein one or more of the atoms of the system is a element other than a carbon atom, such as a sulfur, oxygen and / or nitrogen atom.
  • heterocycles according to demand are tetrahydropyran or N-methylpiperidyl.
  • alkenyl is meant a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having at least one carbon-carbon double bond, and from 2 to 22 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably from 2 to 8 carbon atoms. carbon.
  • alkenyl groups are: ethenyl, propenyl, n-butenyl, n-pentenyl, octenyl and decenyl.
  • alkynyl is meant a linear or branched aliphatic hydrocarbon group having at least one carbon-carbon triple bond, and from 2 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms.
  • alkynyl groups are: ethynyl, propynyl, 2-butynyl, 3-methylbutynyl and n-pentynyl.
  • aryl is meant a monocyclic or multicyclic aromatic group system comprising at least one aromatic ring comprising from 6 to 16 carbon atoms, and preferably from 6 to 10 carbon atoms.
  • a nonlimiting example of an aryl group is phenyl. In the substituents, such a group is referred to as "aryl”.
  • arylalkyl or “aralkyl” is meant aryl as defined above attached to an alkyl group as defined above, the link to the parent group is effected by the alkyl group.
  • a nonlimiting example of an arylalkyl group is benzyl.
  • the invention relates to a process for the preparation of 3,6-functionalized 1,2,4,5-tetrazine of formula (I),
  • R 2 represents a linear or branched alkyl radical Ci C 6 unsubstituted or substituted by one or more F, and
  • R 3 to Ru represent, independently of each other H; an alkyl, -O-alkyl or -S-C 1 -C 22 alkyl or C 3 -C 6 cycloalkyl radical, the alkyl chain being linear or branched, unsubstituted or substituted by one or more group (s) -O- alkyl or -S-alkyl and / or with one or more -F, the chain of an alkyl radical which can be interrupted by one or more O, N or S heteroatoms; a C2-C22 alkenyl radical, linear or branched, mono- or poly-unsaturated; a C 2 -C 6 alkynyl radical; a C 6 -C 10 aryl radical; a C 1 to C 22 arylalkyl radical; F; CF 3 ; CCI 3 ; a -COOR group; CN; C (O) R; an alkyl group N + RR'R ' 2 , A " ;
  • R represents a linear or branched alkyl radical with 30 dC, mono- or multicyclic C 5 -C 3 o the alkyl chain is straight or branched, unsubstituted or substituted by one or more -F the chain of the alkyl radical which can be interrupted by one or more heteroatoms O, N or S;
  • Y represents a cationic nitrogenous heterocycle N-alkyl imidazolium or N-alkyl benzimidazolium as defined for X, associated with anion A " or N-alkyl-4 (or 5) -azabenzimidazolium as defined for X, associated with two anions A " , independently of X and A " ,
  • Y is -0 (CH 2) n-0-C2N4-X ', associated with an anion A "n ranging from 2 to 16; -0 [(CH2) 20] n'-CH2-0-C 2 N4- X 'associated with an anion A ' n 'ranging from 1 to 4 or -O-R "-O-C 2 N 4 -X' associated with anion A " where -R "- is an unsubstituted linear alkyl chain or substituted with one or more fluorine F, or a tripod radical of 2- (hydroxymethyl) propane-1,3-diol of formula -O-CH 2 CZ (CH 2 O 2 N 4 X ') (CH 2 OC 2 N 4 X -), associated with two anions A " , where Z represents Br, H or CrCi 2 -alk, X 'and X" being independently of X defined as X
  • the s-tetrazine of formula (V) X-C2N4-Y corresponding to the s-tetrazine of formula (I) is brought into contact with the cationic N-alkyl imidazolium (II) or N-cationic nitrogenous heterocycles.
  • R 2 triflate or R 2 -trialkyloxonium tetrafluoroborate and the s-tetrazine of formula (I) is recovered.
  • the main alkylation step can be carried out using an alkyl triflate, where the alkyl is R 2 .
  • trialkyloxonium tetrafluoroborate may however be used, wherein R 2 -trialkyloxonium means that "alkyl" in trialkyloxonium is R 2 .
  • the alkyl triflates can be prepared according to the procedure described by Ross et al. in J. Chem. Soc. Perkin Trans 1, 2000, 571-574.
  • trialkyloxonium tetrafluoroborate can be prepared by methods known to those skilled in the art, such as for example summarized in Advanced Organic Chemistry, MB Smith and J. March, publisher John Wiley & Sons, Inc., 5th Edition, p. 492.
  • Y represents an alkoxy radical
  • s-tetrazine (V) it is carried out starting from 3,6-dichloro-s-tetrazine, optionally obtained from 3,6-bis (3,5-dimethyl) 1 H-pyrazol-1-yl) -s-tetrazine, at least the steps of substituting one chlorine atom with the corresponding ORi radical, and then substituting the other chlorine atom by placing the corresponding nitrogenous heterocycle XH imidazole, benzimidazole or 4 (or 5) -azabenzimidazole.
  • Y represents a cationic nitrogenous heterocycle N-alkyl imidazolium or N-alkyl benzimidazolium or N-alkyl -4 (or 5) -azabenzimidazolium as defined for X, associated with anion A " , to obtain s-tetrazine (V) 3,6-bis (3,5-dimethyl-1H-pyrazol-1-yl) -s-tetrazine and the corresponding nitrogenous heterocycle XH imidazole, benzimidazole or 4 (or 5) -azabenzimidazole are brought into contact.
  • the following scheme shows a synthetic route for 3,6-dichloro-s-tetrazine optionally obtained from 3,6-bis (3,5-dimethyl-1H-pyrazol-1-yl) -s-tetrazine, such as described in Coburn, MD; Buntain, GA; Harris, BW; Hiskey, MA; Lee, KY; Ott, DGJ Heterocyclic Chem., 1991, 28, 2049; Chavez, DE and Hiskey, MAJ Heterocyclic Chem. 1998, 35; , 1329 and Helm, MD, Plant, A. Harrity, JPA Org Biomol Chem, 2006, 4, 4278.
  • the synthesis of tetrazines functionalised in 3 by cationic nitrogenous heterocycles and in position 6 by alcohols can make use of purifications by filtration on silica.
  • a suitable method of purification may be provided for and adapted for large-scale production in a manner known to those skilled in the art.
  • the synthesis of tetramines functionalized at 3 and 6 by cationic nitrogenous heterocycles can only implement purifications by precipitation or recrystallization, which lends itself particularly well to large-scale production.
  • the invention also relates to sensor compositions. These may be in the form of solutions of at least one tetrazine according to the invention in a solvent vehicle.
  • the solvent may be chosen from acetonitrile, dichloromethane, chloroform, acetone, THF and dioxane and mixtures thereof.
  • the solvent is acetonitrile or dichloromethane.
  • tetrazine (s) according to the invention are used in and / or on a solid vehicle or support, that may be, for example, granular or powdered silica.
  • a solid vehicle or support that may be, for example, granular or powdered silica.
  • the tetrazine (s) may be dissolved in a suitable solvent and the solution dispersed over silica grains.
  • organic pollutant means volatile organic compounds (VOCs) or polyaromatic hydrocarbons (HPA) rich in electrons, in particular benzene, the toluene, styrene, formaldehyde, acetaldehyde, pyrene, naphthalene, benzopyrene, phenol or paradichlorobenzene and their derivatives or mixtures thereof.
  • VOCs volatile organic compounds
  • HPA polyaromatic hydrocarbons
  • Methyl triflate (54 ⁇ , 79mg, 0.48mmol, 1.5eq) was added to a suspension of 6- (methoxyadamantan-1-yl) -3- (1-imidazolyl) -s-tetrazine 7 of Example 1 (0.100). g, 0.32mmol, 1 eq) in acetonitrile (3mL). The clear orange solution obtained was stirred at room temperature for one hour. The solution was then concentrated. Addition of diethyl ether induced the formation of a precipitate, which was filtered, washed with diethyl ether and dried to give 7 as a pale orange powder. (0.140g, 92% yield). Mp 187 ° C
  • Methyl triflate (0.32mL, 0.470g, 2.87mmol, 3.0eq) was added to a suspension of 3,6-bis (1-benzimidazolyl) -s-tetrazine (0.300g, 0.955mmol, 1 eq) in acetonitrile (6mL). The suspension was stirred at room temperature for one hour and then filtered. The solid obtained was washed with diethyl ether and with pentane and then dried to give 1 in the form of a bright orange powder (0.367 g, 60% yield).
  • 13 C 160.1 (Cq Tz), 142.9, 134.0, 131 .0, 129.9, 129.8, 1 17.9, 1 15.6, 35.9
  • Methyl triflate (70 ⁇ , 102mg, 0.621mmol, 1.5eq) was added to a suspension of 6- (methoxyadamantan-1-yl) -3- (1-benzimidazolyl) -s-tetrazine of Example 4 (0.150). g, 0.414mmol, 1 eq) in dichloromethane (5mL). The suspension obtained was stirred at ambient temperature for one hour and then filtered. The precipitate was washed with diethyl ether and dried to give 2 as a pale orange powder. (0.1 15g, 53% yield).
  • Triethyloxonium tetrafluoroborate (0.80 g, 4.20 mmol, 3 equivalents) was then added to a suspension of 3,6-bis (1-imidazolyl) -s-tetrazine (0.300 g, 1.40 mmol, 1 eq) in acetonitrile. (5ml_). The reaction mixture was stirred for one hour at room temperature and filtered. The precipitate obtained was washed with a minimum of acetonitrile and then dried with ether to give 0.228 g of a yellow solid (yield 36%), compound 8.
  • Butyl triflate (prepared according to the protocol described in J. Chem Soc Perkin Trans 1, 2000, 571-574 was used directly after its synthesis, (5 equivalents assumed) added to a solution of 6- (methoxyadamantan-1) -yl) -3- (1-imidazolyl) -s-tetrazine 7 (59mg, 0.19mmol, 1eq) in acetonitrile (3mL) The reaction mixture was stirred at room temperature under nitrogen for 20h. The reaction was then concentrated and purified by chromatography on silica gel (eluent: ethyl acetate) to give 4 as a pale orange powder (20 mg).
  • the anion radical of these compounds can be formed reversibly, with reduction potentials of -0.31 V Vs Fc + / Fc for 1, -0.78V Vs Fc + / Fc for 2 and -0.85V Vs Fc + / Fc for 3 2 -
  • the fluorescence quenching of these compounds in the presence of benzene was studied by stationary fluorescence spectroscopy and resolved in time. Analysis quenching experiments in acetonitrile solution by treatment Stern-Volmer constants leads to Stern-Volmer 2.5.10 8 L.mol "1 for compound 1, 1.4.10 7 L.mol" 1 for compound 2 and 1 .10 7 L.mol "1 for compound 3. See Figure 2a and 2b.
  • Tetrazin 8 is fluorescent (its fluorescence quantum yield is 0.18, with maximum fluorescence emission at 536 nm). Its anion radical can be reversibly electrochemically formed, with a reduction potential of -0.29V compared to the ferrocenium / ferrocene pair (see Figure 1 c). The extinction of the fluorescence of this tetrazine (in solution in acetonitrile) in the presence of benzene was studied by stationary fluorescence. See Figure 4

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Abstract

L'invention concerne des s-tétrazines fonctionnalisées en position 3 et 6 par des hétérocycles azotés cationiques, ou fonctionnalisées en position 3 par un hétérocycle azoté cationique et en position 6 par un alcool. Ces tétrazines sont flurorescentes, à haut potentiel rédox. L'invention concerne également un procédé de préparation et l'utilisation de ces s- tétrazines comme détecteur de polluants organiques, notamment du benzène. L'invention concerne des capteurs en comportant.

Description

1 ,2,4,5-TETRAZINES 3,6-FONCTIONNALISEES, PROCEDE DE PREPARATION, COMPOSITIONS EN COMPORTANT ET UTILISATION A LA DETECTION DE POLLUANTS ORGANIQUES. La présente invention concerne des 1 ,2,4,5-tétrazines 3,6-fonctionnalisées, leur procédé de préparation ainsi que des compositions en comportant et leur utilisation à la détection de polluants organiques notamment volatils.
Dans le domaine des tétrazines, les propriétés électrochimiques et photochimiques de certaines tétrazines particulières ont été étudiées. En effet, les tétrazines sont des molécules comportant un noyau benzènique où quatre des atomes de carbones sont remplacés par des atomes d'azote, ce qui leur confère un caractère très électrodéficitaire. Elles présentent au moins un état redox stable, le radical anion. (Audebert et al Chem. Eur. J. 2005, 11, 5667-5673)
La demanderesse a maintenant mis en évidence qu'une classe particulière de nouvelles s-tétrazines présente des propriétés particulièrement intéressantes pour la détection par fluorescence de nombreux polluants organiques.
Ces s-tétrazines sont flurorescentes, à haut potentiel rédox, et fonctionnalisées en position 3 et 6 par des hétérocycles azotés cationiques, ou fonctionnalisées en position 3 par un hétérocycle azoté cationique et en position 6 par un alcool.
Ainsi la présente invention concerne des 1 ,2,4,5-tétrazines 3,6-fonctionnalisées de formule (I)
X-C2N4-Y dans laq
- X représente un hétérocycle azoté cati
(II) associé à un anion A"
ou N-alkyl benzimidazolium
(III) associé à un anion A"
Figure imgf000002_0001
ou N-alkyle -4 (ou 5) -azabenzimidazolium
Figure imgf000003_0001
(IV) associé à deux anions A"
où R2 représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C Ci6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et
R3 à Ru représentent, indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, - O-alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A"; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -N R-C(0)R' ou -N,N- dialkylcarboxamide -C(0)N RR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 , R, R' représentant un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C16, non substitué ou substitué par un ou plusieurs -F ou phényle; R3 et R4, R7 et R8, R3 et R9, R9 et R10 et/ou Ri3 et R14, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone, et
- Y représente un radical alcoxy OR1 où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en d-C 30, mono- ou multicyclique en C5-C30, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; ou Y représente, un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N- alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A" ou N-alkyle - 4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à deux anions A", indépendamment de X,
ou Y représente -0(CH2)n-0-C2N4-X', associé à un anion A" n allant de 2 à 16 ; -0[(ΟΗ2)2θ]η'-ΟΗ2-0-θ2Ν4-Χ' associé à un anion A", n' allant de 1 à 4 ; -O-R"- 0-C2N4-X' associé à un anion A" où -R"- est une chaîne alkyle linéaire non substituée ou substituée par un ou plusieurs fluor F ; ou un radical tripode du 2-(hydroxyméthyl)propane-1 ,3-diol de formule
-0-CH2C(Z)(CH2OC2N4X')( CH2OC2N4X"), où Z représente Br, H ou C Ci2-alk, associé à deux anions A", X' et X" étant, indépendamment de X, définis comme X.
Plus précisément, la présente invention concerne des 1 ,2,4,5-tétrazines 3,6- fonctionnalisées de formule (I) selon la revendication 1
(I) X-C2N4-Y dans laquelle
X représente un hétérocycle azoté cationique
associe a un
Figure imgf000004_0001
où R2 représente un radical alkyle linéaire, ou ramifié en C1-C16, non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et
R3 à R10 représentent indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, -O- alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A'; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -NR-C(0)R' ou -N,N- dialkylcarboxamide -C(0)NRR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 ,R, R' représentant un radical alkyle linéaire ou ramifié en CrCi6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F ou phényle; R3 et R4, R7 et R8, Rs et R9, et/ou R9 et R10, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone,
et
- Y représente un radical alcoxy OR1 où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, mono- ou multicyclique en C5-C3o, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S;
ou Y représente, indépendamment de X, un hétérocycle azoté cationique N- alkyl imidazolium ou N-alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A".
Ces composés sont colorés, possédant une transition η-ττ* de faible intensité dans le visible, avec un maximum d'absorption situé entre 510 et 530nm. Ces tétrazines sont fluorescentes, en solution comme à l'état solide ; leur fluorescence a une longue durée de vie, pouvant aller jusqu'à 150ns et n'est pas sensible à la présence d'oxygène. Cette fluorescence peut être éteinte en présence de composés riches en électrons, comme des phénols, des composés aromatiques, par exemple, par des phénomènes de transfert d'électrons photoinduits. Ces nouvelles tétrazines présentent un potentiel de réduction élevés, elles sont obtenues en fonctionnalisant le noyau tétrazine par des groupements électroattracteurs. Les procédés de synthèse, notamment les réactifs utilisables ne sont pas particulièrement coûteux. Les tétrazines selon l'invention, grâce à leurs propriétés photophysiques, sont particulièrement adaptées pour le développement de capteurs de polluants organiques comme des phénols ou des composés aromatiques.
En effet, ces s-tétrazines sont fortement fluorescentes dans le visible, et leur fluorescence est rigoureusement insensible à la présence d'oxygène. La fluorescence de ces nouvelles tétrazines est éteinte en présence de composés riches en électrons, et en particulier en présence de benzène. Cette extinction de fluorescence a été observée en solution dans un solvant organique, mais aussi à l'état solide, par exemple lorsque ces nouvelles tétrazines sont dispersées sur une matrice de silice. A l'état solide, l'extinction de fluorescence par le benzène est réversible. Pour un polluant donné, les tétrazines selon l'invention ont une réponse qui dépend de leur potentiel de réduction. La comparaison des différentes réponses permet la détection spécifique d'un polluant.
Dans le domaine de la détection des polluants, si les appareils existants basés sur des procédés concurrents peuvent être adaptés à un usage en milieu industriel, ils présentent l'inconvénient d'être chers, leur prix étant souvent supérieur à 100k€, et encombrants, leur poids allant généralement de 10 à 30 kg, et de nécessiter un utilisateur qualifié.
Il y a donc nécessité de développer d'autres appareils, moins chers, portables et simples d'emploi pour la détection des polluants, notamment dans les lieux publics ou chez les particuliers. La conception de capteurs basés sur la détection par fluorescence, technique très sensible, répond à ces critères de coût de simplicité et de portabilité. Des capteurs basés sur les tétrazines selon l'invention permettent de détecter des polluants riches en électrons avec une bonne sensibilité, et permettent en particulier la détection de polluants, notamment de benzène par fluorescence.
Comme les composés selon l'invention combinent des propriétés de fluorescence intéressantes et originales : émission visible, bons rendements quantitatifs, durées de vie de fluorescence particulièrement longues, insensibilité à la présence d'oxygène,... avec un caractère très électrodéficitaire qui induit la formation facile du radical anion, par électrochimie ou par transfert d'électrons photoinduits, l'ensemble de ces propriétés fait de des s-tétrazines de l'invention des candidates particulièrement intéressantes pour la détection de composés riches en électrons. En particulier, leur fluoresence est éteinte en présence de benzène, ce qui est une caractéristique unique.
Les nouvelles tétrazines peuvent ainsi être utilisées pour développer des capteurs de polluants organiques volatils, et plus spécifiquement du benzène, sous forme de capteurs portables, bon marché, et simples d'utilisation.
Selon un autre aspect de l'invention, elle concerne des compositions de capteur comportant au moins une 1 ,2,4,5-tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'invention dans un véhicule solvant ou dans et/ou sur un véhicule ou support solide.
Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne l'utilisation de la 3,6-bis(3,5- diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine comme composé intermédiaire dans la synthèse des 1 ,2,4,5-tétrazines 3,6-fonctionnalisées selon l'invention. Enfin, l'invention concerne une procédé de préparation des 1 ,2,4,5-tétrazine 3,6- fonctionnalisées selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée et des exemples, non limitatifs, qui illustrent l'invention et ses avantages.
LEGENDE DES FIGURES
Les Figures 1 a, 1 b et 1 c représentent les cyclovoltamogrammes respectifs des composés (1 ) et (2) et (8) selon l'invention, en solution dans l'acétonitrile.
Les figures 2a et 2b concernent l'extinction de la fluorescence du composé (1 ) selon l'invention en présence de benzène respectivement -2a- l'étude par fluorescence résolue en temps (fluorescence en photon en fonction du délai entre l'excitation et l'émission des photons de fluorescence en ns) et -2b- le diagramme de Stern-Volmer (en abscisse : concentration en benzène (M)); la figure 2c représente l'extinction de la fluorescence de la tétrazine (8), en présence de benzène pour l'analyse de Stern-Volmer (en abscisse : concentration en benzène (M)). La figure 3 concerne l'extinction de la fluorescence (gris) par diminution de la durée de vie (noir) du composé (3) selon l'invention dispersé sur des grains de silices pour la chromatographie mis en présence de vapeurs de benzène ; les flèches verticales indiquent les injections de benzène, pendant la durée d'acquisition (en s), pour des durées de vie (« lifetime ») en ns et des signaux de fluorescence en kHz.
La figure 4 représente la diminution de l'intensité de l'émission de fluorescence de la tétrazine (8) en présence de benzène aux concentrations indiquées, pour des longueurs d'onde en nm.
Les tétrazines selon l'invention sont à haut potentiel rédox, elles présentent un potentiel de réduction élevé. Par « potentiel de réduction élevé », on entend ici que ce potentiel, tel que déterminé par voltaampérométrie cyclique, est supérieur à -0,9V par rapport au couple ferrocénium/ferrocène.
Par anion ne perturbant pas les propriétés de fluorescence, on entend selon l'invention notamment, par exemple, les anions alkylsulfonates alkyl-S03 2", arylsulfonate aryl-S03 2", carbonates, carboxylates, alkylcarboxylates alkyl-COO-, aryl-COO-, sulfates, alkyl-S03 " et similaires, et/ou les anions choisis, notamment parmi PF6 ", CI", F, N03 2", P04 3" , S03 2", HS03 ", S04 2", CF3S03 " et BF4\
Parmi les s-tétrazines de l'invention, on préfère les composés pour lesquelles dans la formule (I), R2 est linéaire. Selon un autre aspect, on préfère selon l'invention celles pour lesquelles R2 est choisi parmi méthyle, éthyle, propyle et butyle.
Des tétrazines préférées selon l'invention sont celles, où, dans la formule (I), X et Y représentent un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium de formule (II) associé à un anion A" ou un hétérocycle azoté cationique N-alkyl benzimidazolium de formule (III) associé à un anion A".
Des tétrazines préférées selon l'invention sont celles, où, dans la formule (I), X représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium de formule (II) ou un hétérocycle azoté cationique N-alkyl benzimidazolium de formule (III) associé à un anion A" et Y représente ORi.
De façon préférée selon l'invention, dans les s-tétrazines de l'invention, R3 à Ri4 représentent H.
Figure imgf000009_0001
Par « alkyle », on entend une chaîne hydrocarbonée, linéaire ou ramifiée, de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence 1 à 12 atomes de carbone, plus préférablement de 1 à 8 atomes de carbone. Des exemples, non limitatifs de groupes alkyle sont en particulier méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, t- butyle, pentyle, hexyle. Dans les substituants une telle chaîne carbonée est désigné par « alk » ou « alkyl ».
Par « cycloalkyle », on entend un système carbocyclique saturé de 3 à 16, par exemple 3 à 7 atomes de carbone, de préférence 5 à 10 atomes de carbone, et plus préférablement 5 à 7 atomes de carbone et ayant 1 , 2 ou 3 cycles. Des exemples, non limitatifs, de groupement cycloalkyle sont le cyclopropyle, le cyclopentyle, le cyclohéxyle et le cycloheptyle.
Par alkyle poly ou multi-cyclique, notamment dans la définition de R-i , on entend les substituants dérivés des cyclanes, le nombre de carbone pouvant aller jusqu'à environ 30, les cycles pouvant être pontés. Des exemples de substituants cyclaniques sont notamment dérivés du cholestérol, par exemple cholestéryle, ou le radical adamantanyle.
Parmi les cycloalkyles, quand la chaîne du radical cycloalkyle est interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes, il s'agit d'un « hétérocycloalkyle », par lesquels on entend un système non-aromatique saturé, monocyclique ou multicylique, comprenant de 3 à 16 (par exemple 3 à 7) atomes de carbone, de préférence 5 à 10 atomes de carbone, et plus préférablement 5 à 7 atomes de carbone et ayant 1 , 2, 3 ou 4 cycles, dans lequel un ou plusieurs des atomes du système est un élément autre qu'un atome de carbone, tel que un atome de soufre, d'oxygène et/ou d'azote. Des exemples préférés d'hétérocycles selon la demande sont le tétrahydropyrane ou la N-méthylpipéridyle. Par « alcènyle », on entend un groupe hydrocarboné aliphatique linéaire ou ramifié ayant au moins une double liaison carbone-carbone, et de 2 à 22 atomes de carbone, de préférence 2 à 12 atomes de carbone, plus préférablement de 2 à 8 atomes de carbone. Des exemples, non limitatifs, de groupes alkényles sont : l'éthényle, le propényle, le n-butényle, le n-pentényle, l'octényle et le décényle.
Par « alcynyle », on entend un groupe hydrocarboné aliphatique linéaire ou ramifié ayant au moins une triple liaison carbone-carbone, et de 2 à 6 atomes de carbone, de préférence 2 à 4 atomes de carbone. Des exemples, non limitatifs, de groupes alcynyles sont : l'éthynyle, le propynyle, le 2-butynyle, le 3-méthylbutynyle et le n- pentynyle.
Par « aryle », on entend, un système de groupement aromatique monocyclique ou multicyclique, comprenant au moins un noyau aromatique comprenant de 6 à 16 atomes de carbone, et de préférence de 6 à 10 atomes de carbone. Un exemple, non limitatif, de groupement aryle est le phényle. Dans les substituants, un tel groupement est désigné par « aryl ».
Par « arylalkyle » ou « aralkyle », on entend aryle tel que défini ci-dessus fixé à un groupement alkyle tel que défini ci-dessus, le lien au groupement parent s'effectuant par le groupe alkyle. Un exemple, non limitatif, de groupement arylalkyle est le benzyle.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de préparation de 1 ,2,4,5- tétrazine 3,6-fonctionnalisée de formule (I),
(I) X-C2N4-Y dans laquelle X représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium associé à un anion A'
ou N-alkyl benzimidazolium (II
associé à un anion A"
ou N-alkyle -4 (ou 5) -azaben
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
associé à deux anions A"
où R2 représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C Ci6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et
R3 à Ru représentent, indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, - O-alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN ; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A"; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -N R-C(0)R' ou -N , N- dialkylcarboxamide -C(0)N RR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 , R, R' représentant représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C16 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F ou phényle, ; R3 et R4, R7 et R8, Rs et R9, R9 et R10 et/ou R13 et R14, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone, et
- Y représente un radical alcoxy OR1 où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en d-C 30, mono- ou multicyclique en C5-C3o la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S;
ou Y représente, un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N- alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A" ou N-alkyle - 4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à deux anions A", indépendamment de X et A",
ou Y représente -0(CH2)n-0-C2N4-X', associé à un anion A" n allant de 2 à 16 ; -0[(CH2)20]n'-CH2-0-C2N4-X' associé à un anion A" n' allant de 1 à 4 ou -0-R"-0-C2N4-X' associé à un anion A" où -R"- est une chaîne alkyle linéaire non substituée ou substituée par un ou plusieurs fluor F, ou un radical tripode du 2-(hydroxyméthyl)propane-1 ,3-diol de formule -O- CH2CZ(CH20C2N4X')( CH2OC2N4X"), associé à deux anions A", où Z représente Br, H ou CrCi2-alk, X' et X" étant indépendamment de X définis comme X
caractérisé en ce que l'on met en présence la s-tétrazine de formule (V) X- C2N4-Y correspondant à la s-tétrazine de formule (I ) où les hétérocycles azotés cationiques N-alkyl imidazolium (I I ) ou N-alkyl benzimidazolium (I I I ) ou N- alkyle -4 (ou 5) -azabenzimidazolium (IV) ou N-alkylthiazolium, N-alkyl benzothiazolium, N-alkyl pyridinium associés à un ou des anions A" sont remplacés respectivement par les substituants de formules (ΙΓ), (ΙΙΓ) et (IV) d'hétérocycle azoté imidazolyle (ΙΓ)
ou benzimidazolyle (ΙΙΓ)
ou 4 (ou 5)azabenzimidazolyle (IV),
thiazolyle, benzothiazolyle ou (IV) pyridinyle
Figure imgf000013_0001
avec le triflate de R2 ou le tétrafluoroborate de R2-trialkyloxonium, et on récupère la s-tétrazine de formule (I). L'étape principale d'alkylation peut être mise en œuvre en utilisant un triflate d'alkyle, où l'alkyle correspond à R2. Comme cela apparaîtra dans les exemples, de façon similaire, un tétrafluoroborate de trialkyloxonium peut toutefois être utilisé, R2-trialkyloxonium signifiant qu' « alkyl » dans trialkyloxonium correspond à R2. Les triflates d'alkyle peuvent être préparés suivant le mode opératoire décrit par Ross et al. dans J. Chem. Soc. Perkin Trans 1 , 2000, 571 -574. D'autres tétrafluoroborate de trialkyloxonium peuvent être préparés par des procédés connus de l'homme du métier, tels que par exemple résumés dans Advanced Organic Chemistry, M. B. Smith et J. March, éditeur John Wiley & sons, Inc., 5th Edition, p 492. Lorsque Y représente un radical alcoxy, pour obtenir la s-tétrazine (V), on réalise à partir de la 3,6-dichloro-s-tétrazine, éventuellement obtenue à partir de la 3,6- bis(3,5-diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine, au moins les étapes de substitution d'un atome de chlore, par le radical ORi correspondant, puis de substitution de l'autre atome de chlore par mise en présence de l'hétérocycle azoté correspondant XH imidazole, benzimidazole ou 4 (ou 5)-azabenzimidazole.
Lorsque Y représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N- alkyl benzimidazolium ou N-alkyle -4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A", pour obtenir la s-tétrazine (V), on met en présence la 3,6-bis(3,5-diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine et l'hétérocycle azoté correspondant XH imidazole, benzimidazole ou 4 (ou 5)-azabenzimidazole. Le schéma suivant représente une voie de synthèse de la 3,6-dichloro-s-tétrazine éventuellement obtenue à partir de la 3,6-bis(3,5-diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s- tétrazine, tel que cela est décrit dans Coburn, M. D.; Buntain, G. A.; Harris, B. W.; Hiskey, M. A.; Lee, K. Y.; Ott, D. G. J. Heterocyclic Chem. 1991 , 28, 2049 ; Chavez, D. E. and Hiskey, M. A. J. Heterocyclic Chem. 1998, 35, 1329 et Helm, M. D.; Plant, A.; Harrity, J. P. A. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 4278.
Figure imgf000014_0001
Comme cela apparaîtra dans les exemples, l'homme de l'art sait adapter les conditions réactionnelles et le choix de la voie de synthèse au composé visé.
Pour l'isolation ou la récupération des composés, la synthèse des tétrazines fonctionnalisées en 3 par des hétérocycles azotés cationiques et en position 6 par des alcools peut faire appel à des purifications par filtration sur silice. Tout autre mode de purification convenable pourra toutefois être prévu et adapter pour une production à grande échelle, de façon connue de l'homme de l'art. La synthèse des tétrazines fonctionnalisées en 3 et 6 par des hétérocycles azotés cationiques peut ne mettre en œuvre que des purifications par précipitation ou recristallisation, ce qui se prête particulièrement bien à une production en grande quantité.
L'invention concerne également des compositions de capteurs. Celles-ci peuvent se présenter sous la forme de solutions d'au moins une tétrazine selon l'invention dans un véhicule solvant.
Le solvant peut être choisi parmi l'acétonitrile, le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétone, le THF et le dioxanne et leurs mélanges. De préférence, le solvant est l'acétonitrile ou le dichlorométhane.
Lorsque la ou les tétrazines selon l'invention sont utilisées dans et/ou sur un véhicule ou support solide, celui peut être par exemple de la silice en grains ou en poudre. Par exemple, la (ou les) tétrazines peu(ven)t être mise(s) en solution dans un solvant adéquat et la solution dispersée sur des grains de silice.
Dans l'utilisation des tétrazines selon l'invention pour la détection de polluants organiques, on entend par polluant organique selon l'invention, des COV composés organiques volatils (COV) ou hydrocarbures polyaromatiques (HPA) riches en électrons, notamment du benzène, le toluène, le styrène, le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le pyrène, le naphtalène, le benzopyrène, le phénol ou le paradichlorobenzène et leurs dérivés ou leurs mélanges. Les tétrazines selon l'invention sont particulièrement adaptées à la détection du benzène. Exemple 1
-(méthoxyadamantan-1-yl)-3-( 1 -imidazolyl)-s-tétrazine corn posé 7
Figure imgf000015_0001
A partir de la 3,6-dichlorotétrazine, on obtient la 3-(methoxyadamantan-1 -yl)-6- chloro-s-tetrazine 6
Figure imgf000016_0001
comme cela est décrit par Zhou et al. dans Journal of Electroanalytical Chemistry, 2009, 632, 39-44
Le composé du titre 6-(methoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -imidazolyl)-s-tetrazine est alors obtenu comme suit.
Figure imgf000016_0002
La 3-(méthoxyadamantan-1 -yl)-6-chloro-s-tétrazine 6 (0.281 g, 1 mmol) et l'imidazole (0.170g, 2.5mmol) ont été dissous dans l'acétonitrile (10mL), et la solution rose obtenue a été agitée à température ambiante pendant une nuit. Le mélange réactionnel a alors été concentré et le résidu a été purifié par chromatographie sur gel de silice (élution avec un gradient allant du DCM pur au DCM/EtOH 98/2) pour donner la 6-(méthoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -imidazolyl)-s- tétrazine 7 sous forme d'un solide rose (0.229g, 73.4% de rendement).
Mp 165°C
Rf (EtOAc)=0.74
1H NMR (CDCIs): 8.68 (s, 1 H), 7.97 (d, J = 1 .3Hz, 1 H), 7.31 (d, J = 1.3Hz, 1 H), 4.26 (s, 2H), 2.07 (s, 3H), 1 .71 -1 .74 (m, 12H).
13C: 167.8, 156.3, 135.4, 132.1 , 1 16.1 , 80.239.1 , 36.9, 33.9, 28.0
ESI-MS: 313.2 ([M+H+], 100%)
Exemple 2
6-(méthoxyadamantan-1 -yl)-3-( 1 -N-méthyl-imidazolyl)-s-tétrazine
trifluorométhanesulfonate composé 3
Figure imgf000017_0001
Le triflate de méthyle (54μί, 79mg, 0.48mmol, 1.5eq) a été ajouté à une suspension 6-(méthoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -imidazolyl)-s-tétrazine 7 de l'exemple 1 (0.100g, 0.32mmol, 1 eq) dans l'acétonitrile (3mL). La solution orange limpide obtenue a été agitée à température ambiante pendant une heure. La solution a été ensuite concentrée. L'ajout d'éther diéthylique a induit la formation d'un précipité, qui a été filtré, lavé à l'éther diéthylique et séché pour donner 7 sous forme d'une poudre orange pâle. (0.140g, 92% de rendement). Mp 187°C
1H NMR (CD3CN): 9.59 (s, 1 H), 8.31 (dd, J = 2.1 , 1.7Hz, 1 H), 7.69 (dd, J = 2.1 , 1 .7Hz, 1 H), 4.35 (s, 2H, CH2-0), 4.03 (s, 3H), 2.05 (s, 3H, CH adamantane), 1 .83- 1 .73 (m, 12H, CH2 adamantane)
13C: 169.6, 156.0, 136.3, 126.8, 120.0, 81 .3, 39.6, 38.0, 37.5, 34.5, 29.0
ESI-MS: 327.2 ([M+], 100%)
Exemple 3
3, 6-bis( 1 -N-méthyl-benzimidazolyl)-s-tétrazine composé 1
Dans une première étape, on a obtenu la 3,6-bis(1-benzimidazolyl)-s-tétrazine
Figure imgf000017_0002
La 3,6-bis(1-benzimidazolyl)-s-tetrazine a été préparée suivant un mode opératoire similaire au précédent : le benzimidazole (1 .42g, 12mmol) a été ajouté à une suspension de 3,6-bis(3,5-diméthyl1 Hpyrazol-1 -yl)-s-tétrazine (1.08g, 4mmol) dans 20mL d'acétonitrile. Le mélange réactionnel a été chauffé à reflux pendant 2h, puis refroidi à température ambiante et filtré pour donner la 3,6-bis(1 - benzimidazolyl)-s-tetrazine sous forme d'un solide rouge (point de fusion : 285°C (dégradation)). Le produit est très peu soluble dans les solvants organiques usuels et a donc été utilisé dans l'étape suivante sans caractérisation supplémentaire. Ce composé, mis en présence de triflate a permis d'obtenir le composé 1 .
Figure imgf000018_0001
2 CF3SO3-
Le triflate de méthyle (0.32mL, 0.470g, 2.87mmol, 3.0eq) a été ajouté à une suspension de 3,6-bis(1 -benzimidazolyl)-s-tétrazine (0.300g, 0.955mmol, 1 eq) dans l'acétonitrile (6mL). La suspension a été agitée à température ambiante pendant une heure puis filtrée. Le solide obtenu a été lave à l'éther diéthylique et au pentane puis séché pour donner 1 sous forme d'une poudre orange vif (0.367g, 60% de rendement).
Mp 265°C
1H NMR (CD3CN): 10.39 (s, 2H), 8.75 (d, J = 8.2Hz, 2H), 8.1 1 (d, J = 7.8Hz, 2H), 7.91 -7.99 (m, 4H), 4.34 (s, 6H)
13C: 160.1 (Cq Tz), 142.9, 134.0, 131 .0, 129.9, 129.8, 1 17.9, 1 15.6, 35.9
Figure imgf000018_0002
La 3-(méthoxyadamantan-1 -yl)-6-chloro-s-tétrazine 6 (0.281 g, 1 mmol) et le benzimidazole (0.295g, 2.5mmol) ont été dissous dans l'acétonitrile (10mL), et la suspension obtenue chauffée à reflux pendant 6h. Le mélange réactionnel a été alors concentré et le résidu purifié par chromatographie sur gel de silice (élution avec un gradient allant du DCM pur au DCM/EtOH 98/2) pour donner la 6- (méthoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -benzimidazolyl)-s-tétrazine sous forme d'un solide rose (0.334g, 92% de rendement). 1H NMR (CDCI3): 9.09 (s, 1 H), 8.44 (d, J = 8.2Hz, 1 H), 7.90 (d, J = 7.8Hz, 1 H), 7.5-7.4 (m, 2H), 4.29 (s, 2H, CH2-0), 2.08 (s, 3H, CH adamantane), 1 .69-1.82 (m, 12H, CH2 adamantane)
13C: 167.2 (Cq Tz), 157.9 (Cq Tz), 144.9, 140.2, 131 .1 , 125.7, 124.9, 121 .1 , 1 15.1 , 80.2 (CH2-O), 39.2, 37.0, 34.0, 28.1
Exemple 5
6-(méthoxyadamantan-1-yl)-3-( 1 -N-méthyl-benzimidazolyl)-s-tétrazine
te composé 2
Figure imgf000019_0001
Le triflate de méthyle (70μί, 102mg, 0.621 mmol, 1.5eq) a été ajouté à une suspension de 6-(méthoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -benzimidazolyl)-s-tétrazine de l'exemple 4 (0.150g, 0.414mmol, 1 eq) dans le dichlorométhane (5mL). La suspension obtenue a été agitée à température ambiante pendant une heure puis filtrée. Le précipité a été lavé à l'éther diéthylique et séché pour donner 2 sous forme d'une poudre orange pâle. (0.1 15g, 53% de rendement).
1H NMR (CD3CN): 10.07 (s, 1 H), 8.59 (1 H), 8.03 (1 H), 7.88 (2H), 4.38 (2H, CH2-0), 4.25 (3H), 2.07 (s, 3H, CH adamantane), 1 .85-1 .75 (m, 12H, CH2 adamantane) 13C: 169.1 (Cq Tz), 157.7 (Cq Tz), 141.7, 133.8, 130.3, 129.9, 129.4, 1 17.3, 1 15.2, 81.3, 39.6, 37.5, 35.4, 34.6, 29.0
Exemple 6
-bis( 1 -N-éthyl-imidazolyl)-s-tétrazine composé 8
Figure imgf000019_0002
Dans une première étape, on a obtenu la 3,6-bis(1-imidazolyl)-s-tétrazine
Figure imgf000020_0001
préparée suivant le mode opératoire décrite dans : « Synthesis of 1 ,2,4,5- tetrazines, symmetrically and unsymmetrically 3,6-disubstituted by N- nucleophiles » par G. L. Rusinov, N. I. Latosh, Ganebnykh, II, R. I. Ishmetova, N. K. Ignatenko and O. N. Chupakhin, Russian Journal of Organic Chemistry, 2006, 42(5), 757-765.
On a alors ajouté du tétrafluoroborate de triéthyloxonium (0.80g, 4.20mmol, 3 équivalents) à une suspension de 3,6-bis(1 -imidazolyl)-s-tétrazine (0.300g, 1.40mmol, 1 eq) dans l'acétonitrile (5ml_). Le mélange réactionnel a été agité pendant une heure à température ambiante, puis filtré. Le précipité obtenu a été lavé avec un miminum d'acétonitrile puis séché à l'éther pour donner 0.228g d'un solide jaune (rendement 36%), composé 8.
1H NMR (CD3CN): 9.85 (s, 1 H), 8.52 (1 H), 7.85 (1 H), 4.45 (q, J = 7.3Hz, 2H), 1.62 (t, J = 7.3Hz, 3H)
13C: 158.9 (Cq Tz), 137.0, 126.0, 120.7, 47.7, 15.0
Exemple 7
6-(méthoxyadamantan-1 -yl)-3-( 1 -N-butyl-imidazolyl)-s-tétrazine
trifluorométhanesulfonate composé 4
Figure imgf000020_0002
Le triflate de butyle (préparé selon le protocole décrit dans J. Chem. Soc. Perkin Trans 1 , 2000, 571 -574 a été utilisé directement après sa synthèse, (5 équivalents supposés) ajouté à une solution de 6-(methoxyadamantan-1 -yl)-3-(1 -imidazolyl)-s- tetrazine 7 (59mg, 0.19mmol, 1 éq.) dans l'acétonitrile (3mL). Le mélange réactionnel a été agité à température ambiante sous azote pendant 20h. Le milieu réactionnel a été ensuite concentré et purifié par chromatographie sur gel de silice (éluant : acétate d'éthyle) pour donner 4 sous forme d'une poudre orange pâle (20mg).
1H NMR (CDCIs) : 9.92 (s, 1 H), 8.32 (1 H), 7.73 (1 H), 4.48 (q, J = 6.9Hz, 2H), 4.28 (s, 2H), 2.06 (s, 3H), 1.99 (m, 2H), 1 .68-1 .82 (m, 12H), 1 .46 (m, 2H), 1 .00 (t, 7.33Hz, 3H)
Exemple 8
1 - Propriétés spectroscopiques et électrochimiques des composés 1 , 2 et 3
Les propriétés spectroscopiques (absorption UV-Vis, fluorescence stationnaire et résolue en temps) et électrochimiques (voltamétrie cyclique) des composés 1 ,2 et 3 ont été étudiées.
Ils présentent des rendements quantiques de fluorescence suivants (Φ (1 ) =0.088, Φ(2) =0.21 , Φ(3)=0.33), avec des durées de vie de fluorescence particulièrement longues (τ(1 )= 43ns, τ (2)= 150ns, τ (3)= 155ns).
Le radical anion des ces composés peut être formé de façon réversible, avec des potentiels de réduction de -0.31 V Vs Fc+/Fc pour 1 , de -0.78V Vs Fc+/Fc pour 2 et de -0.85V Vs Fc+/Fc pour 3. 2 - L'extinction de fluorescence de ces composés en présence de benzène a été étudiée par spectroscopie de fluorescence stationnaire et résolue en temps. L'analyse des expériences de quenching en solution dans l'acétonitrile par traitement de Stern-Volmer conduit à des constantes de Stern-Volmer de 2.5.108 L.mol"1 pour le composé 1 , 1.4.107 L.mol"1 pour le composé 2 et 1 .1 .107 L.mol"1 pour le composé 3. Voir la figure 2a et 2b.
3 - L'extinction de la fluorescence de tétrazine solide a été observée en dispersant les molécules sur des grains de silice a partir d'une solution dans le dichlorométhane. Les grains ont été ensuite balayés par un flux de vapeur de benzène dans l'air 7.10"4 mol/L d'air. On observe un quenching par collision entre le gaz et la tétrazine. Une constante de vitesse de quenching de 1 ,5107L.mol"1.s"1 a été mesurée pour le composé 3. Voire figure 3.
4 - propriétés de la 3,6-bis(1-N-ethyl-imidazolyl)-s-tetrazine 8 La tétrazine 8 est fluorescente (son rendement quantique de fluorescence est de 0.18, avec un maximum d'émission de fluorescence à 536nm). Son radical anion peut être formé électrochimiquement de façon réversible, avec un potentiel de réduction de -0.29V par rapport au couple ferrocénium/ferrocène (voir figure 1 c). L'extinction de la fluorescence de cette tétrazine (en solution dans l'acétonitrile) en présence de benzène a été étudiée par fluorescence stationnaire. Voir Figure 4
L'analyse de cette expérience d'extinction de la fluorescence par traitement de Stern-Volmer (figure 2c) conduit à une constante de Stern-Volmer de 1 ,5.109 L.mor s"1.

Claims

REVENDICATIONS
1 . 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée de formule (I)
(I) X-C2N4-Y dans laquelle - X représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium (II)
associé à un anio
ou N-alkyl benzim
associé à un anio
Figure imgf000023_0001
ou N-alkyle -4 (ou 5) -azabenzimidazolium (IV)
Figure imgf000023_0002
associé à deux anions A"
où R2 représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C16 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et R3 à Ru représentent, indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, - O-alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A"; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -NR-C(0)R' ou -N,N- dialkylcarboxamide -C(0)NRR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 ,R, R' représentant un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C16, non substitué ou substitué par un ou plusieurs F ou phényle ; R3 et R4, R7 et R8, R3 et R9, R9 et R10 et/ou Ri3 et R14, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone, et
- Y représente un radical alcoxy OR1 où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en d-C 30, mono- ou multicyclique en C5-C30 la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S;
ou Y représente, un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N- alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A" ou N-alkyle - 4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à deux anions A", indépendamment de X,
ou Y représente -0(CH2)n-0-C2N4-X', associé à un anion A" , n allant de 2 à 16 ; ou -0[(CH2)20]n'-CH2-0-C2N4-X' associé à un anion A" n' allant de 1 à 4 ou -0-R"-0-C2N4-X' associé à un anion A" où -R"- est une chaîne alkyle linéaire non substituée ou substituée par un ou plusieurs fluor F, ou un radical tripode du 2-(hydroxyméthyl)propane-1 ,3-diol de formule -O- CH2CZ(CH2OC2N4X')( CH2OC2N4X"), où Z représente Br, H ou C Ci2-alk, associé à deux anions A", X' et X" étant indépendamment de X définis comme X.
2. 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée de formule (I) selon la revendication 1 (I) X-C2N4-Y dans laquelle
X représente un hétérocycle azoté cationique
associe a un
Figure imgf000025_0001
où R2 représente un radical alkyle linéaire, ou ramifié en CrCi6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et
R3 à R10 représentent indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, -O- alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A"; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -NR-C(0)R' ou -N,N- dialkylcarboxamide -C(0)NRR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 ,R, R' représentant un radical alkyle linéaire ou ramifié en CrCi6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F ou phényle,; R3 et R4, R7 et R8, R3 et R9, et/ou R9 et R10, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone,
et
- Y représente un radical alcoxy ORi où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C1-C30, mono- ou multicyclique en C5-C3o, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un (ou plusieurs) -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S;
ou Y représente, indépendamment de X, un hétérocycle azoté cationique N- alkyl imidazolium ou N-alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A".
3. 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que dans la formule (I), A" est un anion ne perturbant pas les propriétés de fluorescence, notamment alkylsulfonates alkyl-S03 2", arylsulfonate aryl-S03 2", carbonates, carboxylates, alkylcarboxylates alkyl- COO-, aryl-COO-, sulfates, alkyl-S03 " , notamment parmi CF3S03 " , BF4 ", PF6 ", CI", F, NO,2", P04 3" , S03 2", HSCV, S04 2\ 4. 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que son potentiel de réduction, déterminé par voltaampérométrie cyclique est supérieur à -0,9V par rapport au couple ferrocénium/ferrocène. 5. 1 ,2,
4,
5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que dans la formule (I) R2 est choisi parmi méthyle, éthyle, propyle et butyle, de préférence linéaire.
6. 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que dans la formule (I), X et Y représentent un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium de formule (II) associé à un anion A" ou un hétérocycle azoté cationique N-alkyl benzimidazolium de formule (III) associé à un anion A". 1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans la formule (I), X représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium de formule (II) ou un hétérocycle azoté cationique N-alkyl benzimidazolium de formule (III) associé à un anion A" et Y représente ORi.
1 ,2,4,5-Tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon la revendication 1 ou 4,
Figure imgf000027_0001
Composition de capteur comportant au moins une 1 ,2,4,5-tétrazine 3,6- fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 8, dans un véhicule solvant ou dans et/ou sur un véhicule ou support solide.
Composition de capteur selon la revendication 9, caractérisée en ce que le solvant est choisi parmi l'acétonitrile, le dichlorométhane, le chloroforme, l'acétone, le THF et le dioxanne et leurs mélanges, de préférence parmi l'acétonitrile et le dichlorométhane.
Composition de capteur selon la revendication 9, caractérisée en ce que le support véhicule solide est choisi parmi la silice en grains ou en poudre..
Utilisation d'au moins une 1 ,2,4,5-tétrazine 3,6-fonctionnalisée selon l'une des revendications 1 à 8 ou d'une composition selon l'une des revendication 9 à 1 1 pour la détection, par fluorescence, de composés organiques volatils (COV) ou hydrocarbures polyaromatiques (HPA) riches en électrons, notamment du benzène, le toluène, le styrène, le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le pyrène, le naphtalène, le benzopyrène, le phénol ou le paradichlorobenzène et leurs dérivés.
13. Utilisation selon la revendication 12 à la détection du benzène.
14. Procédé de préparation de 1 ,2,4,5-tétrazine 3,6-fonctionnalisée de formule (I) selon la revendication 1 à 8,
(I) X-C2N4-Y dans laquelle - X représente un hétéroc cle azoté cationique N-alk l imidazolium (II) associé à un anion ou N-alkyl benzimi
associé à un anion
Figure imgf000028_0001
ou N-alkyle -4 (ou 5) -azabenzimidazolium (IV)
Figure imgf000028_0002
associé à deux anions A" où R2 représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en C Ci6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F, et
R3 à Ru représentent, indépendamment l'un de l'autre H ; un radical alkyle, - O-alkyle ou -S-alkyle en C1-C22 ou cycloalkyle en C3-Ci6, la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs groupe(s) -O-alkyle ou -S-alkyle et/ou par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S; un radical alcènyle en C2-C22, linéaire ou ramifié, mono- ou poly-insaturé; un radical alcynyle en C2-C6; un radical aryle en C6-Ci0; un radical arylalkyle en Cj à C22; F; CF3; CCI3; un groupe -COOR; CN; C(0)R ; un groupe alkyle ammonium N+RR'R'2, A'"; CHO; un groupe alkyle- ou aryle-sulfoxide ; un groupe alkyle- ou aryle-sulfone ; un groupe alkylamido -NR-C(0)R' ou -N,N- dialkylcarboxamide -C(0)NRR'; un groupe furane, thiophène, N-alkylthiazolium A", N-alkyl benzothiazolium A", N-alkyl pyridinium A" ; R'2 ,R, R' représentant n radical alkyle linéaire ou ramifié en CrCi6 non substitué ou substitué par un ou plusieurs F ou phényle,; R3 et R4, R7 et R8, R3 et R9, R9 et R10 et/ou Ri3 et R14, ensemble avec les atomes de carbone auxquels ils sont liés pouvant former un cycle à 5 ou 6 atomes de carbone, et
- Y représente un radical alcoxy OR1 où Ri représente un radical alkyle linéaire ou ramifié en d-C 30, mono- ou multicyclique en C5-C30 la chaîne alkyle étant linéaire ou ramifiée, non-substituée ou substituée par un ou plusieurs -F, la chaîne du radical alkyle pouvant être interrompue par un ou plusieurs hétéroatomes O, N ou S;
ou Y représente, un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N- alkyl benzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A" ou N-alkyle -
4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anion A", indépendamment de X et A",
ou -0(CH2)n-0-C2N4-X', associé à un anion A" n allant de 2 à 16, -0[(ΟΗ2)20]η- CH2-O-C2N4-X' associé à un anion A", n' allant de 1 à 4 ou -0-R"-0-C2N4-X' associé à un anion A" où -R"- est une chaîne alkyle linéaire non substituée ou substituée par un ou plusieurs fluor F, ou un radical tripode du 2- (hydroxyméthyl)propane-1 ,3-diol de formule -O-
CH2CZ(CH2OC2N4X')( CH2OC2N4X"), où Z représente Br, H ou C Ci2-alk, associé à deux anions A", X' et X" étant, indépendamment de X, définis comme X, caractérisé en ce que l'on met en présence
la s-tétrazine de formule (V) X-C2N4-Y
correspondant à la s-tétrazine de formule (I) où les hétérocycles azotés cationiques N-alkyl imidazolium (II) ou N-alkyl benzimidazolium (III) ou N- alkyle -4 (ou 5) -azabenzimidazolium (IV) ou N-alkylthiazolium, N-alkyl benzothiazolium, N-alkyl pyridinium associés à un ou des anions A- sont remplacés respectivement par les substituants de formules (ΙΓ) d'hétérocycle azoté imidazol
ou benzimidazolyle (ΙΙΓ)
ou 4 (ou 5)azabenzimidazol
Figure imgf000030_0001
avec le le triflate de R2 ou le tétraflu oroborate de R2-trialkyloxonium , et on récupère la s-tétrazine de formule (I).
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que Y représente un radical alcoxy, pour obtenir la s-tétrazine (V), on réalise à partir de la 3,6- dichloro-s-tétrazine, éventuellement obtenue à partir de la 3,6-bis(3,5- diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine, au moins les étapes de substitution d'un atome de chlore, par le radical ORi correspondant, puis de substitution de l'autre atome de chlore par mise en présence de l'hétérocycle azoté correspondant XH imidazole, benzimidazole ou 4 (ou 5)-azabenzimidazole.
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que Y représente un hétérocycle azoté cationique N-alkyl imidazolium ou N-alkyl benzimidazolium ou N-alkyle -4 (ou 5)-azabenzimidazolium tel que défini pour X, associé à un anions A", pour obtenir la s-tétrazine (V), on met en présence la 3,6-bis(3,5- diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine et l'hétérocycle azoté correspondant XH imidazole, benzimidazole ou 4 (ou 5)-azabenzimidazole.
17. Utilisation d'au moins une 3,6-bis(3,5-diméthyl 1 H-pyrazol-1 -yl)-s-tétrazine comme composé intermédiaire dans la synthèse des 1 ,2,4,5-tétrazines 3,6- fonctionnalisées selon les revendications 1 à 8.
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