FR3024730A1 - Espaceurs moleculaires a base de spiroxazines chromogenes non-symetriques - Google Patents
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Abstract
Composé chromogène non-symétrique répondant à la formule générale (I) suivante : dans laquelle ; R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, de 1 à 12 atomes de carbone, ou représentent un groupe alcényle, alcynyle, aryle, alkylaryle, cycloalkyle, et R2 pouvant éventuellement former un seul groupement pour former un groupement carbocyclique ou hétérocyclique de 5 à 10 atomes ; - Y1 est un halogène choisi parmi -Cl, -Br ou -I; - Y2 est un halogène choisi parmi -Cl, -Br ou -I; étant entendu que Y1 ≠ Y2; et - X est un substituant donneur d'électrons choisi parmi les groupements de formules suivantes : -CH3 ou -HC=CH-R3 dans lesquels R3 représente un reste aromatique, éventuellement substitué et/ou polysubstitué, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi N, S et/ou O; - Z est un hétéroatome choisi parmi N, S, O.
Description
1 ESPACEURS MOLECULAIRES A BASE DE SPIROXAZINES CHROMOGENES NON- SYMETRIQUES Domaine de l'invention La présente invention concerne de nouveaux composés de type spiroxazines présentant des propriétés photo-, acido-, solvato- ou thermochromes pour l'élaboration de systèmes donneur-accepteur d'énergie ou d'électron. Etat de la technique Le photochromisme est une transformation réversible d'une espèce chimique induite dans au moins un sens par l'absorption d'un rayonnement électromagnétique entre deux formes possédant deux spectres d'absorption différents. La réaction retour peut avoir lieu de manière photochimique (photochromisme de type P), photochimique et thermique (photochromisme de type T), ou thermique seulement ou en présence d'un réactif chimique comme par exemple un acide. Les composés chromogènes sont des molécules capables de changer de couleur sous l'effet d'une source lumineuse (monochromatique ou polychromatique), sous l'influence de la température et/ou d'une source lumineuse, ou même sous l'influence d'un changement de pH et/ou d'une source lumineuse ou d'un réactif chimique. Ces changements de couleur s'expliquent par la modification de la structure de la molécule, par exemple par une ouverture de cycle ou une isomérisation cis-trans, qui entraîne en général la modification du spectre d'absorption, pouvant se traduire le plus souvent par le passage d'un état incolore à un état coloré.
Un certain nombre de composés chromogènes organiques ont déjà été proposés dans l'état de la technique, et on connait notamment les composés diaryléthènes, fulgides, azobenzenes, spiropyranes, et enfin les spiroxazines. Parmi ces chromogènes, le spiropyrane et la spiroxazine sont des molécules issues de la combinaison d'une indoline avec un pyrane ou une oxazine, liés de façon covalente par un carbone hybridé appelé Cspiro. Les propriétés chromogènes de ces deux types de molécules proviennent du clivage de la liaison [Cspi,-0] suite à leur irradiation par une source de lumière ultraviolette ou la présence d'un réactif chimique ou un solvant de polarité donné. Cette photoactivation conduit, via un réarrangement structural, à la formation d'une molécule à structure ouverte, de type merocyanine, fortement colorée de par l'extension de la conjugaison et la présence de l'ammonium (chargé positivement) et le phénolate (chargé négativement). Les propriétés chromogènes de ces molécules sont également influencées par la nature de leurs substituants, leur concentration en solution, ainsi que par la polarité des solvants 3024730 2 dans lesquels ces dernières sont dissoutes. Par exemple, dans un solvant apolaire, tel que l'éther diéthylique, la forme fermée est dominante, alors que la forme ouverte est stabilisée dans un solvant polaire, par exemple dans l'acétonitrile ou de l'éthanol.
5 En 2005, Tomasulo et al. ont publié une nouvelle famille de photochromes de type spiroxazine dans laquelle l'indoline et l'oxazine sont fusionnées [Fast and Stable Photochromic Oxazines, J. Org. Chem. 70, 8180-8189 (2005)]. Ces molécules présentent un fragment indoline et benzooxazine partageant une liaison commune, et plus spécifiquement la liaison reliant les positions 1 et 2 du fragment indoline et la liaison 10 reliant les positions 2 et 3 du fragment benzooxazine. Une caractéristique remarquable de ces photochromes réside dans la possibilité de les assembler avec des fluorophores ou dérivés phosphorescents, i.e. des composés capables d'émettre de la lumière (fluorescence ou phosphorescence) après excitation, et 15 ainsi de créer des molécules appelées « dyades » ou « triades » dont la luminescence peut être modulée. Le substituant luminophore peut émettre de la lumière selon le cas où le photochrome est « ouvert » ou « fermé ». Dans d'autre cas, un transfert d'électron ou d'énergie se produit entre le luminophore et le photochrome ce qui peut avoir pour effet de supprimer la luminescence. De nombreux systèmes « fluorophore-photochrome » de 20 type dyade ont été rapportés. On peut citer notamment les documents suivants selon la famille de photochromes utilisés : pour les spiroxazines la publication de E. Deniz, M. Tomasulo, J. Cusido, S. Sortino, et F.M. Raymo, ayant pour titre "Fast and Stable Photochromic Oxazines for Fluorescence Switching" [Langmuir 27, 11773-11783 (2011)], et pour les diaryléthenes et spiropyranes la publication de I. Yildiz, E. Deniz, et F.M.
25 Raymo ayant pour titre "Fluorescence Modulation with Photochromic Switches in Nanostructured Constructs", paru dans Chem. Soc. Rev. 38, 1859-1867 (2009). Une autre catégorie de système photochromique est basé sur la combinaison de trois molécules, appelés triade. Les molécules de type triade consistent en la combinaison d'un 30 composé chromogène, lié de manière covalente avec un composé donneur d'énergie (ou d'électron) et un composé accepteur d'énergie (ou d'électron). L'avantage des triades conçues avec des chromogènes en tant qu'espaceur réside dans la possibilité de faire varier les longueurs d'ondes d'absorption du substituant donneur d'énergie (ou d'électron) et du substituant accepteur d'énergie (ou d'électron) et les longueurs d'onde d'absorption 35 du chromogène dans la forme fermée et ouverte et cela dans une seule et même molécule. On retrouve dans la littérature un certain nombre de publications portant sur cette catégorie de système photochromique de type triade, et particulièrement basé sur les molécules de type « donneur d'énergie - dithienylcyclopentene - accepteur 3024730 3 d'énergie ». On peut citer notamment la publication de J.H. Hurenkamp, J.J.D. de Jong, W.R. Browne, J.H. van Esch, et B.L. Feringa, "Tuning Energy Transfer in Switchable Donor-acceptor Systems", Org. Biomol. Chem. 6, 1268-1277 (2008). Un exemple de ce type de molécule est représenté en figure 1. Cependant, les composés photochromes 5 divulgués dans cette publication ont le désavantage de posséder deux fonctions réactives identiques qui conduit à un couplage statistique pour connecter un composé donneur d'énergie (ou donneur d'électron) et un composé accepteur d'énergie (ou accepteur d'électron), ce qui empêche tout greffage sélectif de ces composés. La présence de deux fonctions identiques sur le photochrome limite les rendements de synthèse et entraîne 10 une grande difficulté dans la purification des produits. Un autre système du type « Donneur-Diaryléthène-Accepteur » a été décrit dans la publication de J. M. Endtner, F. Effenberger, A. Hartschuh, et H. Port, ayant pour titre "Optical ON/OFF Switching of Intramolecular Photoinduced Charge Separation in a 15 Donor-Bridge-Acceptor System Containing Dithienylethene", J. Am. Chem. Soc. 122, 3037-3046 (2000) est représenté en figure 2. Ce système de type triade permet le transfert de charge du donneur à l'accepteur dans un premier état, et de bloquer le transfert de charge dans le second état. En revanche, il ne vise en aucun cas la modulation de la fluorescence de composés photochromes.
20 Enfin, on peut citer à titre d'exemple un autre système de type « Donneur-Diaryléthène- Accepteur » qui a été réalisé pour permettre la photodétection d'ions, en particulier les ions de type cyanure CN-; ce système a été décrit dans la publication de J. Jin, J. Zhang, L. Zou, et H. Tian, "Near-lnfrared Photochromic Behavior in a Donor-acceptor Type Diarylethene Modulated by the Cyanide Anion", Analyst 138, 1641-1644 (2013).
25 D'autres systèmes de type triade sont décrits dans l'article « Mit Molekülen Schalten » de U. Pischel et A. Schiller, paru dans la revue Nachrichten aus der Chemie 62 (Januar 2014), p. 31-36. Objets de l'invention La présente invention vise à présenter de nouveaux composés chromogènes, en tant 30 qu'espaceur moléculaire, i.e. en tant que segment de molécule assurant une liaison entre deux parties de la dite molécule, pour la synthèse de composés de type triade, i.e. du type « donneur - chromogène - accepteur » par greffage successif et contrôlé du groupement donneur (ou accepteur) puis du groupement accepteur (ou donneur) sur ledit composé chromogène ayant des fonctions de réactivité orthogonales.
3024730 4 La présente invention concerne un composé chromogène non-symétrique répondant à la formule générale (I) suivante : dans laquelle : 5 - Ri et R2 sont identiques ou différents et représentent un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, de 1 à 12 atomes de carbone, ou représentent un groupe alcényle, alcynyle, aryle, alkylaryle, cycloalkyle, R1 et R2 pouvant éventuellement former un seul groupement carbocyclique ou hétérocyclique de 5 à 10 atomes, saturé ou insaturé, éventuellement substitué et/ou polysubstitué ; 10 - Y1 est un halogène choisi parmi Cl, Br, ou I; - Y2 est un halogène choisi parmi Cl, Br, ou I; étant entendu que Y1 # Y2; et - X est un substituant insaturé choisi parmi les groupements de formules suivantes : -CH3 ou -HC=CH-R3 dans lesquels R3 représente un reste aromatique, 15 éventuellement substitué et/ou polysubstitué, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi N, S et/ou O. - Z est un atome choisi parmi N, S, O. Le reste R3 est un reste aromatique qui peut être sélectionné dans le groupe formé par 20 les restes aromatiques, possiblement condensés (notamment phényle, naphthyle, phénanthryle, anthracyle, les dérivés de chrysène, pyrène, tétracène, fluoranthène, coronène, benzo[a]anthracène), substitués ou non; les restes hétérocycliques aromatiques, possiblement condensés, substitués ou non tels que les restes du furane, substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en 25 particulier le benzofurane et l'isobenzofurane), et les restes du pyrrole, substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en particulier l'indole et l'isoindole) et les restes du thiophène, substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en particulier le benzothiophène et le 3024730 5 benzo[c]thiophène) et les restes de l'indazole, pyrazole, oxazole, isoxazole, thiazole, substitués ou non. Dans un mode de réalisation avantageux, R3 est sélectionné dans le groupe formé par le 5 p-diméthylaminophényle 5/5a, la triphénylamine 6/6a, 2,2'-bipyridine 7/7a, férrocene 8/8a, 9-méthylanthracène 9/9a, 2-hexyl-bis-thiophène 10/10a, 2-hexyl-tris-thiophène 11/11a, thiophène 12/12a, dihexyl-bis-thiophène fusionné 13/13a, pyrène 14/14a, boraniles 15/15a.
10 Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, R3 est un reste hétérocyclique aromatique de type julolidine, éventuellement substitué. Dans un autre mode de réalisation R3 est un composé organométallique choisi parmi les composés de type métallocènes, éventuellement substitué, et est préférentiellement un 15 composé organométallique choisi parmi les composés de type ferrocène, éventuellement substitué. Dans le composé (I) Y1 et Y2 sont avantageusement sélectionnés exclusivement parmi les halogènes, et encore plus préférentiellement choisis parmi Cl, Br, I.
20 Les restes R1 et R2 peuvent être identiques ou différents et peuvent représenter un groupement alkyle linéaire, de 1 à 12 atomes de carbone, et plus préférentiellement un groupement méthyle.
25 Un autre objet de l'invention est un procédé de préparation d'un composé chromogène de type triade, dans lequel procédé : a) on approvisionne un composé chromogène non-symétrique selon l'invention, b) on réalise une substitution sélective du groupement Y1 par un substituant donneur d'énergie ou donneur d'électron, ou respectivement un substituant 30 accepteur d'énergie ou accepteur d'électrons; et c) une étape de substitution sélective du groupement Y2 par un substituant accepteur d'énergie ou accepteur d'électrons (respectivement un substituant donneur d'énergie ou donneur d'électrons), et d) une étape de transformation du -CH3 en -HC=CH-R3 avec R3 étant un dérivé 35 de la julolidine ou tout groupement R3 sélectionné dans le groupe formé par p- diméthylaminophényle 5/5a, triphénylamine 6/6a, 2,2'-bipyridine 7/7a, férrocene 8/8a, 9-méthylanthracène 9/9a, 2-hexyl-bis-thiophène 10/10a, 2- 3024730 6 hexyl-tris-thiophène 11/11a, thiophène 12/12a, dihexyl-bis-thiophène fusionné 13/13a, pyrène 14/14a, boraniles 15/15a. Avantageusement ledit substituant donneur d'énergie (ou d'électron) est biocompatible et 5 choisi parmi les xanthènes, acènes, cyanines, alexa, coumarines, squaraines, boron- dipyrromethènes, rhodamines, dansyles, perylènes, pyrènes, diketopyrrolopyrroles, boraniles et complexes de métaux de transitions phosphorescents tel que le Ru, Os, Ir, Pt et Re; et le substituant accepteur d'énergie est sélectionné parmi les xanthènes, cyanines, aza-boron-dipyrromethènes, rhodamines, porphyrines, phtalocyanines et 10 subphtalocyanines, diketopyrrolopyrroles, boraniles étendus et complexes de métaux de transitions phosphorescents tels que le Ru, Os, Ir, Pt et Re. Encore un autre objet de l'invention est un composé chromogène de type triade susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'invention.
15 Encore un autre objet de l'invention est l'utilisation du composé chromogène de type triade selon l'invention pour le stockage optique à haute densité, ou en tant fonction logique moléculaire. Cette utilisation peut être faite pour contrôler un transfert d'énergie électronique en fonction de l'ouverture ou de la fermeture du chromogène selon la figure 20 13 ci-dessous. Encore un autre objet de l'invention est un milieu de stockage optique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composé photochromique selon l'invention.
25 Un dernier objet de l'invention est l'utilisation d'un composé chromogène biocompatible selon l'invention pour l'imagerie cellulaire, la signalétique cellulaire et l'analyse biomédicale. Description détaillée des figures Les figures 3 à 13 illustrent l'invention, les figures 1 et 2 illustrent l'état de la technique.
30 La figure 1 représente de manière schématique un composé diaryléthène de type triade fonctionnalisé avec un substituant donneur et un substituant accepteur d'énergie. La figure 2 représente de manière schématique un composé de type triade, donneurdiaryléthène-accepteur utilisé pour contrôler le transfert de charge entre le donneur et l'accepteur d'électron.
35 La figure 3 représente le schéma de synthèse des précurseurs 1 et 2.
3024730 7 La figure 4 représente le schéma de synthèse du composé chromogène 4 qui est représentatif de la famille non-symétriques selon l'invention, i.e. du type « donneur chromogène - accepteur ». La figure 5 représente un schéma de synthèse des chromogènes 5a à 15a à partir des 5 aldéhydes avec une forte densité électronique -X selon l'invention. La figure 6 représente le schéma de préparation des composés 15-1 et 15. La figure 7a représente le spectre d'absorption d'un composé chromogène non-symétrique selon l'invention (composé de structure 4) en solution dans l'éthanol, puis après 2 minutes et 10 minutes d'irradiation avec une lumière blanche.
10 La figure 7b représente le spectre d'absorption d'un composé chromogène non- symétrique selon l'invention (composé de structure 4) en solution dans l'acétonitrile, puis après 2 minutes et 4 minutes d'irradiation avec une lumière blanche. La figure 8 représente les propriétés d'acido-chromique du composé chromogène non-symétrique 4 selon l'invention.
15 La figure 9 représente un schéma de synthèse de la triade 17 à partir du composé 2 en utilisant les composés acétyléniques du donneur (TB2-acétylène) ou du donneur (Boranilacétylène). La figure 10 représente le spectre RMN du proton de la triade 17 dans le chloroforme deuterié à 400 MHz.
20 La figure 11 représente le spectre de spectrométrie de masse de la triade 17 obtenu par electrospray. La figure 12 représente le spectre d'absorption de la triade 17 en solution dans le tetrahydrofurane, puis après traitement avec des vapeurs d'acide chlorhydrique HCI et le traitement par une solution d'hydroxyde de tétraméthylammonium Me4NOH.
25 La figure 13 illustre de manière schématique l'utilisation d'un composé chromogène de type triade, obtenu par l'intermédiaire d'un composé chromogène non-symétrique selon l'invention, en tant que molécules à fonctions logiques. Le donneur D et l'accepteur A sont indépendamment liés soit du côté de l'iodo ou du bromo.
30 Description détaillée de l'invention 1. Définition On entend par composé « chromogène » au sens de la présente invention un composé comprenant au moins l'une des propriétés suivantes : photochrome, et/ou acidochrome, et/ou solvatochrome, et/ou thermochrome.
3024730 8 On entend par « espaceur moléculaire » au sens de la présente invention un segment de molécule assurant une liaison entre deux extrémités (i.e. entre Y1 et Y2) de ladite molécule. On entend par « composé non-symétrique » au sens de la présente invention, un 5 composé dont les deux extrémités (i.e. Y1 et Y2) sont des groupements chimiques différents, i.e. Y1 # Y2 2. Description Les composés chromogènes non-symétriques selon l'invention sont des composés 10 [1,3]oxazines comprenant un fragment indoline fusionné à un fragment benzooxazine, i.e. les fragments indoline et benzooxazine partagent une liaison commune, et plus spécifiquement partagent la liaison reliant les positions 1 et 2 du fragment indoline et la liaison reliant les positions 2 et 3 du fragment benzooxazine. Les composés chromogènes représentés par la formule générale (I) produisent un dérivé 15 de phénolate lorsqu'ils sont exposés sous une source de lumière, le dérivé de phénolate se formant par la rupture de la liaison [C-0] dans le cycle [1,3]oxazine. La rupture de la liaison [C-0] dans le cycle [1,3]oxazine et l'ouverture du cycle est réalisée selon l'invention par la présence d'un substituant à forte densité électronique -X, ce dernier jouant un rôle pour la détermination de la réactivité du composé chromogène à 20 réagir en présence de la lumière (par exemple, la longueur d'onde et de l'intensité qui induit clivage du cycle après excitation) et pour la détermination de la longueur d'onde d'absorption du composé dérivé du phénolate. En effet, les composés chromogènes répondant à la formule générale (I) et dont le substituant (-X) riche en densité électronique est choisi parmi les groupements de formules suivantes : -CH3, ou -HC=CH- 25 R3 dans lesquels R3 représente un résidu aromatique, éventuellement substitué et/ou polysubstitué, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi N, S et/ou 0 ; permettent le clivage de la liaison [C-0] dans le cycle [1,3]oxazine. En effet, la publication de M. Tomasulo, S. Sortino, et F. M. Raymo et ayant pour titre "Bichromophoric Photochromes Based on the Opening and Closing of a Single Oxazine 30 Ring", J. Org. Chem. 73, 118-126 (2008) décrit une molécule de type [1,3]oxazines avec entre autre le groupement méthyle, phényle ou diphényle en position X de la formule générale (I). Pour ces composés l'ouverture du cycle [1,3]oxazine est favorisée essentiellement par la présence d'une fonction nitro sur le fragment phénol, cependant la forme ouverte mérocyanine absorbe dans l'ultra-violet à 355 nm.
35 L'état coloré des composés chromogènes selon l'invention peut être activé par irradiation avec une source lumineuse de longueur d'onde et d'intensité déterminées ; l'état initial 3024730 9 peut être restauré en supprimant la source lumineuse afin de permettre par exemple une recyclisation thermique. Avantageusement, les composés chromogènes selon l'invention peuvent être indifféremment activés par irradiation avec des sources lumineuses connues de l'homme 5 du métier, et à titre d'exemple par l'utilisation de lasers à colorant, notamment les lasers à gaz ou laser à solide, de lampes poly-chromatiques ou monochromatique, ou encore par l'utilisation de diodes électroluminescentes. La source lumineuse peut avoir une longueur d'onde comprise entre 200 nm et 1300 nm, 400 nm ou plus, au moins 600 nm ou plus, au moins 800 nm ou plus, 800 nm ou moins, 10 de 1 000 nm ou moins, de 1 300 nm ou moins, ou n'importe quelle gamme entre eux. La source de lumière peut être par exemple une diode laser, par exemple de longueur d'onde de 200 nm à 800 nm, ou une diode électroluminescente (DEL), par exemple de longueur d'onde de 800 nm à 1300 nm. Les rayons lumineux peuvent être indifféremment réalisés au moyen d'une lumière constante ou pulsée.
15 Dans un autre mode de réalisation particulier selon l'invention, le clivage [C-0] dans le cycle [1,3]oxazine des composés chromogènes non-symétriques selon l'invention peut être réalisé par modification du pH de la solution dans lequel le composé chromogène est approvisionné, et cela sans avoir recours à une irradiation du composé au moyen d'une source lumineuse. Le retour à la forme fermée peut être réalisé par traitement de la 20 solution au moyen d'une base. Les composés chromogènes selon l'invention permettent la synthèse ultérieure d'une triade, i.e. du type « donneur - composé chromogène - accepteur ». Le procédé comprend une étape d'approvisionnement d'un composé chromogène non-symétrique selon l'invention, une étape de substitution sélective du groupement Y1 ou Y2 par un 25 substituant donneur d'énergie ou donneur d'électron (respectivement un substituant accepteur d'énergie ou accepteur d'électron) ; et une étape de substitution sélective du groupement Y2 (respectivement Y1) par un substituant accepteur d'énergie ou accepteur d'électron (respectivement un substituant donneur d'énergie ou donneur d'électron). Les composés donneurs d'énergie (ou d'électron) peuvent être biocompatibles et choisis 30 parmis les xanthènes, acènes, cyanines, alexa, coumarines, squaraines, borondipyrromethènes, rhodamines, dansyles, perylènes, pyrènes, diketopyrrolopyrroles, boraniles et complexes de métaux de transitions phosphorescents tel que le Ru, Os, Ir, Pt et Re. Les composés accepteur d'énergie (ou d'électron) peuvent être biocompatibles et choisis parmis les xanthènes, cyanines, aza-boron-dipyrromethènes, rhodamines, 3024730 10 porphyrines, phtalocyanines et subphtalocyanines, diketopyrrolopyrroles, boraniles étendus et complexes de métaux de transitions phosphorescents tel que le Ru, Os, Ir, Pt et Re. Les composés chromogènes de type triade selon l'invention permettent d'envisager des 5 applications telles que la photodétection par modulation de la fluorescence, le stockage optique à haute densité et plus particulièrement les fonctions logiques moléculaires. Les fonctions logiques sont l'outil de base de l'électronique numérique. En effet les dispositifs numériques électroniques tels que les ordinateurs, téléphones et autres utilisent des fonctions binaires logiques ou portes logiques pour le traitement, la transmission et le 10 stockage de l'information. L'information est encodée en tant que 0 ou 1. Les portes logiques fonctionnent en tant que commutateur dont la sortie 0 ou 1 dépend des conditions d'entrée. La variation du nombre d'entrées peut entrainer des fonctions logiques plus ou moins complexes. Une seule entrée peut aboutir par exemple à la porte logique « OUI ». Le fait d'avoir deux entrées peut permettre de créer par exemple la porte 15 « ET » ou « OU » (cf. tableau 1 ci-après). B out Entrée A Sortie B AETB 0 0 0 0 1 0 1 1 B Out Entrée Sortie A B A OU B 0 0 , a 1 Tableau 1 : Portes logiques parmi les plus courantes Des avantages reconnus sont une commutation bien plus rapide, la possibilité d'une miniaturisation plus importante et une plus grande souplesse. En principe des fonctions logiques simples telles que « OUI » ou « NON » peuvent être réalisées par les 20 chromogène-fluorophore dyades. Des fonctions plus complexes peuvent être obtenues grâce aux donneur-chromogène-accepteur triades. Un tel composé chromogène de type triade peut être synthétisé à partir des composés chromogènes non-symétriques selon l'invention. Un système chromogène de type triade est montré en figure 9. En principe, lorsque la forme est ouverte, un transfert d'énergie est possible du donneur vers 3024730 11 l'accepteur via le chromogène et de la lumière est émise par l'accepteur. Ainsi ce système à deux entrées, la longueur d'onde pour ouvrir le chromogène et celle pour exciter le donneur, et une sortie. Cette molécule correspond à la fonction « ET ». Actuellement tous les dispositifs numériques électroniques sont basés sur l'utilisation du 5 silicium qui atteint actuellement ses limites physiques de miniaturisation. Pour surpasser les limites imposées par la technologie du silicium, les composés chromogènes de type triade selon l'invention peuvent être employés en tant que fonctions logiques moléculaires organiques. Exemples 10 Exemple 1 - Synthèse du [1,3]spiroxazine précurseur non-symétrique 2. Dans le cadre du présent exemple, les inventeurs ont synthétisé un composé précurseur non-symétrique 2 selon l'invention répondant à la formule générale (I) et dont le schéma de synthèse est donné en figure 3. Pour ce composé - R1 et R2 sont identiques et représentent un groupement méthyle ; 15 - Y1 est I; Y2 est Br; - X est CH3; - Z est 0; Le composé chromogène correspond à la molécule 2 illustrée ci-après : 20 I Le composé 2 est préparé par une synthèse en deux étapes à partir du (4- iodophényl)hydrazine (n°CAS :13116-27-3). La première étape consiste en la réaction entre le (4-iodophényl)hydrazine et le 3-méthylbutan-2-one (n° CAS : 563-80-4) formant l'indole représenté par le composé correspondant à la structure 1. Ce composé a été 25 préparé selon la référence [M. Tomasulo, S. Sortino, F. M. Raymo, J. Org. Chem. 2008, 73, 118-126]. Dans une deuxième étape, le composé 1 réagit avec l'alcool 5-bromo-2- hydroxybenzyle (n° CAS : 2316-64-5) pour donner le composé 2. Préparation du composé 2 : Le PBr3 (0.15 mL, 1.603 mmol) est ajouté goutte à goutte sur une solution de l'alcool 5-bromo-2-hydroxybenzylique (217 mg, 1.069 mmol) dans CH3CN 3024730 12 sous flux d'argon. La solution est maintenue à 0 °C durant l'addition puis à température ambiante durant environ 30 min. Par la suite une solution de 3H-indole (305 mg, 1.069) dans CH3CN est introduite et enfin le milieu réactionnel est agité durant 3 jours à température ambiante. Ensuite une solution de phosphate de sodium (pH = 7) est ajouté 5 à la solution qui est par la suite extrait avec du CH2Cl2. La phase organique est lavée encore une fois avec la solution de phosphate de sodium, ensuite avec une solution saturée de NaCI et enfin avec H2O. Après séchage sur coton hydrophile et concentration sur l'évaporateur rotatif le brut et purifié par colonne chromatographique (SiO2, CH2Cl2/ éther de pétrole: 5/5, v/v) afin d'obtenir le produit final sous forme d'une huile incolore 10 (100 mg, 21 %). RMN 1H (C6D6, 300 MHz) Ô: 0.82 (s, 3H), 1.06 (s, 3H), 1.24 (s, 3H), 3.76, 3.85 (ABq, JAB = 17.7 Hz, 2H), 5.82 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H), 6.31 (d, 3J = 8.3 Hz, 1H), 6.876.92 (m, 2H), 7.25 (dd, 3J = 8.1 Hz, 4J = 1.5 Hz, 1H), 7.35-7.36 (m, 1H); RMN 13C (C6D6, 100 MHz) Ô: 15.6, 18.6, 25.5, 39.8, 47.9, 82.0, 100.6, 110.8, 112.4, 119.7, 120.6, 127.7, 128.0, 128.3, 129.7, 131.2, 131.4, 136.6, 141.5, 147.4, 152.3; MS-El: m/z (intensité, %) 15 calc. pour [M]: 468.9 trouvé: 469.0 (100); Anal. calc. pour C18H17BrINO: C, 45.98; H, 3.64; N, 2.98 trouvé: C, 45.72; H, 3.41; N, 2.77. Exemple 2 - Synthèse du chromogène [1,3]spiroxazine non-symétrique 4. Les inventeurs ont synthétisé un composé chromogène non-symétrique 4 selon l'invention répondant à la formule générale (I) et dont le schéma de synthèse est donné en figure 4.
20 Pour ce composé - R1 et R2 identiques et représentent un groupement méthyle; - Y1 est I; Y2 est Br; - X est un dérivé de la julolidine fonctionnalisé par une chaîne solubilisante; - Z est O.
25 Le schéma réactionnel de la synthèse du composé 4 est représenté en figure 4. Le composé 2 réagit avec le composé dérivé de la julolidine 3 synthétisé selon la référence [J. Y. Jung, S. J. Han, J. Chun, C. Lee, J. Yoon, Dyes & Pigments, 2012, 94, 423-426], pour former par condensation le composé chromogène répondant à la formule 4.
3024730 13 Préparation du composé 4 : Dans la solution du composé 2 (25 mg, 0.056 mmol) et 9- formy1-10-hex oxy-1,1,7,7-tétramethy1-2,3,6,7-tetrahydro- /H, 5H-pyrido [3,2,1-ii] quinoline 5 (24 mg, 0.068 mmol) dans l'éthanol anhydre (5 mL) est ajouté le TFA (40 pl, 0.392 mmol). Le milieu réactionnel est laissé sous agitation à température ambiante durant la nuit. Après évaporation du solvant, le brut réactionnel est purifié par une courte colonne chromatographique (A1203 activé avec 6% H2O) en commençant avec CH2C12 puis CH2C12/Me0H 1%. Le produit est obtenu sous forme de poudre fine de couleur bleu foncé 10 (43 mg, 95%). RMN 1H (C6D6, 400 MHz) Ô: 0.93 (t, 3J= 7.1 Hz, 3H), 1.14 (s, 3H), 1.18 (s, 3H), 1.20 (s, 3H), 1.22-1.36 (m, 8H), 1.38 (s, 3H), 1.43 (s, 3H), 1.49-1.53 (m, 2H), 1.56 (s, 3H), 1.58-1.75 (m, 4H), 2.75-2.88 (m, 4H), 3.62 (t, 3J = 7.1 Hz, 2H), 3.84, 4.20 (ABq JAB= 17.3 Hz, 2H), 5.93 (d, 3J = 8.7 Hz, 1H), 6.23 (d, 3J = 16.3 Hz, 1H), 6.50 (d, 3J = 8.7 Hz, 1H), 6.84 (d, 2J = 2.2 Hz, 1H), 6.91 (dd, 3J = 8.8 Hz, 2J = 2.4 Hz, 1H), 7.28 (d, 3J = 16.3 15 Hz, 1H), 7.29 (dd, 3J = 8.2 Hz, 2J = 1.7 Hz, 1H), 7.40 (d, 2J = 1.7 Hz, 1H), 7.47 (s, 1H); RMN 13C (C6D6, 100 MHz) Ô: 14.0, 18.1, 22.8, 25.8, 26.0, 30.1, 30.0, 30.1, 30.3, 31.1, 31.4, 32.0, 32.0, 32.7, 36.9, 40.3, 40.6, 46.7, 47.1, 49.8, 75.0, 81.8, 102.5, 110.9, 112.0, 117.7, 118.0, 118.9, 121.5, 122.5, 123.0, 126.6, 126.9, 126.9, 128.3, 128.5, 129.4, 130.8, 131.1, 133.0, 136.3, 141.6, 143.4, 147.1, 152.6, 156.6; DEPT 135 (C6D6, 100 MHz) b CH2 20 nég.: 14.0, 18.1, 26.1, 30.2, 30.4, 31.1, 31.4 ; CH3, CH pos.: 22.8, 25.8, 30.1, 32.0, 40.3, 40.6, 46.7, 47.2, 75.0, 110.9, 118.0, 118.9, 122.9, 129.4, 130.8, 131.1, 133.0, 136.3; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 808.2 trouvé 808.1; 681.1 (30) [M-1]; Anal. calc. pour C41 H50BrI N202: C, 60.82; H, 6.22; N, 3.46 trouvé: C, 60.66; H, 5.84; N, 3.22. Exemples 3 à 13 - Synthèse des chromogène [1,3]spiroxazine non-symétrique 5a à 15a.
25 Le schéma réactionnel de la synthèse des composés 5a à 15a est représenté en figure 5, et les composés répondant à la formule générale (I) selon l'invention. La procédure générale de synthèse est la suivante: Dans la solution du composé 2 et les aldéhydes 5-15 (1 équivalent) dans éthanol anhydre (5 mL) est ajouté le TFA (4-5 équivalent). Le milieu réactionnel est laissé sous agitation à température ambiante ou au 3024730 14 reflux durant la nuit. Après évaporation du solvant le brut est solubilisé dans le CH2Cl2 et est lavé plusieurs fois avec H20 puis séché sur coton hydrophile et concentré. Purification du produit par colonne chromatographique sur silice ou sur alumine (activé avec 6% H20). Les composés chromogènes préparés répondent aux formules 5a à 15a. N 7a C6H13 C6H13 12a 0 5 13a 14a Composé 5a: (30 mg, 69%). RMN 1H (C6D6, 300 MHz) Ô: 1.05 (s, 3H), 1.38 (s, 3H), 2.43 (s, 6H), 3.95 (ABq, JAB = 17.1 Hz, 2H), 5.92 (d, 3J = 8.2 Hz, 1H), 6.09 (d, 3J = 15.9 Hz, 1H), 6.45-6.50 (m, 3H), 6.81 (d, 4J = 2.3 Hz, 1H), 6.90 (d, 3J = 15.9 Hz, 1H), 6.93 (dd, 3J = 10 8.6 Hz, 4J = 2.2 Hz, 1H), 7.28 (d, 3J = 8.8 Hz, 2H), 7.30 (dd, 3J = 8.2 Hz, 4J = 1.5 Hz, 1H), 7.41 (d, 4J = 1.4 Hz, 1H); RMN 13C (C6D6, 100 MHz) Ô: 18.1, 26.0, 39.5, 40.2, 49.6, 81.7, 102.4, 110.9, 112.1, 118.6, 118.7, 121.5, 124.2, 129.5, 130.8, 131.1, 136.1, 136.3, 141.6, 147.1, 150.6, 152.6 ; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 18.1, 26.0, 39.5, 110.9, 112.0, 112.1, 118.6, 118.7, 128.0, 129.5, 130.8, 131.1, 136.1, 136.3; CH2 nég.: 40.2; MS-El: m/z 15 (intensité, %) calc. pour [M]: 602.0 trouvé 602.0; 521.0 (30) [M-Br]; Anal. calc. pour C271-126BrIN20: C, 53.93; H, 4.36; N, 4.66 trouvé: C, 53.72; H, 4.18; N, 4.31.
3024730 15 Composé 6a: (35 mg, 33%). RMN 1H (CDCI3, 400 MHz) Ô: 1.17 (s, 3H), 1.47 (s, 3H), 4.43 (ABq, JAB= 17.3 Hz, 2H), 6.14 (d, 3J = 16.0 Hz, 1H), 6.38 (d, 3J = 8.0 Hz, 1H), 6.70 (d, 3J = 24.0 Hz, 1H), 6.69 (s, 1H), 6.70-6.09 (m, 8H), 7.12-7.17 (m, 2H), 7.23-7.25 (m, 4H), 7.38 (m, 2H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 18.4, 26.4, 29.7, 40.7, 49.9, 81.6, 7.35- 101.9, 5 110.9, 112.2, 119.1, 121.4, 121.7, 123.2, 124.6, 127.7, 129.3, 129.6, 130.8, 131.2, 135.5, 136.2, 141.4, 147.0, 147.4, 148.1, 152.4; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos. 18.1, 26.0, 110.9, 118.8, 121.9, 123.1, 123.7, 124.5, 127.8, 128.0, 129.3, 129.5, 130.8, 131.1, 135.4, 136.4; CH2 nég.: 40.2; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 724.1 trouvé 724.0; Anal. calc. pour C371-130BrIN20: C, 61.26; H, 4.17; N, 3.86 trouvé: C, 60.92; H, 3.82; N, 3.62.
10 Composé 7a: (23 mg, 32%). RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 1.21 (s, 3H), 1.50 (s, 3H), 4.46 (ABq, JAB= 17.1 Hz, 2H), 6.40 (d, 3J = 8.0 Hz, 1H), 6.43 (d, 3J = 16.2 Hz, 1H), 6.73 (d, 3J = 15 149.2; CH2 nég.: 40.7; Composé 8a: (36 mg, 48%). RMN 1H (CDCI3, 400 MHz) Ô: 1.17 (s, 3H), 1.48 (s, 3H), 3.96 (s, 5H), 4.23 (s, 2H), 4.34 (s, 2H), 4.44 (ABq, JAB = 17.2 Hz, 2H), 5.84 (d, 3J = 15.9 Hz, 20 1H), 6.37 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H), 6.54 (d, 3J = 15.9 Hz, 1H), 6.71 (d, 3J = 8.5 Hz, 1H), 7.16- 7.20 (m, 2H), 7.36-7.39 (m, 2H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 18.4, 26.3, 40.7, 49.3, 67.0, 67.4, 69.1, 69.4, 81.2, 81.5, 101.8, 110.8, 112.3, 119.2, 119.9, 121.6, 129.2, 130.8, 131.2, 134.7, 136.1, 141.3, 146.9, 152.5; DEPT 135 Ô: CH3, CH posi.: 18.4, 26.3, 67.0, 67.4, 69.1, 69.4, 77.2, 110.8, 119.2, 119.8, 129.2, 130.8, 131.2, 134.7, 136.1; CH2 nég. 25 40.7; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 664.9 trouvé 665.0, 586.0 (20) [M-Br]; Anal. calc. pour C29H25BrFeINO: C, 52.29; H, 3.78; N, 2.10 trouvé: C, 51.93; H, 3.52; N, 1.83. Composé 9a: (10 mg, 26 %). RMN 1H (C6D6, 400 MHz) Ô: 0.92 (s, 3H), 1.43 (s, 3H), 1.77 (s, 3H), 3.81 (ABq, JAB = 17.6 Hz, 2H), 5.82 (d, 3J = 8.2 Hz, 1H), 6.28 (d, 3J = 7.7 Hz, 1H), 6.41 (s, 1H), 6.40 (d, 3J = 24.8 Hz, 1H), 6.88 (d, 4J = 2.4 Hz, 1H), 6.92 (dd, 3J = 7.4 Hz, 4J 30 = 1.1 Hz, 1H), 6.94-7.02 (m, 7H), 7.30 (dd, 3J = 8.1 Hz, 4J = 1.7 Hz, 1H), 7.31-7.34 (m, 1H), 7.37 (d, 4J= 1.7 Hz, 1H); RMN 13C (C6D6,100 MHz) Ô: 13.2, 18.0, 25.4, 40.1, 49.2, 79.7, 80.5, 101.4, 110.6, 112.7, 119.2, 120.6, 120.8, 121.5, 122.4, 127.2, 129.1, 129.7, 130.3, 130.8, 131.1, 136.4, 140.6, 140.7, 140.8, 140.9, 141.1, 146.8, 152.6; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 13.2, 18.0, 25.4, 110.6, 119.2, 120.6, 120.8, 121.5, 127.2, 127.4, 128.0, 35 129.1, 129.7, 130.3, 130.8, 131.1, 136.4; CH2 nég.: 40.1; MS-El: m/z (intensité, %) calc. 8.5 Hz, 1H), 6.85 (d, 3J = 16.2 Hz, 1H), 7.16-7.21 (m, 2), 7.30-7.33 (m, 1H), 7.36-7.41 (m, 2H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô:18.5, 26.4, 40.7, 50.1, 81.9, 101.6, 111.0, 112.5, 119.0, 120.8, 120.9, 121.2, 123.8, 126.6, 129.4, 131.0, 131.2, 132.5, 134.0, 136.3, 136.9, 141.1, 146.8, 148.2, 142.2, 149.3, 152.2; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 18.5, 26.4, 111.0, 119.0, 120.9, 121.2, 123.9, 126.6, 129.4, 131.0, 131.2, 132.5, 134.0, 136.3, 136.9, 148.2, 3024730 16 pour [M]: 671.0 trouvé 671.0; Anal. calc. pour C34H27BrINO: C, 60.73; H, 4.05; N, 2.08 trouvé: C, 60.44; H, 3.77; N, 1.77. Composé 10a: La réaction est effectué dans le THF (38 mg, 38 %). RMN 1H (CDCI3, 400 MHz) Ô: 0.97 (t, 3J = 6.8 Hz, 3H), 0.99 (s, 3H), 1.14-1.23 (m, 6H), 1.31 (s, 3H), 1.48-1.55 5 (m, 2H), 2.53 (t, 3J = 7.6 Hz, 2H), 3.86 (ABq, JAB = 17.4 Hz, 2H), 5.88 (d, 3J = 8.2 Hz, 1H), 6.07 (d, 3J = 15.7 Hz, 1H), 6.41 (s, 1H), 6.43-6.44 (m, 1H), 6.47 (d, J = 3.4 Hz, 1H), 6.78 (d, J = 3.6 Hz, 1H), 6.81 (d, 4J = 2.4 Hz, 1H), 6.87 (d, 3J = 15.7 Hz, 1H), 6.92 (d, 4J = 2.4 Hz, 1H), 6.95 (d, J = 3.6 Hz, 1H), 7.29 (dd, 3J = 8.3 Hz, 4J = 1.7Hz, 1H), 7.38 (d, J = 1.7 Hz, 1H), RMN 13C (C6D6, 100 MHz) Ô: 13.9, 18.0, 22.5, 25.9, 28.6, 29.9, 30.0, 31.5, 40.1, 10 49.9, 82.0, 101.5, 110.9, 112.4, 118.6, 121.3, 123.0, 123.3, 123.9, 125.0, 129.6, 130.9, 131.1, 134.6, 136.4, 138.0, 138.9, 141.2, 145.9, 146.8, 152.2; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 13.9, 18.0, 25.9, 110.9, 118.6, 123.0, 123.3, 123.9, 125.0, 128.0, 128.5, 129.0, 129.6, 130.9, 131.1, 136.4; CH2 nég.: 22.5, 28.6, 30.0, 31.5, 40.1; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 731.0 trouvé 731.0; 650 (25) [M-Br]; Anal. calc. pour C33H33BrINOS2: C, 54.25; 15 H, 4.55; N, 1.92 trouvé: C, 54.04; H, 4.31; N, 1.72. Composé 11a: RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 0.88-0.91 (m, 3H), 1.18 (s, 3H), 1.46 (s, 3H), 1.29 (s, 3H), 1.60-1.72 (m, 6H), 2.79 (t, 3J = 7.6 Hz, 2H), Hz, 3.62 (q, 3J = 7.3 Hz, 2H), 4.43 (ABq, JAB = 17.2 Hz, 2H), 5.64 (s, 1H), 6.06 (d, 3J = 15.9 Hz, 1H), 6.37 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H), 6.67-6.69 (m, 2H), 6.82 (d, 3J = 13.0 Hz, 1H), 6.85 (s, 1H), 6.70-6.99 (m, 2H), 20 7.03 (d, 4J = 3.7 Hz, 1H), 7.14-7.16 (m, 1H), 7.18-7.19 (m, 1H), 7.34-7.36 (m, 1H), 7.38- 7.39 (m, 1H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 8.2, 14.1, 18.4, 22.6, 26.4, 28.8, 29.7, 30.2, 31.6, 32.0, 40.7, 50.1, 63.5, 81.8, 101.5, 110.9, 112.3, 119.0, 121.3, 123.2, 123.6, 124.6, 124.9, 128.4, 129.0, 129.4, 130.9, 131.2, 134.2, 135.0, 136.2, 137.1, 137.4, 139.4, 141.2, 145.9, 146.8, 152.2; (38 mg, 39-42 %). MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 811.0 25 trouvé 811.0; 732.0 (30) [M-Br]. Composé 12a: (37 mg, 48 %). RMN 1H (C6D6, 300 MHz) Ô: 0.87 (s, 3H), 1.29 (s, 3H), 3.84 (ABq, JAB= 17.2 Hz, 2H), 5.87 (d, 3J = 8.3 Hz, 1H), 6.12 (d, 3J = 15.8 Hz, 1H), 6.39 (d, 3J = 8.7 Hz, 1H), 6.53-6.59 (m, 2H), 6.66-6.68 (m, 1H), 6.78 (d, 4J = 2.4 Hz, 1H), 6.91 (dd, 3J = 8.6 Hz, 4J = 2.3 Hz, 1H), 6.92 (d, 3J = 15.8 Hz, 1H), 7.28 (dd, 3J = 8.3 Hz, 4J = 1.8 Hz, 1H), 30 7.36 (d, 4J = 2.4 Hz, 1H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 18.4, 26.3, 40.6, 50.0, 81.7, 101.5, 110.9, 112.3, 119.0, 121.3, 123.2, 125.3, 127.2, 127.6, 129.1, 129.4, 131.0, 131.2, 136.2, 140.8, 141.3, 146.8, 152.2; DEPT ô: CH3, CH pos.: 18.4, 26.3, 110.9, 119.0, 123.2, 125.3, 127.2, 127.6, 129.1, 129.4, 130.9, 131.2, 136.2; CH2 nég.: 40.6; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 564.9 trouvé 565.0; 484.0 (20) [M-Br]; Anal. calc. pour 35 C23H19BrINOS: C, 48.96; H, 3.39; N, 2.48 trouvé: C, 48.68; H, 3.12; N, 2.24.
3024730 17 Composé 13a: (43 mg, 41 %). RMN 1H (CDCI3, 400 MHz) Ô: 0.77-0.84 (m, 6H), 0.90-0.99 (m, 4H), 1.11-1.15 (m, 12H), 1.20 (s, 3H), 1.47 (s, 3H), 1.73-1.79 (m, 4H), 4.44 (ABq, JAB = 16.8 Hz, 2H), 6.03 (d, 3J = 15.7 Hz, 1H), 6.38 (d, 3J = 8.2 Hz, 1H), 6.68 (d, 3J = 8.4 Hz, 1H), 6.79 (s, 1H), 6.86 (d, 3J = 15.7 Hz, 1H), 6.91 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 7.16-7.19 (m, 3H), 5 135 Ô: CH3, CH pos: 14.1, 18.4, 26.4, 110.9, 119.0, 120.5, 121.7, 122.2, 125.6, 129.4, 130.2, 130.9, 131.2, 136.2; CH2 nég. : 22.6, 24.5, 29.7, 31.6, 37.5, 37.6, 40.6; MS-El: m/z 10 (intensité, %) calc. pour [M]: 827.1 trouvé 827.1; 746.1 (20) [M-Br]; Anal. calc. pour C40H45BrINOS2: C, 58.11; H, 5.49; N, 1.69 trouvé: C, 58.54; H, 6.04; N, 2.22. Composé 14a: RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 1.32 (s, 3H), 1.61 (s, 3H), 4.55 (ABq, JAB = 17.7 Hz, 2H), 6.44 (d, 3J = 8.2 Hz, 1H), 6.51 (s, 1H), 6.87 (d, 3J = 8.8 Hz, 1H), 7.20 (s, 1H), 7.28-7.29 (m, 1H), 7.41-7.44 (m, 2H), 7.88 (d, 3J = 15.8 Hz, 1H), 7.98-8.10 (m, 5H), 15 8.14 (s, 2H), 8.17-8.20 (m, 2H), RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 18.6, 26.5, 40.9, 49.9, 81.7, 102.0, 110.9, 112.5, 119.1, 121.6, 122.6, 124.0, 124.8, 124.9, 125.3, 125.5, 126.1, 127.1, 127.3, 127.7, 128.0, 128.4, 129.4, 130.4, 130.8, 131.0, 131.3, 131.4, 133.9, 136.3, 141.3, 147.0, 152.6; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 18.6, 26.5, 110.9, 119.1, 122.6, 142.0, 124.9, 125.3, 125.5, 126.1, 127.1, 127.3, 127.7, 128.0, 129.4, 131.0, 131.3, 133.9, 136.3; 20 CH2 nég.: 40.9; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 683.0 trouvé 683.0; 602.0 (30) [M-Br]; Anal. calc. pour C35H27BrINO: C, 61.42; H, 3.98; N, 2.05 trouvé: C, 61.95; H, 3.79; N, 1.69. Préparation du composé 15-I selon la figure 6: Le 9-formy1-1,1,7,7-tetramethy1-2,3,6,7- tetrahydro- /H,5H-pyrido [3,2,1-ij] quinoline (300 mg, 1.10 mmol) et le 4-iodoaniline (360 25 mg, 1.64 mmol) ont été placé dans un tube Schlenk et solubilisé dans l'éthanol anhydre (15 mL). Ensuite un crystal de p-TsOH est ajouté dans la solution. Le milieu réactionnel est laissé sous agitation à 95 °C durant la nuit. Après évaporation du solvant, le brut réactionnel est solubilisé dans le CH2Cl2 et lavé plusieurs fois avec H2O. La phase organique est séché sur coton hydrophile, concentré sur évaporateur et purifié sur 30 colonne chromatographique (SiO2, CH2Cl2/éther de pétrole: 7/3, v/v). Le produit est obtenu sous forme d'huile visqueuse qui solidifie à température ambiante pour donner un solide de couleur jaune (300 mg, 75 %). RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 1.27 (s, 6H), 1.49 (s, 6H), 1.71-1.79 (m, 4H), 3.18 (t, 3J = 5.6 Hz, 2H), 3.27 (t, 3J = 5.9 Hz, 2H), 6.96 (s, 1H), 6.98 (d, 3J = 8.7 Hz, 2H), 7.65 (d, 3J = 8.6 Hz, 2H), 8.34 (s, 1H), 13.87 (s, 1H); RMN 13C (CDCI3, 35 100 MHz) Ô: 28.4, 30.9, 31.8, 32.2, 36.3, 39.9, 47.1, 47.5, 89.0, 109.1, 114.6, 122.7, 123.0, 128.4, 138.2, 146.7, 149.0, 160.6, 161.6; IR-ATR (cm-1) y: 488, 818, 944, 1029, 7.34-7.38 (m, 2H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 14.0, 18.4, 22.6, 24.5, 26.4, 29.7, 31.6, 37.5, 37.6, 40.7, 50.1, 81.7, 101.8, 110.9, 112.2, 119.0, 120.5, 121.4, 121.7, 122.2, 125.6, 129.4, 130.2, 130.9, 131.1, 136.2, 136.7, 140.7, 141.4, 146.8, 152.3, 158.1, 158.8; DEPT 3024730 18 1216, 1309, 1514, 1576, 1619, 2854, 2926; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 474.1 trouvé: 474.0 (100); Anal. calc. pour C23H27IN20: C, 58.23; H, 5.74; N, 5.91 trouvé: C, 57.98; H, 5.39; N, 5.59; Préparation du Composé 15 : Le composé 15-I (200 mg, 0.42 mmol), le Pd(PPh3)2C12 (29 5 mg, 0.04 mmol) et le formiate de sodium (32 mg, 0.46 mmol) sont solubilisés dans le DMF anhydre (9 mL) dans un ballon bicol équipé d'un condenseur. Le mixte réactionnel est ensuite placé à 75 °C sous un flux continue de CO durant 3 heures. Par la suite le milieu réactionnel est laissé revenir à température ambiante. La phase organique est extraite dans le CH2Cl2 et lavé plusieurs fois avec H2O. Le produit est purifié par colonne 10 chromatographique sur silice avec CH2Cl2 et est récupéré sous forme d'huile visqueuse qui solidifie à température ambiante pour donner un solide jaune (111 mg, 70 %). RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 1.27 (s, 6H), 1.50 (s, 6H), 1.72-1.79 (m, 4H), 3.14 (t, 3J = 5.8 Hz, 2H), 3.23 (t, 3J = 6.1 Hz, 2H), 7.0 (s, 1H), 7.27 (d, 3J = 8.4 Hz, 2H), 7.81 (d, 3J = 8.4 Hz, 2H), 8.4 (s, 1H), 10.0 (s, 1H), 13.9 (s, 1H, OH); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 28.3, 30.7, 15 31.8, 32.2, 36.1, 39.7, 47.1, 47.5, 109.2, 114.4, 121.3, 123.1, 128.7, 131.2, 133.1, 147.3, 154.7, 161.2, 162.3, 191.2; MS-El: m/z (intensité, %) calc. pour [M]: 376.2 trouvé 376.2, Anal. calc. pour C24H28BrN2O2: C, 76.56; H, 7.50; N, 7.44 trouvé: C, 76.38; H, 7.32; N, 20 7.09. Composé 15a: RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) Ô: 1.27 (s, 12H), 1.50 (s, 6H), 1.71-1.79 (m, 4H), 3.18 (t, 2J = 6 Hz, 2H), 3.27 (t, 2J = 6 Hz, 2H), 4.44 (ABq, JAB = 17.4 Hz, 2H), 6.23 (d, 3J = 16.0 Hz, 1H), 6.39 (d, 3J = 8.1 Hz, 1H), 6.70 (d, 3J = 8.6 Hz, 1H), 6.77 (d, 3J = 16.0 Hz, 1H), 6.97 (s, 1H), 7.13-7.15 (m, 2H), 7.19 (d, 3J = 8.3 Hz, 2H), 7.35-7.39 (m, 4H), 8.38 (s, 1H), 14.07 (s, 1H); RMN 13C (CDCI3, 100 MHz) Ô: 14.1, 18.4, 19.8, 22.7, 26.4, 27.2, 30.3, 30.9, 31.8, 31.9, 32.2, 36.3, 39.9, 40.7, 47.0, 47.4, 50.0, 81.7, 101.8, 109.2, 110.9, 25 112.2, 114.6, 119.0, 121.0, 121.4, 122.7, 127.8, 128.4, 129.3, 129.7, 130.9, 131.2, 132.6, 135.6, 136.2, 141.4, 146.7, 147.0, 149.2, 151.3, 152.4, 160.8, 161.0; DEPT 135 Ô: CH3, CH pos.: 14.1, 18.4, 26.4, 28.4, 30.9, 110.9, 119.0, 121.0, 122.7, 127.8, 128.4, 129.3, 130.9, 131.2, 135.6, 136.2, 161.0 CH2 nég.:36.3, 39.9, 40.7, 47.0, 47.4. a) Caractéristiques photophysiques du composé 4 30 Le composé chromogène 4 en solution dans l'éthanol donne une couleur légèrement bleutée à la solution, ce qui indique que la solution comprend un mélange de composés dont le cycle non ouvert avec une petite quantité de molécule ouverte. Cet état de fait a pu être confirmé par RMN du proton Le spectre d'absorption représentée en figure 7a montre une faible bande vers 600 nm qui correspond à la forme ouverte du composé 35 photochromique. L'irradiation de la solution pendant 2 à 10 minutes, avec une lampe Xe 3024730 19 (500 Watts) déplace l'équilibre vers la forme ouverte, comme indiquée par l'intensité de la bande vers 600 nm et la réduction de celle à environ 300 nm. Le composé chromogène 4 en solution dans l'acétonitrile est incolore. Il n'y a pas de bande d'absorption vers 600 nm (cf. figure 7b). Cependant, l'irradiation UV provoque une 5 coloration immédiate de la solution en bleu foncé. L'apparition de la bande d'absorption à 600 nm après 2 minutes d'irradiation atteste de l'ouverture de cycle. Il n'y pas de changement de spectre après 4 minutes d'irradiation comparé au spectre après 2 minutes d'irradiation. La cinétique d'ouverture de cycle du composé 4 dans l'acétonitrile est donc rapide et l'équilibre est rapidement déplacé vers la forme ouverte du composé 10 photochromique qui est stabilisée dans un solvant polaire. La décoloration de la solution bleue est lente par voie thermiques et met plusieurs jours. En revanche la dissolution du composé chromogène 4 dans un solvant apolaire tel que l'éther diéthylique est incolore et son irradiation UV ne provoque pas de coloration ce qui indique probablement que la forme ouverte du composé photochromique n'est pas stable 15 dans un solvant apolaire et aprotique. b) Caractéristique acido-chromique du composé 4 Le clivage de la liaison [C-0] dans le cycle [1,3]oxazine du composé chromogène 4 peut également être réalisé lorsque le composé en solution dans l'acétonitrile et traité par de l'acide chlorhydrique (sous la forme de gaz). Le retour à la forme fermée est réalisée par 20 le traitement du composé dérivé phénol par une solution d'hydroxyde de tétraméthylammonium Me4NOH (cf. figure 8). Exemple 14 - Greffage d'un groupement donneur d'énergie sur le bromo et un groupement accepteur d'énergie sur l'iodo pour obtenir un composé [1,3]spiroxazine non-25 symétrique. Le schéma de synthèse est donné en figure 9. Composé 16: Deux couplages croisés successive de Sonogashira, catalysés au Palladium (II)/Cul ont permis d'obtenir le composé 16. RMN 1H (CDCI3, 300 MHz) en ppm : 0.88-0.93 (m, 6H), 1.20 (s, 3H), 1.26 (s, 6H), 1.30-1.36 (m, 8H), 1.39-1.43 (m, 4H), 30 1.48 (s, 6H), 1.54 (s, 6H), 1.57 (s, 6H), 1.65-1.79 (m, 8H), 2.81 (t, 3J = 7.6 Hz, 4H), 3.29- 3.32 (m, 2H), 3.38-3.42 (m, 2H), 4.57 (s, 2H), 6.51-6.59 (m, 3H), 6.67 (dd, 3J = 8.6 Hz, 4J = 2.6 Hz, 1H), 6.72 (d, J = 3.6 Hz, 2H), 6.99-6.70 (m, 1H), 7.05 (d, J = 3.6 Hz, 2H), 7.107.13 (m, 4H), 7.27-7.33 (m, 8H), 7.43-7.55 (m, 6H), 7.60-7.64 (m, 2H), 7.94 (s, 1H).
3024730 20 Exemple 15 - Greffage d'un groupement riche en densité électronique sur le groupement méthyle du composé 16 pour obtenir un composé [1,3]spiroxazine chromogène non-symétrique de type triade. Le schéma de synthèse est donné en figure 9.
5 Préparation du composé 17: Le composé 16 (15 mg, 0.009 mmol) et la Julolidine- aldéhyde 3 (27 mg, 0.075 mmol) sont solubilisés dans un mélangé de solvants distillés éthanol/acétonitrile/toluène (6 ml). Le TFA (7 pL, 0.095 mmol) est ensuite ajouté sous flux d'argon et le milieu réactionnel est placé au reflux pendant 1h30. Après évaporation des solvants, le brut réactionnel est solubilisé dans le dichlorométhane et lavé plusieurs fois 10 avec de l'eau. La phase organique est ensuite séchée sur Na2SO4 anhydre puis évaporé sous vide. La triade et enfin purifié sur colonne chromatographique sur silice (dichlorométhane/méthanol 1 à 4%) et par précipitation dans un mélange tetrahydrofurane/pentane (9 mg, 49%). RMN 1H (CDCI3, 400 MHz) en ppm : 0.88-0.92 (m, 9H), 1.28-1.34 (m, 24H), 1.40-1.43 (m, 8H), 1.48 (s, 3H), 1.49 (s, 3H), 1.53-1.57 (m, 16H), 15 1.66-1.81 (m, 14H), 2.81 (t, 3J = 7.6 Hz, 4H), 3.05-3.09 (m, 2H), 3.15 (t, 3J = 6.0 Hz, 2H), 3.31 (t, 3J = 6.0 Hz, 2H), 3.40 (t, 3J = 6.0 Hz, 2H), 3.54-3.64 (m, 2H), 4.47-4.51 (m, 2H), 6.05 (d, 3J = 16.5 Hz, 1H), 6.57-6.59 (m, 2H), 6.72 (d, J = 3.3 Hz, 2H), 6.78-6.81 (m, 1H), 6.97-7.01 (m, 2H), 7.05 (d, J = 3.6 Hz, 2H), 7.10 (d, J = 3.6 Hz, 2H), 7.12 (d, J = 3.6 Hz, 2H), 7.28-7.34 (m, 6H), 7.42-7.55 (m, 8H), 7.59-7.63 (m, 2H), 7.65-7.73 (m, 2H), 7.94 (s, 20 1H). ES-MS (m/z) : calculé 1889.89, trouvé 1890.89 [M+H]+. Ce composé 17 a été caractérisé par RMN du proton (figure 10) et pas spectrométrie de masse (figure 11). Caractéristiques spectroscopiques du composé 17 : Ce composé présente dans le THF trois bandes d'absorption ; autour de 740 nm pour l'accepteur d'énergie (le BODIPY, 25 bore-dipyrométhene), vers 380-450 nm pour l'accepteur d'énergie (partie vinyle du BODIPY) et le Boranil et, vers 340 nm pour la spiroxazine fermée, un spectre caractéristique est donné figure 12. Ce spectre d'absorption est caractéristique d'un chromogène fermé. En présence de trace d'acide une nouvelle transition électronique est observée autour de 600 nm. Cette transition est caractéristique de la forme ouverte du 30 chromogène comme observée précédemment dans les figures 7a et 7b. Un traitement basique de cette solution confirme la réversibilité du système et la parfaite superposition des spectres d'absorption avant le cycle traitement acide/traitement basique.
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Composé chromogène non-symétrique répondant à la formule générale (I) suivante : dans laquelle : - R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent un groupement alkyle, linéaire ou ramifié, de 1 à 12 atomes de carbone, ou représentent un groupe alcényle, alcynyle, aryle, alkylaryle, cycloalkyle, R1 et R2 pouvant éventuellement former un seul groupement pour former un groupement carbocyclique ou hétérocyclique de 5 à 10 atomes ; - Y1 est un halogène choisi parmi Cl, Br ou I; - Y2 est un halogène choisi parmi Cl, Br ou I; étant entendu que Y1 # Y2; et - X est un substituant donneur d'électrons choisi parmi les groupements de formules suivantes : -CH3 ou -HC=CH-R3 dans lesquels R3 représente un reste aromatique, éventuellement substitué et/ou polysubstitué, et comprenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes choisis parmi N, S et/ou O. - Z est un atome choisi parmi N, S, O.
- 2. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que R3 est un reste aromatique sélectionné dans le groupe formé par les restes aromatiques, possiblement condensés (notamment phényle, naphthyle, phénanthryle, anthracyle, les dérivés de chrysène, pyrène, tétracène, fluoranthène, coronène, benzo[a]anthracène), substitués ou non; les restes hétérocycliques aromatiques, possiblement condensés, substitués ou non tels que les restes du furane, substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en particulier le benzofurane et l'isobenzofurane), et les restes du pyrrole, substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en particulier l'indole et l'isoindole) et les restes du thiophène, 3024730 22 substitués ou non (possiblement condensés avec un ou plusieurs cycles benzéniques, en particulier le benzothiophène et le benzo[c]thiophène) et les restes de l'indazole, pyrazole, oxazole, isoxazole, thiazole, substitués ou non. 5
- 3. Composé selon la revendication 2, caractérisé en ce que R3 est le p- diméthylaminophényle 5/5a, la triphénylamine 6/6a, 2,2'-bipyridine 7/7a, férrocene 8/8a, 9-méthylanthracène 9/9a, 2-hexyl-bis-thiophène 10/10a, 2-hexyl-tristhiophène 11/11a, thiophène 12/12a, dihexyl-bis-thiophène fusionné 13/13a, pyrène 14/14a, boraniles 15/15a. 10
- 4. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que R3 est un reste hétérocyclique aromatique de type julolidine, éventuellement substitué. 15
- 5. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que R3 un composé organométallique choisi parmi les composés de type métallocènes, éventuellement substitué, et est préférentiellement un composé organométallique choisi parmi les composés de type ferrocène, éventuellement substitué. 20
- 6. Composé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent un groupement alkyle linéaire, de 1 à 12 atomes de carbone, et plus préférentiellement représentent un groupement méthyle. 25
- 7. Procédé de préparation d'un composé chromogène de type triade, dans lequel procédé a) on approvisionne un composé chromogène non-symétrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6; b) on réalise une substitution sélective du groupement Y1 par un substituant donneur d'énergie ou donneur d'électron, ou respectivement un substituant accepteur d'énergie ou accepteur d'électrons; et c) une étape de substitution sélective du groupement Y2 par un substituant accepteur d'énergie ou accepteur d'électrons (respectivement un substituant donneur d'énergie ou donneur d'électrons), et d) une étape de transformation du -CH3 en -HC=CH-R3 avec R3 étant un dérivé de la julolidine ou tout groupement R3 sélectionné dans le groupe formé par pdiméthylaminophényle 5/5a, triphénylamine 6/6a, 2,2'-bipyridine 7/7a, férrocene 3024730 23 8/8a, 9-méthylanthracène 9/9a, 2-hexyl-bis-thiophène 10/10a, 2-hexyl-tristhiophène 11/11a, thiophène 12/12a, dihexyl-bis-thiophène fusionné 13/13a, pyrène 14/14a, boraniles 15/15a. 5
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le substituant donneur d'énergie (ou d'électron) peuvent être biocompatibles et choisis parmis les xanthènes, acènes, cyanines, alexa, coumarines, squaraines, boron-dipyrromethènes, rhodamines, dansyles, perylènes, pyrènes, di ketopyrrolopyrroles, boraniles et complexes de métaux de transitions phosphorescents tel que le Ru, Os, Ir, Pt et Re; et le 10 substituant accepteur d'énergie est sélectionné parmi les xanthènes, cyanines, aza-boron-dipyrromethènes, rhodamines, porphyrines, phtalocyanines et subphtalocyanines, diketopyrrolopyrroles, boraniles étendus et complexes de métaux de transitions phosphorescents tels que le Ru, Os, Ir, Pt et Re. 15
- 9. Composé chromogène de type triade susceptible d'être obtenu par le procédé selon la revendication 7 ou 8.
- 10. Utilisation du composé chromogène de type triade selon la revendication 9 pour le stockage optique à haute densité, pour l'imagerie cellulaire, pour la signalétique 20 cellulaire et l'analyse biomédicale, ou en tant fonction logique moléculaire.
- 11. Milieu de stockage optique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composé photochromique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 ou 9.
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| ERHAN DENIZ ET AL: "Substituent Effects on the Photochromism of Bichromophoric Oxazines", JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, vol. 113, no. 19, 14 May 2009 (2009-05-14), pages 8491 - 8497, XP055156749, ISSN: 1932-7447, DOI: 10.1021/jp901494c * |
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| CN113880867A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-04 | 德州学院 | 一种可检测水中Cu2+、Zn2+分子传感器及应用 |
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