Contribution a l'Étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

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    06-Jun-2016

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<ul><li><p>B u l l . SOC. Chim. B e l g . vol.91/no 9 / 1 9 8 2 </p><p>CONTRIBUTION A L'ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE DERIVES DE L'ACIDE MERCAPTO-3 PYRIDINE CARBOXYLIQLE-2 PARTIE I : Etude polarographique de 1' iodure de m6thoxycarbonyl-2 m6thy-1-1 m6thyl- </p><p>thio-3 pyridinium, de 1' iodure de carboxy-2 m6thyl-1 m6thylthio-3 pyri- dinium, de l'iodure de mercapto-3 m6thoxycarbonyl-2 m6thyl-1 pyridinium </p><p>et de l'iodure de carboxy-2 mercapto-3 m6thyl-1 pyridinium </p><p>R. LEJEUNE*, J.L. VANDENBALC~, G.J. PATRIARCHE~ et C.L. LAPIERE= </p><p>W Aspirant F.N.R.S. - Institute de Pharmacie U.Lg. et U.L.B. 33 Institut de Pharmacie de l'Universit.6 Libre de Bruxelles </p><p>XM( </p><p>Campus Plaine - Bd. du Triomphe - C.P. 20516 - 1050 Bruxelles Institut de Pharmacie de l'Universit6 de Libge Rue Fusch - 4000 Lisge </p><p>Received : 10/02/1982 - Accepted : 18/08/1982 </p><p>ABSTRACT 2-methoxycarbonyl-l-methyl-3-methylthio-pyridinium iodide (Ia), 2-carboxy-1-methyl-3-me- </p><p>thylthio-pyridinium iodide (Ib) , 3-mercapto-2-methoxycarbonyl-1-methyl-pyrid~nium iodide (11,) and 2-carboxy-3-mercapto-1-methyl-pyridinium iodide (IIb) have been studied by recent electro- chemical techniques such as direct (DC), alternating current (AC), differential pulse polaro- graphy (DPP) and cyclic voltammetry. The influence of the pH has been observed and put in connection with the structure of the com- pounds studied. </p><p>phenomena that become evident only for the carboxycompound. The study of the influence of the concentration has permitted to set up the best conditions for the determination of these compounds by direct current (DC) and differential pulse polaro- </p><p>Cyclic voltammetry has permitted to differentiate 1, and Ib by the existence of reversible </p><p>graphy (DPP). </p><p>INTRODUCTION </p><p>Des travau ant6rieurs consacr6s 2 1'6tude des d6riv6s organiques soufr6s ( 1 4) ont montr6 l'int6rSt qu'il y avait B poursuivre dans cette voie. </p><p>L'acide mercapto-3 pyridine carboxylique-2 synth6tis6 par DELARGE ( 5 ) a montrk, l o r s d'essais pharmacologiques r6alis6s par DI TULLIO et al. (6) un pouvoir glucog6nkse. Cette propri6t6 nous a incite 2 entreprendre la synthkse de d6riv6s de m6thyla- tion selective ( 7 ) et d'en 6tudier les parametres 6lectrochimiques. Parmi ces compos6s, si l'iodure de carboxy-2 m6thyl-1 m6thylthio-3 pyridinium (5) et son es- ter mdthylique (I ) , ainsi que l'iodure de carboxy-2 mercapto-3 methyl-1 pyridinium (I1 ) et son ester m6thylique (I1 ) ne possbdent pas l'activitk m6dicamenteuse dgsirke, par contre, leur 6tude 6lectrochimique pr6sente un int6rSt certain du fait de leurs caract6ristiques chi- miques. Le composd (I,) ne possbde plus de fonction ais6ment "protonable" tandis que le com- pos6 (I ) posskde un 6quilibre acido-basique au niveau de la fonction carboxylique. Ces carac- tkistiques entrainent un comportement polarographique different en fonction du pH. Qumt aux compos6s (I1 ) et (I1 ) ils sont trbs proches des dew premiers cit6s si ce n'est l'absence du groupement m6thyle au niveau de la fonction soufr6e. Ce fait introduit un 6quilibre acide-base suppl6mentaire et confbre d'autre part 2 ce produit un pouvoir de complexation avec le mercure. </p><p>inhibiteur de la nee- </p><p>b </p><p>b </p><p>b </p><p>- 7 5 1 - </p></li><li><p>APPAREILLAGE ET REACTIFS </p><p>Les r s a c t i f s , l ' appare i l lage e t l e s parambtres polarographiques sont identiques 2 ceux d6cr i t s dans l e s publ icat ions ant6r ieures (8 ,12) , Toutefois, lorsque l ' e f f e t de nivellement de l ' a c i d i t 6 en so lu t ion aqueuse ne permet pas d'ob- </p><p>server une protonation complbte de l a substance 6tudi6e, nous avons u t i l i s 6 des so lu t ions d'a- </p><p>c ide sulfur ique de concentrations croissantes a t te ignant 6 augmente fortement e t n ' e s t plus proport ionnel le 2 la concentration en ions H'(9). C'est pour- quoi, il es t avantageux d ' u t i l i s e r la fonction d 'ac id i t6 H, de HAMMETI (10) qui rend compte du </p><p>pouvoir acide r 6 e l de t e l l e s solut ions. Les valeurs de H, u t i l i s 6 e s dans ce t r a v a i l sont c e l l e s fournies par PAUL e t LONG ( 1 1 ) pour l ' a c i d e sulfur ique. Dans l a s u i t e de ce t r a v a i l , nous assi- milerons l e s valeurs de H, de HAMMETT 2 des pH n6gat i fs . Quand la concentration en acide e s t in f6r ieure 2 0.5 M, la force ionique e s t a jus t6e 2 des valeurs proches de 0.5 par addi t ion de s u l f a t e de potassium. Dans la preparat ion de tou tes ces so lu t ions , l e mkthow6thanol 2 6t6 addition&amp; 2 une concentration de 4 8 . </p><p>8 M. Dans ces milieux, l ' a c i d i t 6 </p><p>COOCH, '1,) </p><p>1 ) Etude en fonction du pH e t du s igna l surimpos6. </p><p>Le polarogramme d'une solut ion 3. en d6po- l a r i s a n t e s t compos6 de vagues anodiques a t t r ibu6es 2 l ' an ion iodure e t de plusieurs vagues cathodiques pro- </p><p>dui tes par l a f rac t ion organique de la mol6cule. Seules l e s vagues cathodiques seront 6tudi6es dans ce t r a v a i l . Les courbes ElI2-pH d6termin6es entre pH-2 e t 9,5 sont reprdsent6es s u r la f igure 1 . </p><p>i i - 0 9 </p><p>0 2 4 8 8 PH </p><p>FIG. 1 : Variation du p o t e n t i e l </p><p>de demi-vague d ' l ' i o d u r e de m6- </p><p>thoxycarbonyl-2 m6thyl-1 m6thyl- </p><p>thio-3 pyridinium en fonction du </p><p>p ~ . Concentration 3. lo-' M. </p><p>I1 e x i s t e deux vagues de r6duc- </p><p>t i o n en t re pH-2 e t pH 5 s6par6es par 0,22 V. ( a e t b FIG. 1 ) . </p><p>A pH sup6rieur 2 5 . on observe la formation de t r o i s puis de quatre </p><p>vagues. En milieu t r b s acide, </p><p>ainsi qu'en mil ieu a l c a l i n , l e p o t e n t i e l de demi-onde e s t ind6- </p><p>pendant du pH. Ceci implique que le proton e s t exclu de l a reac t ion ou n'en cons t i tue pas 1'6- tape d6terminante. Toutefois, en t re pH 1 e t pH 7 , l e po ten t ie l de demi-onde de ces mGmes vagues s e d6place vers des valeurs plus negatives suivant w e pente de 43 mV/pH pour la premiere vague (a FIG. 1 ) e t de 49 mV/pH pour l a seconde (b FIG. 1 ) . Cet te var ia t ion permet de supposer que </p><p>- I 5 2 - </p></li><li><p>l a molecule subi t une protonation qui pr6cSde l e t r a n s f e r t blectronique. </p><p>La diminution de l ' i n t e n s i t 6 des vagues qui apparai t d8s que l e mil ieu s ' a l c a l i n i s e au- d e l i de pH 6.5 e s t l i 6 e 2 l ' appar i t ion de l 'onde $ -1.30 V ( c FIG. 1 ) . Quant 2 l a vague qui apparai t aux poten t ie l s l e s plus p o s i t i f s , (-0,84 V e n t r e pH 4,8 e t 9 ,3) ( d FIG. l ) , il s ' a g i t d'une vague dont l e p o t e n t i e l de demi-onde e s t deplace vers des valeurs pos i t ives par l a f o r t e </p><p>adsorption des substances produi tes par l a r6duction : l e deplacement de p o t e n t i e l e s t maximum </p><p>au-delb de pH 6-5 e t a t t e i n t d o r s 90 mV. Cet te autoinhibi t ion apparal't tres bien ?i l a f igure 2. </p><p>r </p><p>~ - _ _ - .08 - 0 9 -10 V u r E C S </p><p>FIG. 2 : Iodure de methoxycarbonyl- </p><p>2 methyl-1 msthylthio-3 pyridinium </p><p>2 pH 8.6. Inh ib i t ion de l a react ion cathodique. </p><p>Cet te adsorption in tense gtne </p><p>en out re l e s mesures coulomdtriques: </p><p>2 ces pH l e passage du courant est rapidement interrompu si l e poten- t i e 1 d 'e lec t ro lyse n ' a t t e i n t pas </p><p>-1.4 V. rendant impossible l a d6ter- mination de l a f rac t ion du courant </p><p>qui correspond ?i l a premibre e t 2 l a seconde r6duction. ( a e t b FIG. 1 1. La protonation qui s e manii'cste en mil ieu acide r6dui t quelque peu l ' importance de l ' adsorp t ion , mais c e t t e reduction n ' e s t cependant pas suf f i san te </p><p>pour permettre des determinations coulom6triques pr6cises , correspondant aux d e w vagues exis- </p><p>t a n t 2 ces pH. Le courant t o t a l mesur6 correspond 2 un 6change global de 4 Electrons. L'inten- s i t 6 polarographique des vagues de premisre e t seconde reduction &amp;ant sensiblement Bgale, nous avons consider8 que l a r6duction s ' e f f e c t u a i t en deux $tapes bielectroniques. Ces consta- </p><p>t a t i o n s d i f fe renc ien t nettement l ' iodure de m6thoxycarbonyl-2 m6thyl-1 m6thylthio-3 pyridinium </p><p>(Ia) de l ' iodure de m6thoxycarbonyl-5 methyl-1 methylthio-2 pyridinium 6tudi6 precedemment (8 ) . En e f f e t , ce dern ier compos6 s e r6dui t en une seule 6tape bielectronique 3 un p o t e n t i e l qui n ' e s t pas influence par l e s var ia t ions d 'ac id i t6 . </p><p>La tendmce 2 l ' adsorp t ion de l a vague qui apparal't 5 pH 4,8 ( d FIG. 1 ) a pu d t r e pr6cis6e par l a polarographie c lassique e t a l te rna t ive . Quant aux deux vagues v i s i b l e s en t re pH -2 e t 9 ,5 ( a e t b FIG. l ) , e l l e s var ien t proportionnellement 2 l a racine car ree de l a hauteur de l a co- </p><p>lonne de mercure e t l e p ic qu 'e l les fournissent en polarographie a l te rna t ive var ie proportion- </p><p>nellement $ l a racine carr6e de l a frsquence m a i s avec un re ta rd de 45' par rapport $ l a ten- s ion surimpos6e. I1 s ' a g i t donc de vagues de type faradaique correspondant 2 l a reduction du produit engage dans l a r6act ion. </p><p>Les voltammogrammes cycliques qui permettent l a mise en 6vidence de l ' i r r 6 v e r s i b i l i t 6 de la </p><p>react ion de l a premiere e t de l a seconde reduction ne permettent pas l a mise en evidence du </p><p>thiomethanol produit dans l a rgact ion, contrairernent aux observations effectu6es avec 1' iodure </p><p>de methoxycarbonyl-5 methyl-1 methylthio-2 pyridinium (8 ) . Toutefois , lorsque en mil ieu ac ide on effectue des e s s a i s coulom6triques </p><p>seconde &amp;duction, une l ib6ra t ion de thiom6thanol e s t observee. Ceci e s t l ' i n d i c e d'une d6gra- </p><p>dat ion des produi ts i s sus de l a react ion quadrielectronique. La production de plusieurs der ives </p><p>ins tab les rend a lga to i re tou te ident i f ica t ion des substances i ssues de l a r6act ion Sleetrochi- </p><p>mique. </p><p>des poten t ie l s in fkr ieurs 2 ceux correspondant ?i l a </p><p>- 7 5 3 - </p></li><li><p>b ) Etude en fonction de l a concentration </p><p>En milieu sulfur ique 2 M , l e dosage de l a substance e s t &amp; d i s a b l e en t re 1. 10-3M e t </p><p>2. lo-% tandis qu'en polarographie impulsionnelle d i f f 6 r e n t i e l l e l e dosage e s t possible en t re </p><p>1.10-3M e t i.10-7M, l a l i m i t e de d6tection s e s i tuant vers 5.10-8M ce qui correspond 3 16 ug / l . </p><p>B. Iodur_-d~ 2axb:q-g &amp; ~ h ~ l = l - m ~ t &amp; l - t &amp; i ~ - ~ Uxid-iGi? </p><p>0: SCH3 ( Ib) 1 ) Etude en fonction du pH e t du s igna l surimpos6. COOH Y+ En dehors des vagues anodiques d6j$ c i t 6 e s plus </p><p>haut, on re lsve aussi l a presence de vagues cathodi- </p><p>ques de l a f rac t ion organique de l a mol6cule. L ' inter- </p><p>pr6tat ion de l a f igure 3 qui repr6sente l e s var ia t ions de poten t ie l de demi-onde en fonction </p><p>du pH, r6vSle l ' e x i s t e n c e de deux vagues en t re pH -2 e t 8 , 5 t andis qu'entrepH 8 , 5 e t 12 une seule vague subsis te dont l e po ten t ie l de demi-onde n ' e s t plus influence par l a b a s i c i t 6 du mil ieu. </p><p>Cette vague t6moigne de l a r6duction du produit sous sa forme basique. En mil ieu acide, l e s </p><p>deux vagues 6voluent diffgremment. La deuxisme ( b FIG. 3) selon une pente de 57 mV par un i t6 pH tandis que l a premisre ( a FIG. 3) presente t r o i s pentes , respectivement nul le , 99 mV e t </p><p>41 mV par uni t6 pH (FIG. 3 ) . </p><p>CH3 1- </p><p>5 10 Pil I - 2 </p><p>FIG. 3 : Variat ion du poten t ie l de demi-vague </p><p>de l ' i o d u r e de carboxy-2 m6thyl-1 m6thylthio-3 </p><p>pyridinium en fonction du pH. Concentration : </p><p>3. I O - ~ M . </p><p>La vague pr6sente en mil ieu a l c d i n </p><p>( b FIG. 3) = -1,3 V ) qui correspond 2 l a rdduction de l a forme basique de l a mol6- cule , e s t contr616e par l a d i f fus ion comme l e </p><p>montre 1 ' 6tude des paramkres polarographiques. Cette vague d i s p a r a i t quaid l e mil ieu e s t aci- </p><p>d i f i 6 (pH 2 8,5) au p r o f i t de l a vague de premisre r6duction signal6e plus haut. Les </p><p>deux vagues sont contr616es par l a diffusion. </p><p>Cependant, en polarographie a l t e r n a t i v e , il </p><p>e s t possible de mettre en evidence une composante d'adsorption non n6gligeable qui augmente </p><p>quand l ' a c i d i t 6 croEt. Ce courant emptche d ' a i l l e u r s l a separat ion des courants de l a premibre </p><p>e t de l a seconde r6duction. </p><p>En voltamm6trie cyclique e t en milieu a l c a l i n , on observe un p ic i r r6vers ib le contr616 </p><p>par l a diffusion du d6polarisant. La mult ipl icat ion des balayages ne met pas en evidence un </p><p>p ic correspondant au thiomethanol. Quana l e mil ieu devient acide, on observe l a formation de deux pics dont l e contr6le par l a diffusion n ' e s t que p a r t i e l come en t h o i g n e l e manque de </p><p>proport ionnal i t6 en t re l a racine carr6e de l a v i tesse de balayage e t l a hauteur de p ic . </p><p>- 7 5 4 - </p></li><li><p>2 ) Etude en fonction de l a concentration </p><p>Des consid6rations pr6c6dentes il ressofi que c ' e s t en mil ieu a l c a l i n que l ' adsorp t ion e s t l a moins intense. Aussi, nous avons effectu6 1 '6tude en fonction de l a concentration b pH </p><p>10. On constate que : entre 1.10-4M e t 1.10% l e poten t ie l de demi-onde ne var ie pas e t que </p><p>la r6ponse obtenue est proport ionnel le h l a concentration. Cet te derniere concentration const i - t u e l a l i m i t e de d6tect ion pour l e s deux m6thodes (DC e t DPP) 2 ce pH e t correspond 2 0,31 mg par l i t re En mil ieu sulfur ique 2 M, il e s t encore possible de rechercher des quant i t6s d ix f o i s plus fa ib les par polarograpkie impulsionnelle d i f f 6 r e n t i e l l e . </p><p>1 ) Etude en fonction du pH e t du s igna l surimpos8. </p><p>Dans l a zone des pH inf6r ieurs 2 12, l e polaro- </p><p>gramme pr6sente des vagues anodiques e t cathodiques C H 3 1 - respectivement dues d'une p a r t h l ' a n i o n iodure e t au </p><p>groupement mercapto- e t d ' a u t r e p a r t au noyau h6t6rocyclique. La vague anodique de l ' i o n thio- </p><p>l a t e n ' e s t jamais rgsolue e t s e superpose 2 c e l l e s de l ' i o n iodure dans l e domaine des concen- t r a t i o n s accessibles . Pour c e t t e ra i son , il n ' a pas 6t6 possible d'en e f fec tuer une 6tude d6- </p><p>t a i l l 6 e . Quant aux vagues cathodiques, e l l e s sont v i s i b l e s , pour l a premibre en t re pH -2 e t </p><p>pH 12 e t pour l a deuxieme ent re pH 0 e t 9. La premiere vague s e s i t u e 2 -0,60 V en t re pH -2 e t </p><p>0 puis 6volue jusqu'h - 1 , l O V h pH 8 , valeur qui s e maintient en t re pH 8 e t 9 . Cet te 6volution </p><p>s e produit suivant deux pentes , l a premisre de 81 mV par uni t6 pH e t l a deuxibme de 55 mV/pH. L a deuxisme vague n 'apparai t qu 'entre pH 0 e t 9 . E l le prgsente un poten t ie l de demi-palier con- </p><p>s t a n t e t 8gal b -0,925 V en t re pH 0 e t 2 , s qui 6volue ensui te selon une pente de 55 mV/pH jus- qu'b pH 8 pour s e s t a b i l i...</p></li></ul>