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1
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET
POPULAIRE MINISTERE DE LrsquoENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET
DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MENTOURI
-FACULTE DES SCIENCES EXACTES -DEPARTEMENT DE CHIMIE-
CONSTANTINE
Ndeg drsquoordre helliphellip
Seacuterie helliphelliphelliphelliphellip
Meacutemoire
Preacutesenteacute agrave
UNIVERSITE MENTOURI DE CONSTANTINE
Pour lrsquoobtention du grade de
MAGISTER
Speacutecialiteacute Chimie Analytique et Physique
Option Electrochimie Organique
Par
ISSAAD FATIMA ZOHRA
Etude eacutelectrochimique des
deacuterives ortho- nitro pheacutenyle
aceacutetique Soutenue le31 062009 devant le jury composeacute de
Mr B KEBABI Preacutesident
Professeur agrave lrsquouniversiteacute Mentouri de Constantine
MrCMOUATS Rapporteur
Professeur agrave lrsquouniversiteacute Mentouri de Constantine
MrAFIALA Examinateur
Maitre de Confeacuterences agrave lrsquouniversiteacute Mentouri de Constantine
Mlle S GHIZELLAOUI Examinatrice
Maitre de Confeacuterences agrave lrsquouniversiteacute Mentouri de Constantine
2
Deacutedicaces
A mes chers parents
A mes sœurs Malika Soumia
A mes fregraveres Raouf Ahmed
A toute ma famille
3
Remerciements Ce travail a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire de Chimie Moleacuteculaire du
controcircle de lrsquoEnvironnement et de Mesures Physico-chimiques
Je tiens agrave remercier vivement monsieur C Mouats pour avoir encadreacute
ce travail avec tant de compeacutetence et drsquoenthousiasme Je lui suis tregraves
reconnaissante drsquoavoir eacuteteacute disponible et de srsquoecirctre impliqueacute pendant ces
deux anneacutees
Monsieur B Kebabi me fait lrsquohonneur de preacutesider le jury je lrsquoen remercie
vivement
Mlle S Ghizellaoui et monsieur A FIALA ont bien voulu juger ce travail
qursquoil me soit permis de leur adresser mes tregraves sincegraveres remerciements
Qursquoil me soit eacutegalement permis de remercier lrsquoensemble des membres de
lrsquoeacutequipe du laboratoire (S Merzouki ABouchama NMouats)
Je ne puis qursquoassocier agrave ces remerciements mes collegravegues et amies
rencontreacutes au cours de ces sept anneacutees drsquoeacutetude Qursquoil me soit permis de
les remercier un agrave un pour leur preacutesence dans les bons comme dans les
mauvais moments
Un grand merci agrave mes amies (Kaltoum Hayet Sarah Razika Souad
Hada Asma Lamia Samira Wahida) pour les bons moments passeacutes
et agrave venir Et bien sucircr Je tiens agrave remercier lrsquoensemble de ma famille
(Malika Soumia Raouf Midou) pour la bonne humeur et la non moins
bonne ambiance pendant nos repas familiaux
Je terminerai en adressant toute ma gratitude agrave mes parents qui ont
toujours cru en moi et mrsquoont soutenue pendant toutes ces anneacutees
Merci agrave toushellip
4
INTRODUCTIONGENERALEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8
LA PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre1 TECHNIQUES UTILISEES
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 LA POLAROGRAPHIE 12
I11 POLAROGRAPHIE TRADIONNELLE 12
I12 POLAROGRAPHIE A TROIS ELECTRODES 13
IMPORTANCE DE MERCURE 14
I13 INFLUENCE DES PHENOMENES INTERFACIAUX 16
I131PHENOMENES DrsquoADSORPTION 16
I132 MAXIMA POLAROGRAPHIQUE 16
I114 ANALYSE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE 16
I115 APPLICATIONS EN CHIMIE ORGANIQUE 17
I2 LA VOLTAMMETRIE CYCLIQUE 18
I21 PRINCIPE 18
I22 APPAREILLAGE 19
LrsquoELECTRODE DE TRAVAIL
LELECTRODE DE REFERENCE
LrsquoELECTRODE AUXILIAIRE
I23 VOLTAMMETRIE CYCLIQUE ULTRARAPIDE 19
II Meacutethodes spectroscopiques
SPECTROSCOPIE INFRAROUGE 21
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 23
Chapitre 2 LrsquoOBTENTION DES HETEROCYCLES
AROMATIQUE NITRES
INTRODUCTION 25
LA REDUCTION CATALYTIQUE 25
2 LA REDUCTION CHIMIQUE 26
3 LA REDUCTION ELECTROCHIMIQUE 29
31 A PARTIR DE LA FONCTION CARBONYLE 29
32 A PARTIR DE LA FONCTION CARBOXYLE 31
33 A PARTIR DE LA FONCTION NITRILE 34
34 DESHYDRATATION 36
4 LA CYCLISATION RADICALAIRE 37
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 39
5
Chapitre 3 INTERET DES DERIVES DES
HETEROCYCLES AROMATIQUES
INTRODUCTION 35
I INDOLE
I1 OXINDOLE (INDOLINO2-ONE) 41
I 2 METHYLE INDOLE 43
I 3 ISATINE (INDOLINE-23-DIONES) 44
INDOLE COMPOSE NATUREL 44
1 TRYPTOPHANE 45
2 INDOLE-3-CARBINOL 47
3 AUXINE (ACIDE INDOLE 3-ACETIQUE) AIA 47
4 INDOCARBAZOLE 48
II QUINOLEINE 48
SYNTHESES ET INTERET THERAPEUTIQUE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 51
LA PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 4 ETUDE ELECTROCHIMIQUE
I SYNTHESES DES PRODUITS DE DEPART 53
I1 ACIDE 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETIQUE 53
I2 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 54
I3 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 55
I4 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 56
I5 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 57
I6 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 57
II MANIPULATION 58
II1 CELLULE ELECTRODES ET POTENTIOSTAT 58
II2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 59
II21 ACIDE 2-NITRO PHENYLE ACETIQUE 59
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II22 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 62
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II23 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 65
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II24 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 69
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
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24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
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(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
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an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
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94
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95
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96
An
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an
s le
KB
r
2
Deacutedicaces
A mes chers parents
A mes sœurs Malika Soumia
A mes fregraveres Raouf Ahmed
A toute ma famille
3
Remerciements Ce travail a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire de Chimie Moleacuteculaire du
controcircle de lrsquoEnvironnement et de Mesures Physico-chimiques
Je tiens agrave remercier vivement monsieur C Mouats pour avoir encadreacute
ce travail avec tant de compeacutetence et drsquoenthousiasme Je lui suis tregraves
reconnaissante drsquoavoir eacuteteacute disponible et de srsquoecirctre impliqueacute pendant ces
deux anneacutees
Monsieur B Kebabi me fait lrsquohonneur de preacutesider le jury je lrsquoen remercie
vivement
Mlle S Ghizellaoui et monsieur A FIALA ont bien voulu juger ce travail
qursquoil me soit permis de leur adresser mes tregraves sincegraveres remerciements
Qursquoil me soit eacutegalement permis de remercier lrsquoensemble des membres de
lrsquoeacutequipe du laboratoire (S Merzouki ABouchama NMouats)
Je ne puis qursquoassocier agrave ces remerciements mes collegravegues et amies
rencontreacutes au cours de ces sept anneacutees drsquoeacutetude Qursquoil me soit permis de
les remercier un agrave un pour leur preacutesence dans les bons comme dans les
mauvais moments
Un grand merci agrave mes amies (Kaltoum Hayet Sarah Razika Souad
Hada Asma Lamia Samira Wahida) pour les bons moments passeacutes
et agrave venir Et bien sucircr Je tiens agrave remercier lrsquoensemble de ma famille
(Malika Soumia Raouf Midou) pour la bonne humeur et la non moins
bonne ambiance pendant nos repas familiaux
Je terminerai en adressant toute ma gratitude agrave mes parents qui ont
toujours cru en moi et mrsquoont soutenue pendant toutes ces anneacutees
Merci agrave toushellip
4
INTRODUCTIONGENERALEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8
LA PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre1 TECHNIQUES UTILISEES
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 LA POLAROGRAPHIE 12
I11 POLAROGRAPHIE TRADIONNELLE 12
I12 POLAROGRAPHIE A TROIS ELECTRODES 13
IMPORTANCE DE MERCURE 14
I13 INFLUENCE DES PHENOMENES INTERFACIAUX 16
I131PHENOMENES DrsquoADSORPTION 16
I132 MAXIMA POLAROGRAPHIQUE 16
I114 ANALYSE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE 16
I115 APPLICATIONS EN CHIMIE ORGANIQUE 17
I2 LA VOLTAMMETRIE CYCLIQUE 18
I21 PRINCIPE 18
I22 APPAREILLAGE 19
LrsquoELECTRODE DE TRAVAIL
LELECTRODE DE REFERENCE
LrsquoELECTRODE AUXILIAIRE
I23 VOLTAMMETRIE CYCLIQUE ULTRARAPIDE 19
II Meacutethodes spectroscopiques
SPECTROSCOPIE INFRAROUGE 21
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 23
Chapitre 2 LrsquoOBTENTION DES HETEROCYCLES
AROMATIQUE NITRES
INTRODUCTION 25
LA REDUCTION CATALYTIQUE 25
2 LA REDUCTION CHIMIQUE 26
3 LA REDUCTION ELECTROCHIMIQUE 29
31 A PARTIR DE LA FONCTION CARBONYLE 29
32 A PARTIR DE LA FONCTION CARBOXYLE 31
33 A PARTIR DE LA FONCTION NITRILE 34
34 DESHYDRATATION 36
4 LA CYCLISATION RADICALAIRE 37
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 39
5
Chapitre 3 INTERET DES DERIVES DES
HETEROCYCLES AROMATIQUES
INTRODUCTION 35
I INDOLE
I1 OXINDOLE (INDOLINO2-ONE) 41
I 2 METHYLE INDOLE 43
I 3 ISATINE (INDOLINE-23-DIONES) 44
INDOLE COMPOSE NATUREL 44
1 TRYPTOPHANE 45
2 INDOLE-3-CARBINOL 47
3 AUXINE (ACIDE INDOLE 3-ACETIQUE) AIA 47
4 INDOCARBAZOLE 48
II QUINOLEINE 48
SYNTHESES ET INTERET THERAPEUTIQUE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 51
LA PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 4 ETUDE ELECTROCHIMIQUE
I SYNTHESES DES PRODUITS DE DEPART 53
I1 ACIDE 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETIQUE 53
I2 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 54
I3 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 55
I4 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 56
I5 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 57
I6 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 57
II MANIPULATION 58
II1 CELLULE ELECTRODES ET POTENTIOSTAT 58
II2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 59
II21 ACIDE 2-NITRO PHENYLE ACETIQUE 59
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II22 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 62
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II23 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 65
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II24 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 69
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
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Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
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1970Ed Masson et Cie
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
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KB
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94
An
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Spectre
IR d
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95
An
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Spectre
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r
96
An
nexe 5
Spectre
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mid
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an
s le
KB
r
3
Remerciements Ce travail a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire de Chimie Moleacuteculaire du
controcircle de lrsquoEnvironnement et de Mesures Physico-chimiques
Je tiens agrave remercier vivement monsieur C Mouats pour avoir encadreacute
ce travail avec tant de compeacutetence et drsquoenthousiasme Je lui suis tregraves
reconnaissante drsquoavoir eacuteteacute disponible et de srsquoecirctre impliqueacute pendant ces
deux anneacutees
Monsieur B Kebabi me fait lrsquohonneur de preacutesider le jury je lrsquoen remercie
vivement
Mlle S Ghizellaoui et monsieur A FIALA ont bien voulu juger ce travail
qursquoil me soit permis de leur adresser mes tregraves sincegraveres remerciements
Qursquoil me soit eacutegalement permis de remercier lrsquoensemble des membres de
lrsquoeacutequipe du laboratoire (S Merzouki ABouchama NMouats)
Je ne puis qursquoassocier agrave ces remerciements mes collegravegues et amies
rencontreacutes au cours de ces sept anneacutees drsquoeacutetude Qursquoil me soit permis de
les remercier un agrave un pour leur preacutesence dans les bons comme dans les
mauvais moments
Un grand merci agrave mes amies (Kaltoum Hayet Sarah Razika Souad
Hada Asma Lamia Samira Wahida) pour les bons moments passeacutes
et agrave venir Et bien sucircr Je tiens agrave remercier lrsquoensemble de ma famille
(Malika Soumia Raouf Midou) pour la bonne humeur et la non moins
bonne ambiance pendant nos repas familiaux
Je terminerai en adressant toute ma gratitude agrave mes parents qui ont
toujours cru en moi et mrsquoont soutenue pendant toutes ces anneacutees
Merci agrave toushellip
4
INTRODUCTIONGENERALEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8
LA PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre1 TECHNIQUES UTILISEES
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 LA POLAROGRAPHIE 12
I11 POLAROGRAPHIE TRADIONNELLE 12
I12 POLAROGRAPHIE A TROIS ELECTRODES 13
IMPORTANCE DE MERCURE 14
I13 INFLUENCE DES PHENOMENES INTERFACIAUX 16
I131PHENOMENES DrsquoADSORPTION 16
I132 MAXIMA POLAROGRAPHIQUE 16
I114 ANALYSE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE 16
I115 APPLICATIONS EN CHIMIE ORGANIQUE 17
I2 LA VOLTAMMETRIE CYCLIQUE 18
I21 PRINCIPE 18
I22 APPAREILLAGE 19
LrsquoELECTRODE DE TRAVAIL
LELECTRODE DE REFERENCE
LrsquoELECTRODE AUXILIAIRE
I23 VOLTAMMETRIE CYCLIQUE ULTRARAPIDE 19
II Meacutethodes spectroscopiques
SPECTROSCOPIE INFRAROUGE 21
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 23
Chapitre 2 LrsquoOBTENTION DES HETEROCYCLES
AROMATIQUE NITRES
INTRODUCTION 25
LA REDUCTION CATALYTIQUE 25
2 LA REDUCTION CHIMIQUE 26
3 LA REDUCTION ELECTROCHIMIQUE 29
31 A PARTIR DE LA FONCTION CARBONYLE 29
32 A PARTIR DE LA FONCTION CARBOXYLE 31
33 A PARTIR DE LA FONCTION NITRILE 34
34 DESHYDRATATION 36
4 LA CYCLISATION RADICALAIRE 37
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 39
5
Chapitre 3 INTERET DES DERIVES DES
HETEROCYCLES AROMATIQUES
INTRODUCTION 35
I INDOLE
I1 OXINDOLE (INDOLINO2-ONE) 41
I 2 METHYLE INDOLE 43
I 3 ISATINE (INDOLINE-23-DIONES) 44
INDOLE COMPOSE NATUREL 44
1 TRYPTOPHANE 45
2 INDOLE-3-CARBINOL 47
3 AUXINE (ACIDE INDOLE 3-ACETIQUE) AIA 47
4 INDOCARBAZOLE 48
II QUINOLEINE 48
SYNTHESES ET INTERET THERAPEUTIQUE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 51
LA PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 4 ETUDE ELECTROCHIMIQUE
I SYNTHESES DES PRODUITS DE DEPART 53
I1 ACIDE 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETIQUE 53
I2 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 54
I3 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 55
I4 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 56
I5 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 57
I6 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 57
II MANIPULATION 58
II1 CELLULE ELECTRODES ET POTENTIOSTAT 58
II2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 59
II21 ACIDE 2-NITRO PHENYLE ACETIQUE 59
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II22 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 62
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II23 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 65
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II24 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 69
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
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Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
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Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
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KB
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93
An
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Spectre
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4
INTRODUCTIONGENERALEhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8
LA PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre1 TECHNIQUES UTILISEES
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 LA POLAROGRAPHIE 12
I11 POLAROGRAPHIE TRADIONNELLE 12
I12 POLAROGRAPHIE A TROIS ELECTRODES 13
IMPORTANCE DE MERCURE 14
I13 INFLUENCE DES PHENOMENES INTERFACIAUX 16
I131PHENOMENES DrsquoADSORPTION 16
I132 MAXIMA POLAROGRAPHIQUE 16
I114 ANALYSE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE 16
I115 APPLICATIONS EN CHIMIE ORGANIQUE 17
I2 LA VOLTAMMETRIE CYCLIQUE 18
I21 PRINCIPE 18
I22 APPAREILLAGE 19
LrsquoELECTRODE DE TRAVAIL
LELECTRODE DE REFERENCE
LrsquoELECTRODE AUXILIAIRE
I23 VOLTAMMETRIE CYCLIQUE ULTRARAPIDE 19
II Meacutethodes spectroscopiques
SPECTROSCOPIE INFRAROUGE 21
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 23
Chapitre 2 LrsquoOBTENTION DES HETEROCYCLES
AROMATIQUE NITRES
INTRODUCTION 25
LA REDUCTION CATALYTIQUE 25
2 LA REDUCTION CHIMIQUE 26
3 LA REDUCTION ELECTROCHIMIQUE 29
31 A PARTIR DE LA FONCTION CARBONYLE 29
32 A PARTIR DE LA FONCTION CARBOXYLE 31
33 A PARTIR DE LA FONCTION NITRILE 34
34 DESHYDRATATION 36
4 LA CYCLISATION RADICALAIRE 37
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 39
5
Chapitre 3 INTERET DES DERIVES DES
HETEROCYCLES AROMATIQUES
INTRODUCTION 35
I INDOLE
I1 OXINDOLE (INDOLINO2-ONE) 41
I 2 METHYLE INDOLE 43
I 3 ISATINE (INDOLINE-23-DIONES) 44
INDOLE COMPOSE NATUREL 44
1 TRYPTOPHANE 45
2 INDOLE-3-CARBINOL 47
3 AUXINE (ACIDE INDOLE 3-ACETIQUE) AIA 47
4 INDOCARBAZOLE 48
II QUINOLEINE 48
SYNTHESES ET INTERET THERAPEUTIQUE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 51
LA PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 4 ETUDE ELECTROCHIMIQUE
I SYNTHESES DES PRODUITS DE DEPART 53
I1 ACIDE 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETIQUE 53
I2 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 54
I3 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 55
I4 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 56
I5 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 57
I6 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 57
II MANIPULATION 58
II1 CELLULE ELECTRODES ET POTENTIOSTAT 58
II2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 59
II21 ACIDE 2-NITRO PHENYLE ACETIQUE 59
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II22 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 62
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II23 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 65
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II24 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 69
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
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quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
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KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
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r ph
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yliq
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an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
5
Chapitre 3 INTERET DES DERIVES DES
HETEROCYCLES AROMATIQUES
INTRODUCTION 35
I INDOLE
I1 OXINDOLE (INDOLINO2-ONE) 41
I 2 METHYLE INDOLE 43
I 3 ISATINE (INDOLINE-23-DIONES) 44
INDOLE COMPOSE NATUREL 44
1 TRYPTOPHANE 45
2 INDOLE-3-CARBINOL 47
3 AUXINE (ACIDE INDOLE 3-ACETIQUE) AIA 47
4 INDOCARBAZOLE 48
II QUINOLEINE 48
SYNTHESES ET INTERET THERAPEUTIQUE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 51
LA PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 4 ETUDE ELECTROCHIMIQUE
I SYNTHESES DES PRODUITS DE DEPART 53
I1 ACIDE 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETIQUE 53
I2 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 54
I3 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 55
I4 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 56
I5 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 57
I6 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 57
II MANIPULATION 58
II1 CELLULE ELECTRODES ET POTENTIOSTAT 58
II2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 59
II21 ACIDE 2-NITRO PHENYLE ACETIQUE 59
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II22 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DrsquoETHYLE 62
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II23 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE METHYLE 65
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II24 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETATE DE PHENYLE 69
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
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quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
6
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II25 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETONITRILE 73
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
II26 2-(2-NITRO PHENYLE) ACETAMIDE 76
ETUDE POLAROGRAPHIQUE
ETUDE VOLTAMMETRIQUE
III INTERPRETATIONS DES RESULTATS 79
III1 LrsquoACIDE ET LE PHENYLE ACETATE 79
III2 LrsquoESTER ETHYLIQUE ET METHYLIQUE 81
III3 LES DERIVES NITRILE ET AMIDE 82
REFERENCES 85
CONCLUSION GENERALE 86
ANNEXES
RESUMES
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
7
INTRODUCTION
GENERALE
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
8
Leacutelectrochimie organique agrave plus de soixante dix ans pendant lesquels
de nombreuses eacutetudes ont eacuteteacute entreprises [1] Cependant ces travaux
nont pas donneacute lieu agrave des applications industrielles aussi
importantes que dans le domaine de lrsquoeacutelectrochimie inorganique
Lrsquoeacutelectrochimie des groupements fonctionnels est une meacutethode de
synthegravese des articles reacutecents enveloppent les reacuteactions les plus
importantes soit pour la reacuteduction cathodique ou lrsquooxydation
anodique [2]
En geacuteneacuterale la reacuteduction eacutelectrochimique de ces composeacutes est
influenceacute par plusieurs facteurs pH la nature de lrsquoeacutelectrode la
nature de lrsquoeacutelectrolyte la concentration du reacuteactant la tempeacuterature
[3]
Nous avons envisageacute lrsquoeacutetude eacutelectrochimique des deacuteriveacutes ortho-nitro
pheacutenyle aceacutetique de formules
R
NO2
R COOH COOEt COOMe COOPh CN CONH2
Trois produits ont eacuteteacute deacutejagrave syntheacutetiseacute et eacutetudieacute eacutelectro chimiquement
(polarographie eacutelectrolyse) [4]
La reacuteduction de ces heacuteteacuterocycles azoteacutes conduits geacuteneacuteralement agrave des
cycles agrave 5 et agrave 6 chainons par la formation drsquoune liaison CN ou drsquoune
liaison CO
Les heacuteteacuterocycles formeacutes peuvent servir dans plusieurs domaines
surtout en pharmacologie
Le meacutemoire est diviseacute en quatre chapitres
Le premier expose les meacutethodes eacutelectrochimiques et spectroscopiques
neacutecessaires agrave la compreacutehension du travail reacutealiseacute le deuxiegraveme
enveloppe quelques travaux sur lrsquoobtention des heacuteteacuterocycles
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
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(1995)
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1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
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[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
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Paris (1971)
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
yliq
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KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
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an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
9
aromatiques agrave partir de diffeacuterentes meacutethodes et le troisiegraveme est
consacreacute agrave lrsquointeacuterecirct des produits en pharmacie biologiehellip
Le quatriegraveme chapitre expose la synthegravese des produits de deacutepart les
appareils utiliseacutes les reacutesultats et la discussion
Dans la conclusion finale nous donnons les principaux reacutesultats
obtenus
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
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[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
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[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
10
Reacutefeacuterences bibliographique
[1] R Milcent Chimie organique heacuteteacuterocyclique Chap 7 France
(1983)
[2] a) Nielsen M F Utley Reductive coupling in Organic
Electrochemistry 4th Edition pp 795-882 New York 2001 (b)
Little RD Schwaebe MK Electrochemical Cyclization at the
Cathode 185 1-48 Springer Berlin (1996) c) Moeller K D
Synthetic applications of anodic electrochemistry Tetrahedron 56
9527 (2000)
[3] A J Fry laquo The Chemistry of Amino Nitroso and Nitro compounds
and Related Groups raquo pp 319-337 (1996)
[4] WBOUKHEDENNA et CMOUATS a) laquo Etude Electrochimique des
deacuteriveacutes du 2-nitro Benzyle raquo V egravemes Journeacutees Nationales de Chimie 11-
13 Nov2001 (CONSTANTINE 2001) b) laquo Etude Electrochimique du
deacuteriveacute 2-nitro phegravenyle aceacutetonitrile raquo VIegraveme Journeacutees Nationales de
Chimie 13-14 Avril 2004 (CONSTANTINE 2004) c) laquo Etude analytique
de lrsquoacide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique dans le milieu acide sulfuriqueraquo 2egraveme
seacuteminaire national de chimie 18 et19 mai 2004 (TEBESSA 2004)
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
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[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
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[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
11
Meacutethodes
eacutelectrochimiques
amp
Spectroscopiques
Chapitre I
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
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24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
JSchlessinger Science Vol 276 no 5314 pp 955 9 May 1997
[4] Z Chen P J Merta NLin SK Tahir P Kovar H LSham and H Zhang A-432411 a
novel indolinone compound that disrupts spindle pole formation and inhibits human cancer
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
preacutesents dans les fromages agrave pacircte molle et agrave croucircte laveacutee LE LAIT Ndeg 531-532Janvier-Fevrier (1974)
[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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[7] Renne Milcent laquo Chimie Organique Heacuteteacuterocyclique raquo Chap 7 France (2003)
[8] A C Badin-Larcon CBerthet D A Blanchard LCleacutement Les Nouvelles Scientifiques
Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
Boeck Universiteacute (1994)
[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
cancer Octobre 2001
[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
12
Ce chapitre est consacreacute aux techniques eacutelectrochimiques et
spectroscopiques drsquoanalyse Dans la premiegravere partie nous
introduisons les techniques eacutelectrochimiques polarographie et
voltammeacutetrie cyclique
Dans la deuxiegraveme partie nous faisons un bref rappel sur la technique
spectroscopique de lrsquoinfrarouge
I Meacutethodes eacutelectrochimiques
I1 Polarographie
La meacutethode eacutelectrochimique connue sous le nom de
laquo polarographie raquo a son origine dans un travail publieacute en 1922
par Iaroslav Heyrovsky sous le titre laquo Electrolyse avec une
cathode de mercure raquo
Cette meacutethode permet drsquoeacutetudier les relations entre le potentiel et
lrsquointensiteacute De faccedilon geacuteneacuterale elle permet de connaitre les
substances qui en solution peuvent ecirctre reacuteduites ou oxydeacutees agrave
la surface drsquoune eacutelectrode Les constituants de la solution sont
selon la polariteacute de la tension appliqueacutee soit reacuteduits soit oxydeacutes
agrave des potentiels caracteacuteristiques permettant drsquoidentifier les
espegraveces
I11 Polarographie tradionnelle
Pour obtenir des courbes intensiteacute-potentiel avec une eacutelectrode
immergeacutee dans une solution dilueacutee drsquoespegraveces
eacutelectrochimiquement actives Heyrovsky et Shikata In Mendhan
et al 2006 [1] ont conccedilu un appareil en utilisant une goutte de
mercure remplaceacutee de faccedilon continue en tant qursquoeacutelectrode
indicatrice et comme contre-eacutelectrode un fil de platine lrsquoappareil
fut appeleacute laquo polarographe raquo Les courbes qui dans lrsquoappareil
drsquoHeyrovsky eacutetaient enregistreacutees par proceacutedeacute polarographique
sont les laquo polarogrammes raquo Fig1
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
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[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
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Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
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[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
13
Fig1 modegravele de polarogramme
Lrsquoeacutelectrode de mercure agrave goutte tombantes est ici la cathode et
la contre-eacutelectrode lrsquoanode [1]
I12 Polarographie agrave trois eacutelectrodes
Le premier polarographe a eacuteteacute construit en 1925 Depuis de
nombreux appareils ont eacuteteacute mis agrave la disposition des utilisateurs de la
meacutethode
Parmi ces diffeacuterents appareils on utilise la polarographie agrave trois
eacutelectrodes qui comme plusieurs polarographes reacutecents permet un
controcircle potentiostatique du potentiel de lrsquoeacutelectrode de mercure
Dans ce montage lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence doit ecirctre placeacutee aussi preacutes
que possible de lrsquoeacutelectrode indicatrice afin que la reacutesistance de la
solution entre les deux eacutelectrodes soit la plus faible possible Ce
dispositif offre de plus lrsquoavantage que pratiquement aucun courant ne
traverse lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Fig2
La tension appliqueacutee entre lrsquoeacutelectrode indicatrice et lrsquoeacutelectrode de
reacutefeacuterence est donneacutee par la relation
Eind - Eref = Ei plusmn vt
Avec
Eref potentiel de lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
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[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
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yliq
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an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
14
v vitesse de balayage des potentiels
Le signe plusmn indique que le balayage peut se faire dans le sens
anodique ou cathodique agrave partir drsquoun potentiel initial Ei
Fig2 scheacutema drsquoun appareil eacuteleacutementaire [2]
Importance du mercure
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky la polarographie preacutesente
une meacutethode typique agrave cause de son eacutelectrode agrave goutte de
mercure qui est diffeacuterente de toutes les autres eacutelectrodes
indicatrices solides
Cette eacutelectrode permet des reacuteductions agrave des potentiels tregraves
neacutegatifs par rapport agrave une eacutelectrode de reacutefeacuterence usuelle comme
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacute en KCl un autre avantage
important du mercure crsquoest que chaque goutte preacutesente une
nouvelle eacutelectrode
Lrsquoeacutelectrode agrave goutte de mercure (EGM) est reacutealiseacutee agrave partir drsquoun
tube capillaire de verre de faible diamegravetre interne (10-4 agrave 10-5 m)
et dont la longueur varie en regravegle geacuteneacuterale de 5 agrave 20 cm
Le tube capillaire est prolongeacute par un tuyau souple et un
reacuteservoir de dimension suffisante pour que lrsquoeacutecoulement du
mercure au cours de lrsquoexpeacuterience nrsquoaffecte pas le niveau
La hauteur usuelle de la colonne est comprise entre 30 et 70 cm
compteacutee agrave partir du sommet du capillaire Fig2 [2]
La polarographie avec une EGM est beaucoup plus inteacuteressante dans
les reacuteactions cathodiques la limitation de cette eacutelectrode en milieu
neutre ou basique et avec un eacutelectrolyte-support bien choisi peut
atteindre un potentiel de -35 VECS
Enfin avant drsquoeffectuer une mesure polarographique la solution agrave
eacutetudier est purgeacutee au moyen drsquoun gaz inerte (N2 Ar) afin drsquoeacuteliminer
lrsquooxygegravene dissous Ceci est neacutecessaire car lrsquooxygegravene qui est preacutesent en
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
mechanisms VCH raquo (1993)
[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
15
concentration relativement grande (environ 3x10-4 M en solution
satureacutee avec lrsquoair) est eacutegalement eacutelectroactif (Fig 3) Leacutelectro-
reacuteduction de loxygegravene donne deux vagues de reacuteduction successives agrave
lrsquoeacutelectrode de Hg (correspondant agrave la reacuteduction de O2 en H2O2 agrave E ~ -
01 V vs AgAgClKCl satet de H2O2 en H2O agrave E ~ -09 V vs
AgAgClKCl sat successivement) qui peuvent masquer les signaux
des composeacutes agrave analyser
Fig3 Courbes scheacutematiques de deacutepolarisation du solvant O2 et H+
sur eacutelectrode drsquoHg [2]
Le Tableau 1 preacutesente quelques limites selon le solvant utiliseacute
Tableau 1 Limites cathodiques drsquoutilisation de certains solvants avec
EGM [2]
solvant Electrode de
reacutefeacuterence
Electrolyte
support
Vel de reacutef
Eau ECS KCl -21
meacutethanol ECS PTBA -25
Ac aceacutetique ECS PTEA -17
AN AgAgCl LiClO4 -35
DMSO ECS PTEA -28
PTBA perchlorate de teacutetra butyle ammonium
PTEA perchlorate de teacutetra eacutethyle ammonium
AN aceacutetonitrile
DMSO dimeacutethylsulfoxide
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
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[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
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Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
16
I13 Influence des pheacutenomegravenes interfaciaux
I131 Pheacutenomegravenes drsquoadsorption
Lorsqursquoune eacutelectrode plonge dans une solution lrsquointerface liquide -
solide peut ecirctre assimileacutee agrave une troisiegraveme phase elle attire des
substances dont lrsquoaccumulation agrave ce niveau modifie les reacuteactions
drsquoeacutechange entre lrsquoeacutelectrode et lrsquoeacutelectrolyte
Pour simplifier nous pouvons distinguer deux cas
Lrsquoadsorption des substances chimiquement eacutelectro-actives
(deacutepolarisant ou produit formeacute par la reacuteaction eacutelectrochimique)
[3]
Lrsquoadsorption agrave lrsquoeacutelectrode drsquoune substance tensio- active non
eacutelectro reacuteductible
La substance tensio-active peut ecirctre introduite intentionnellement
en solution (cas des suppresseurs de maxima par exemple) mais
elle peut aussi ecirctre un des composeacutes de la solution tampon ou du
solvant [4] [5]
I132 Maxima polarographique
Les courbes polarographiques preacutesentent assez souvent des
deacuteformations drsquoallures diverses Ces deacuteformations sont groupeacutees
sous le nom de maximas
Expeacuterimentalement elles sont lieacutees agrave des mouvements de la couche
de solution en contact avec la goutte
On peut les supprimer ou reacuteduire leur importance en ajoutant
une petite quantiteacute de suppresseur de maximum
Parmi ces suppresseurs on cite certains colloiumldes tels que la
geacutelatine les colorants ou les deacutetergents comme le Triton X-100
Cependant quand on utilise ces additifs il faut eacuteviter une
concentration trop eacuteleveacutee qui pourrait supprimer le courant de
diffusion normal On considegravere que des concentrations de geacutelatine
entre 0002 et 01 suffisent tandis que le Triton X-100 est utiliseacute
entre 0002 et 0004 [1]
I114 Analyse quantitative et qualitative
Un des avantages de la polarographie classique est drsquooffrir la
possibiliteacute drsquoobserver des processus deacutecrits ci-dessus pour une
large gamme de produits
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
mechanisms VCH raquo (1993)
[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
17
Cette technique peut nous servir dans le domaine de lrsquoanalyse
qualitative car les valeurs du potentiel de demi-vague permettent
de caracteacuteriser une espegravece reacuteductible dans un milieu deacutefini Tandis
qursquoen analyse quantitative lrsquoapplication de cette meacutethode est
fondeacutee sur la formule qui relie lrsquointensiteacute du courant de diffusion
limite agrave la concentration du composeacute qui se reacuteduit [2] Drsquoapregraves la
formule drsquoILKOVIC
I l = 607 104 n m023 Z16 D12 C
n nombre drsquoeacutelectrons participant agrave la reacuteduction
Z dureacutee de vie de la goutte (s)
m0 la masse de la goutte (g)
D coefficient de diffusion (cm2sec-1)
C concentration du composeacute reacuteductible en solution (mole cm-3)
Pour deacuteterminer les concentrations on utilise souvent soit les
courbes drsquoeacutetalonnage eacutetablies en traccedilant la hauteur de vague en
fonction de la concentration soit la meacutethode des additions drsquoun eacutetalon
[1]
Des expeacuteriences peuvent ecirctre reacutealiseacutees pour une gamme drsquoeacutechantillons
dans le double but de deacuteterminer agrave la fois la nature et la quantiteacute de
lrsquoespegravece eacutelectro active preacutesente
On trouvera plusieurs applications dans les comptes-rendus deacutetailleacutes
pouvant ecirctre fournis par les fournisseurs drsquoappareil [6]
I115 Application en chimie organique
Au contraire des espegraveces avec des groupes fonctionnels stables
(alcanes) les composeacutes nitreacute aromatiques peuvent se reacuteduire sur
une eacutelectrode de
mercure dans plusieurs milieux on trouve dans le Tableau 2 une
liste des potentiels de demi-vague de quelques moleacutecules [3]
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
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Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
18
Tableau 2 Potentiels de demi-vague pour des composeacutes organiques
Composeacutes
Milieu usuel VECS
Nitro meacutethane
Nitro eacutethane
Tampon de Clark et Lubs pH=6
-085
-088
Nitro1-butane
Nitro2-butane Nitro1-butanol-2
Methoxy1-nitro-2
butane
Tampon de Mac
Ilvaine pH=7
-083
-085 -082
-081
Nitro benzegravene o-nitro pheacutenol
m-nitro pheacutenol
p-nitro pheacutenol
Dinitro-24 pheacutenol
Acide o-nitro benzoiumlque
Acide m-nitro
benzoiumlque
Acide p-nitro benzoiumlque
Tri nitro toluegravene
AN anhydre
-109 -050
-053
-064
-042 -070
-053
-052
-047
-025 -038 -053
I2 La voltammeacutetrie cyclique
I21 Principe
Cette meacutethode est tregraves voisine de la preacuteceacutedente
Le balayage de potentiel seffectue initialement de la mecircme maniegravere
mais arriveacute au potentiel final il est inverseacute et le demi-cycle retour
est effectueacute agrave une vitesse v qui peut ecirctre eacutegale ou diffeacuterente de celle
v du demi-cycle aller Au retour on effectue loxydation des produits
de reacuteduction formeacutes agrave laller
En voltampeacuteromeacutetrie cyclique le potentiel est mesureacute entre
leacutelectrode de reacutefeacuterence et leacutelectrode de travail et le courant est
mesureacute entre leacutelectrode de travail et la contre-eacutelectrode Ces
donneacutees sont ensuite exploiteacutees pour tracer le graphe de lintensiteacute
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
mechanisms VCH raquo (1993)
[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
19
(i) en fonction du potentiel (E) Comme le montre la forme de la
Fig4 le balayage qui sensuit produit un pic de courant pour tous
les analytes qui peuvent ecirctre reacuteduits dans lintervalle de potentiel
du balayage Le courant saccroit lorsque le potentiel atteint le
potentiel de reacuteduction de lanalyte puis chute lorsque la
concentration de lanalyte est en baisse autour de la surface de
leacutelectrode Lorsque le potentiel appliqueacute est inverseacute il atteindra le
potentiel de reacute oxydation du produit formeacute lors de la premiegravere
reacuteaction de reacuteduction et produit un courant de polariteacute inverseacutee
lors du balayage suivant Le pic doxydation aura de maniegravere
usuelle une forme similaire au pic de reacuteduction Par conseacutequent
linformation sur le potentiel redox et les proportions de composeacutes
obtenus lors de la reacuteaction eacutelectrochimique [7]
La distance pic-agrave-pic ΔE (en V) est en fait directement lieacutee au
nombre drsquoeacutelectrons transfeacutereacutes dans la reacuteaction reacuteversible
ΔE = Epa-Epc = 006n
Lrsquoamplitude des deux vagues deacutepend partiellement de la
concentration de lrsquoespegravece impliqueacutee elle deacutepend aussi drsquoautres
facteurs comme la vitesse de balayage
Fig4 modegravele drsquoun voltamogramme
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
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24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
20
I22 Appareillage
Lrsquoeacutelectrode de travail est celle dont la surface sert de site pour la
reacuteaction de transfert drsquoeacutelectrons et est donc le cœur de tous les
systegravemes voltammeacutetriques Les eacutelectrodes de travail les plus
utiliseacutees en voltammeacutetrie sont
eacutelectrodes de Hg sous deux geacuteomeacutetries diffeacuterentes eacutelectrode
agrave goutte de Hg pendante (HMDE Hanging Mercury Drop
Electrode) eacutelectrode agrave film de Hg (MFE Mercury Film
Electrode) Fig5
les eacutelectrodes solides formeacutees pour la plupart de meacutetaux
nobles ou de carbone vitreux
La nature de lrsquoeacutelectrode de travail sera choisie principalement en
fonction de son domaine de polarisation [2]
Leacutelectrode de reacutefeacuterence est le deuxiegraveme composant-cleacute de toute
cellule voltammeacutetrique Elle possegravede un potentiel speacutecifique et
constant ce qui permet drsquoimposer un potentiel preacuteciseacutement
deacutefini agrave lrsquoeacutelectrode de travail Ceci est important eacutetant donneacute
que le potentiostat ne permet de controcircler que la diffeacuterence de
potentiel imposeacute entre deux eacutelectrodes Les eacutelectrodes de
reacutefeacuterence les plus utiliseacutees sont
lrsquoeacutelectrode au calomel satureacutee (ECS) HgHg2Cl2KClsat EECS=
0241V
lrsquoeacutelectrode au chlorure drsquoargent satureacutee AgAgClKClsat
EAgAgClCl-=0199V (T= 25degC)
Lrsquoeacutelectrode auxiliaire est usuellement en platine ou en carbone
La solution contient le solvant un eacutelectrolyte inerte en grande
concentration pour assurer le flux de courant dans la solution par
transport de ses ions et le composeacute agrave analyser (deacutepolariseur) qui
subit la reacuteaction redox
Drsquoun point de vue pratique le choix de lrsquoeacutelectrolyte-support reacutepond
agrave un certains nombre de critegraveres parmi lesquels [8]
Lrsquoabsence de reacuteactiviteacute chimique
Une faible eacutelectroactiviteacute lrsquoanion ou le cation doivent eacutetre
difficilement oxydables et reacuteductibles dans le solvant utiliseacute
Une grande solubiliteacute dans le solvant utiliseacute
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
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1970Ed Masson et Cie
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[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
Magazine Pharmacorama ed France 10 Feacutevrier 2004
[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
Biochem Pharmacol 72 1714ndash23 (2006)
[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
21
Figure5 appareil eacuteleacutementaire de voltammeacutetrie [8]
123 Voltammeacutetrie cyclique ultra rapide
Les ultra microeacutelectrodes ont permis un bond de plusieurs ordres de
grandeurs de la vitesse de balayage en voltammeacutetrie cyclique car le
terme de chute ohmique est consideacuterablement diminueacute Par ce
proceacutedeacute on peut atteindre des vitesses de balayages supeacuterieures agrave 2
MVs ce qui correspond agrave des temps caracteacuteristiques de seulement
quelques dizaines de nanosecondes Lanalyse des potentiels de pic
permet de deacuteterminer le potentiel standard Edeg la constante de
transfert eacutelectronique ks ainsi que le coefficient de transfert [9]
II Meacutethode spectroscopique
Pour identifier les composeacutes de deacutepart nous avons utiliseacute une seule
technique lrsquoinfrarouge
Spectroscopie infrarouge
Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement
eacutelectromagneacutetique dune longueur donde supeacuterieure agrave celle de la lumiegravere visible (400-700ηm) mais plus courte que celle des micro-
ondes (50μm-30cm)
La reacutegion du spectre eacutelectromagneacutetique peut ecirctre diviseacutee en trois domaines principaux le proche IR lrsquoIR moyen et lrsquoIR lointain mais la
reacutegion la plus importante se situe agrave la deuxiegraveme reacutegion entre 25 et 25
μm (de 4000 agrave 400 cm-1)
Les spectres IR trouvent leur origine dans lrsquoexistence de diffeacuterents
modes de vibrations et de rotation drsquoune moleacutecule ces vibrations
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
mechanisms VCH raquo (1993)
[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
22
appartiennent agrave deux modes lrsquoeacutelongation (eacutetirement de liaison dans
lrsquoaxe de liaison) et la deacuteformation (deacuteplacement perpendiculaire agrave lrsquoaxe
de liaison)
Les spectres drsquoabsorption en IR peuvent ecirctre utiliseacutes pour identifier
des composeacutes purs ou pour deacutetecter et identifier des impureteacutes [1]
On trouve dans la figure6les bandes caracteacuteristiques des spectres
drsquoanalyse infrarouge Geacuteneacuteralement on peut diviser le spectre en deux
sections
La section de droite (lt1500 cm-1) est appeleacutee empreinte digitale
parce quelle comprend agrave un tregraves grand nombre de bandes aux
formes varieacutees Si toutes les bandes de cette reacutegion se
retrouvent dans deux spectres IR (aux mecircme positions et intensiteacutes relatives) on peut conclure quil sagit de spectres
drsquoun mecircme composeacute
La nature des bandes qui se retrouvent dans cette reacutegion du
spectre reacutevegravele peu dinformations structurelles
La section de gauche (gt1500 cm-1) comporte la plupart des
bandes qui sont caracteacuteristiques de groupes fonctionnels La
preacutesence ou labsence de bandes pour les liens C=O O-H NH
C=C C-C C-N et NO2 est geacuteneacuteralement eacutevidente et procure une
information structurelle importante Il est aussi souvent inutile danalyser de faccedilon tregraves deacutetailleacutee les absorptions CH vers 3000
cm-1 puisque presque tous les composeacutes organiques ont des
absorptions dans cette reacutegion [10]
Fig6 Bandes caracteacuteristiques en analyse IR
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
[3] RPointeau J Bonastre laquo Eleacutements de polarographie raquo Paris
1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
(1962)
[6] Both Metrohm Ltd CH-9101 Herisan Switzerland and EG amp
GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
Tome2 Ed Masson et Cie Paris (1993)
[8] KGrosser laquo Cyclic Voltametry Simulation and Analysis of reaction
mechanisms VCH raquo (1993)
[9]CAmatore E Maisonhaute GSimonneau J Electro anal Chem 486 141-155 (2000)
[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
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VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
23
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] Mendhan Denney Barnes Thomas laquo Analyse chimique
quantitative de Vogel raquo 6eme ed Paris (2006)
[2] OVittori laquo Meacutethodes eacutelectrochimiques Polarographie raquo
Techniques de lingeacutenieur Analyse et caracteacuterisation Paris France
(1995)
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1970Ed Masson et Cie
[4] M Person Thegravese Dijon 1964
[5] CNReiley et WStumn Progress in polarography- edited by
PZuman et IMKolthoff interscience Publishers 81 New York
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GPrinceton Applied Research Provide free Applications notes
[7] BTreacutemillon laquo Electrochimie Analytique et reacuteactions en solution raquo
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[10] Seyhan Ege dans Organic Chemistry Structure and Reactivity
4egraveme Eacuted Houghton Mifflin Company New York (1999)
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
24
Lrsquoobtention des
heacuteteacuterocycles
aromatique nitreacutes
Chapitre II
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
25
INTRODUCTION
Il existe un nombre consideacuterable de travaux concernant les deacuteriveacutes
nitreacutes aromatiques [12] (et refciteacutees)
Il nous semble utile de rappeler ici quelques exemples
La nature de lrsquoheacuteteacuterocycle et le nombre de ses chainons varie avec le
proceacutedeacute utiliseacute et les conditions opeacuteratoires
1 La reacuteduction en presence drsquoun catalyseur
Cette proceacutedure peut nous conduire soit agrave des heacuteteacuterocycles agrave 5 ou
agrave 6 chainons
Baxter et Swan [3] ont utiliseacute lrsquohydrogeacutenation catalytique sur des
composeacutes nitro aromatiques pour avoir des quinolinones des
indoles ou un meacutelange des deux On prend comme exemple le
composeacute qui se transforme en quinolinone quand lrsquohydrogeacutenation
se passe dans un milieu acide
NO2O
NH2
Quinolinone
N
OH
C(NH2)CHOOH
1-hydroperoxy-3-(2-nitrophenyl)prop-1-en-2-amine
milieu acide
Lrsquooxime 2-nitro phenyl pyruvate eacutethyle dans une solution eacutethanolique et un excegraves de Pt donne un meacutelange de lrsquoindole 2-carboxylate et la
quinolinone [3]
NO2
N OH
COOC2H5
NH
O
C2H5O
O
NH2
N
OH
palladium charcoal
(Z)-methyl 2-(hydroxyimino)-3-(2-nitrophenyl)propanoate 2-ethoxy-1-(1H-indol-2-yl)ethanone
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
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[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
26
2 La reacuteduction chimique
Drsquoapregraves Munshi Kohl et Desouza [4] on peut preacuteparer lrsquoindole
par une reacuteduction du 2-nitro pheacutenyl cyanaceacutetate drsquoeacutethyle avec le
zinc et lrsquoacide aceacutetique
(E)
(Z)
NO2
CN
COOC2H5
R
N
R
COOC2H5
NH2
ZnAcOH
80-100deg4 hrs
ZnAcOH
15-28deg4hrs
COOC2H5
NH2N
OH
ethyl 2-amino-1-hydroxy-1H-indole-3-carboxylate
R
Par cette proceacutedure on peut avoir un heacuteteacuterocycle agrave 7chainons
[5] agrave partir du 2-nitro benzoyl chloride et apregraves plusieurs reacuteactions successives on obtient le 4-phenyl-2H-14-
benzodiazeacutepine-35(1H 4H) dione
NO2
COCl
C6H5NH2
(C2H5)3N
NO2
CONHC6H5
H2 PbO
NH2
CONHC6H5
BrCH2CO2C2H5
CONHC6H5
NHCH2CO2C2H5
1NaOH
2 CH3COOH
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
27
NHCH2COOH
CONHC6H5
DCLL(Z)
N
(Z)
(Z)
O
N
C6H5
O
(1Z5aZ)-4-phenyl-4H-benzo[e][14]diazepine-35(6H9H)-dione
Drsquoapregraves la synthegravese de Reissert la cyclisation en indole est
spontaneacutee [5] lrsquoortho nitro toluegravene reacuteagit avec une moleacutecule
drsquooxalate drsquoeacutethyle en preacutesence drsquoeacutethylate de potassium ce qui est
faciliteacute par le caractegravere eacutelectro attracteur du groupe nitro
Apregraves acidification ce groupe est reacuteduit en amine
CH3
NO2
EtOK
(Et2O-EtOH)
CH2
NO2
-EtO-
EtO O
OEtO
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
28
H2C
NO2
COOC2H5
O
EtOK
NO2
COOC2H5
OK
AcOH H2 Pt
NH2
COOC2H5
O
NH
H
OH
CO2C2H5
-H2O
NH CO2C2H5
ethyl 1H-indole-2-carboxylate
Plusieurs meacutethodes utilisent un catalyseur pour avoir des indoles
lrsquoune de ces synthegraveses est la meacutethode de Moriet et Ban qui est baseacutee
sur le palladium comme catalyseur
A partir des deux produits le 2-bromo-N-aceacutetanilide et le 4-bromo
crotonate drsquoeacutethyle
Apregraves un certain temps on ajoute le diaceacutetate de palladium(II) la
triphenylphosphine et du bicarbonate de sodium
Le Pb(II) se reacuteduit en Pb(0) et il se forme un deacuteriveacute de lrsquoindoline [6]
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
29
Br
NH
Ac
BrH3COOC
Br
N-(2-bromophenyl)acetamideAc
N
CO2CH3
Pb(OAc)2 Ph3P
NaHCO3 DMF 130degCNAc
CO2CH3
methyl 2-(1-acetyl-1H-indol-3-yl)acetate
3 La reacuteduction eacutelectrochimique
Depuis la deacutecouverte de Heyrovsky en 1922 et apregraves des
anneacutees drsquoapplication et de deacuteveloppement de nombreuses
eacutetudes ont eacuteteacute publieacutees concernant la reacuteduction eacutelectrochimique
des moleacutecules organiques Les deacuteriveacutes o-nitro aromatiques sont cycliseacutes par plusieurs
meacutethodes selon leurs substituants
31 A partir de la fonction carbonyle
Les deacuteriveacutes nitreacutes aromatiques posseacutedant un groupement carbonyle
[7 8] et lrsquohydroxyle amine formeacute lors de la reacuteduction teacutetra eacutelectronique
conduit agrave diffeacuterents
heacuteteacuterocycles
NO2
X
(Z)
COR
Y
4H++4e-
-H2O
N R
Y
X
[7]
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
30
NO2
SO2CH2COR
4H++4e-
-H2OSO2
N
(Z)
(Z)
(Z)
OH
R
[8]
Dans un milieu acide dilueacute les deacuteriveacutes o-nitro benzoyleacutes conduisent
au meacutelange de deux isomegraveres N-oxyquinoline
Mouats et al 1995 [9] ont eacutetudieacute la reacuteduction des deacuteriveacutes o-nitro
benzoyleacutes qui comportent deux fonctions reacuteactives conduisant aux
quinoleacuteines N-oxydes Ces produits reacutesultent de la cyclisation
intramoleacuteculaire impliquant le groupement aceacutetyle
Agrave potentiel plus neacutegatif une reacuteduction bieacutelectronique conduit aux
hydroxy-quinoleacuteines on a citeacute des cas ougrave lrsquoeacutelectro synthegravese devient
seacutelective avec deux groupements lrsquoun (carbonyle) tregraves reacuteactif et
lrsquoautre (ester) peu reacuteactif [9]
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
31
NO2
X
O
Y
4H++4e-
-H2O
NHOH
X
O
Y
mil
ieu
aci
de
- H2 O
N
X
Y
O
OH
- H2 O
2e- +
2H
+
N
X
y
OH
X=COCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOCH3 Y=COCH3 Y=CH3
X=COOC2H5 Y=COPh Y=Ph
32 A partir drsquoune fonction carboxyle
La reacuteduction eacutelectrochimique agrave potentiel controcircleacute de lrsquoacide
hydrocinnamique ortho-substitueacute et son ester eacutethylique en milieu
acide conduit apregraves deux vagues teacutetra et bieacutelectronique successives au
1234-teacutetra hydro quinolinone [10] apregraves une attaque du
groupement hydroxyle amine sur la fonction carboxyle
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
32
NO2
Y
O
(Y= OH OC2H5 )
4e- +4H+
-H2O
NHOH
Y
O
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
ON OH
34-dihydroquinolin-2-ol 144a8a-tetrahydroquinolin-2(3H)-one
Lorsque la fonction hydroxyle amine est formeacutee elle se cyclise
rapidement en 1-hydroxy-3-carbeacutethoxy 2-quinolone avec un
rendement quantitatif
[11]
NO2
CO2C2H5
CO2C2H5
diethyl 2-(2-nitrobenzylidene)malonate
4e- +4H+
- C2H5OHNOH
O
COOC2H5
2e- +
4H
+ -H2 O
NH
O
COOC2H5
ethyl 2-oxo-12-dihydroquinoline-3-carboxylate
ethyl 1-hydroxy-2-oxo-12-dihydroquinoline-3-
carboxylate
La reacuteduction de lrsquoacide o-nitro benzoyle aceacutetique et de son ester
meacutethylique conduit agrave la 14-dihydroxy2-quinolinone
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
33
NO2
O
COOY
(Y= H CH3)
4e- +4H+
NHOH
O
COOY
-YO
H
NOH
OH
O
14-dihydroxy-34-dihydroquinolin-2(1H)-one
La reacuteduction du nitro phtalique acide conduit agrave lrsquoisoxazole
NO2
COOH
COOH
4e- +4H+
-H2O
NHOH
COOH
COOH
O
HN
OCOOH
3-oxo-13-dihydrobenzo[c]isoxazole-4-
carboxylic acid
3-nitrophthalic acid
[8]
Lrsquoeacutethyle [o-nitro benzoyle] cyan aceacutetate peut conduire agrave un heacuteteacuterocycle
agrave 5 chainons apregraves une eacutelectro reacuteduction agrave 4 eacutelectrons dans un
milieu basique donnant de petites quantiteacutes de lrsquoanthranile [12]
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
34
NO2
O
CN
CO2C2H54e- +4H+
NHOH
O
CN
CO2C2H5
ethyl 2-cyano-3-(2-(hydroxyamino)phenyl)-3-oxopropanoate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
NH
O
O
NCCH2CO2C2H5
benzo[c]isoxazol-3(1H)-one
33 A partir de la fonction nitrile
La quinoleacuteine N-oxyde est le composeacute reacutesultant de la condensation
intramoleacuteculaire lente entre lrsquohydroxyle amine et la fonction nitrile
avec un excellent rendement dans le cas de lrsquoamide et de 10 avec
COPh
NO2
X
CN
4e- +4H+
-H2ONO
X
NH2
[11]
(X= COPh CONH2 )
Dans un milieu acide la preacutesence drsquoun substituant CN en position
ortho de NO2 rend la protonation du NHOH difficile pour la production
de lrsquoamino-isoxazole (avec 30-40 de rendement) [14]
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
Magazine Pharmacorama ed France 10 Feacutevrier 2004
[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
Biochem Pharmacol 72 1714ndash23 (2006)
[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
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[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
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Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
35
CN
NO2
4e- +4H+
-H2ON
O
NH2
benzo[c]isoxazol-3-amine2-nitrobenzonitrile
En cas du 1-nitro-2-thiocanatobenzegravene il yrsquoa formation drsquoun meacutelange
avec un rendement quantitatif [6]
NO2
SCN
4e- +4H+
S
N
NH2S
NO
NH2
1-nitro-2-thiocyanatobenzene
benzo[d]thiazol-2-amine
Cet heacuteteacuterocycle reacutesulte drsquoune reacuteduction de lrsquoortho nitro benzoyle cyan
aceacutetate drsquoeacutethyle avec un rendement de 30 et conduit lui-mecircme
apregraves une reacuteduction bieacutelectronique agrave la 2-amine3-carbeacutethoxy4-
hydroxy quinoleacuteine [9]
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
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[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
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[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
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[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
36
NO2
COOC2H5
O
CN
NO
OH
CO2C2H5
NH2
2e- +
4H
+ -H2 O
N
OH
CO2C2H5
NH2
ethyl 2-amino-4-hydroxyquinoline-3-carboxylate
ethyl 2-cyano-3-(2-nitrophenyl)-3-oxopropanoate
34 Deacuteshydratation
Dans les exemples citeacutes on trouve des cas particulier comme
-) En cas de lrsquoester hydrocinnamique o-substitueacute et apregraves une analyse
spectrale on a trouveacute lrsquoindole 2-carboxylate drsquoeacutethyle [10]
NO2
O
O
ethyl 3-(2-nitrophenyl)propanoate
NH
CO2C2H5
ethyl indoline-2-carboxylate
6H++6e-
-) La reacuteduction de lrsquoo-nitro benzoyl aceacutetone conduit agrave 2- aceto3-
indolinone (le rendement est 45) [13]
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
37
NO2
COCH3
O
NH
O
CH3
O
On trouve lrsquoindolinone avec un rendement voisin de 25 apregraves une
deacuteshydratation de lrsquohydroxyle amine benzoyle comportant deux
fonctions reacuteactives [12]
NO2
COCH3
O
COPH
NH
O
- H2OCOCH3
4 La cyclisation radicalaire
Des travaux reacutecents ont preacutesenteacutes le deacuteveloppement avec succegraves de
nouvelles meacutethodes pour reacutealiser des cyclisations radicalaires
Cette seacutequence drsquoaddition-cyclisation est eacutegalement applicable agrave la
formation de cycles agrave 5 et 7 chaicircnons sur un noyau aromatique posseacutedant une oleacutefine bien placeacutee suivie drsquoune cyclisation
radicalaire sur le noyau aromatique
Lrsquoacylation de la N-meacutethyl aniline et la substitution par le sel drsquoO-
eacutethyl xanthogeacutenate de potassium conduisent au xanthate I avec
85 de rendement La cyclisation radicalaire sur le noyau
aromatique donne lrsquooxindole N-meacutethyle II avec 62 de rendement
Cette meacutethode devrait pouvoir ecirctre appliqueacutee agrave des anilines
posseacutedant divers groupes sur lrsquoazote [15]
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
Paris (1970)
[2] HLUND laquo Organique Electrochemistry raquo New York 3e eacuted (1992)
[3] I Baxter GA Swan JChemSoc (C) 2446 (1967)
[4] K L Munshi H Kohl and NJ Desouza of heterocyclic Chem
14 1145 (1977)
[5] G Stauropoulos and D Theodoropoulos J of heterocyclic
Chem 14 1139 (1977)
[6] R MILCENT laquo Chimie organique heacuteteacuterocyclique raquo France (2003)
[7] A TALLEC Actualiteacute chimique 1977 avril 7
[8] ALBERT JFRY laquo Synthetic organic electrochemistry raquo 2eacutemeed
Canada (1989)
[9] a) C Mouats R Hazard ERaoult A Tallec Bull Soc Chim Fr
71 131 (1994) b) J Siecker C Mouats R Hazard A Tallec
Electrochimica Acta 40 1669 (1995)
[10] S MERZOUKI laquo Etude eacutelectrochimique de deacuteriveacutes de lrsquoacide
nitro-hydrocynnamique raquo Thegravese Constantine (2005)
[11] A CHIBANI RHAZARD ATALLEC Bull Soc Chim Fr 814
(1991)
[12] R HAZARD M JUBAULT C MOUATS and ATALLEC
Electrochimica Acta 33 Ndeg10 1335 (1988)
[13] G Meneran G Robic et A Tallec C R Acad serie C 1378
Paris (1971)
[14] M JUBAULT et DPELTIER Bull Soc Chim Fr 2365 Ndeg6
1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
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VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
38
NH
Me
Cl
Cl
O
Et3N DCM
QuantitatifN
O
Me
ClKSCSOEtacetone
85
NO
Me
XaDTBPCl-Ph
62
O
Me
III
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
39
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] HHUND JBONASTER laquo Eleacutement de polarographie raquo MASSON
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1972
[15] D Dauge Etude de cyclisations radicalaires 5-endo-trig
Application agrave une nouvelle approche syntheacutetique de la Lycorine Thegravese
(2005)
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
40
Inteacuterecirct des deacuteriveacutes
drsquoheacuteteacuterocycles
aromatiques
Chapitre III
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
41
Introduction
En raison de lrsquoimportance des heacuteteacuterocycles aromatiques comme structure de
base pour plusieurs composeacutes de nombreux ouvrages et recherches sont
consacreacutes agrave leur synthegravese
Les composeacutes indoliques obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Cette partie consiste agrave rassembler quelques manipulations et applications de
ces composeacutes
I INDOLES
I1 Oxindoles (Indolin 2-one)
NH
O
NH
HO
De nombreux oxindoles sont preacutepareacutes agrave partir de N-(-chloroacyl) anilines
par une reacuteaction de Friedel-Craft (A) drsquoapregraves la litteacuterature [1] [2] la
cyclisation convertit le -cloroacetanilide en oxindole avec un rendement
quantitative utilisant le 2-(di-tertbutylphosphino) biphenyl comme ligand et
le trimeacutethylamines comme base (B)
(A)
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
JSchlessinger Science Vol 276 no 5314 pp 955 9 May 1997
[4] Z Chen P J Merta NLin SK Tahir P Kovar H LSham and H Zhang A-432411 a
novel indolinone compound that disrupts spindle pole formation and inhibits human cancer
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
preacutesents dans les fromages agrave pacircte molle et agrave croucircte laveacutee LE LAIT Ndeg 531-532Janvier-Fevrier (1974)
[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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[8] A C Badin-Larcon CBerthet D A Blanchard LCleacutement Les Nouvelles Scientifiques
Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
Magazine Pharmacorama ed France 10 Feacutevrier 2004
[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
Biochem Pharmacol 72 1714ndash23 (2006)
[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
cancer Octobre 2001
[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
42
NH
R
-HCl
Cl
Cl
O
R
N
R
RCl
O
-HCl
AlCl3O
R
R
R
R
Cl
O
1-3 mol- Pd(OAc)22-6 mol- ligand
15 eq NEt3toluene 60C 25-6h
R
R
O
PtBu2
Ligand
(B)
Une nouvelle proteacuteine qui empecircche le deacuteveloppement du cancer est
identifieacutee ayant pour base lrsquooxindole qui joue un rocircle drsquoinhibiteur [3]
Un nouveau meacutedicament anti-ancer A-432411 deacuterivant de lrsquoindolinone
est deacutecrit [4] il est eacutefficace contre plusieurs types de cancer puisque
avec une concentration de 01 micromolL ce composeacute empecircche la
polymeacuterisation des micro-cellules
NH
O
NH O
OH
6-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-(1H-pyrrol-2-ylmethylene)-13-dihydroindol-2-one
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
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86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
43
I 2 Meacutethyl Indole
N
Ce composeacute peut ecirctre obtenu selon la synthegravese de Fisher
NH
N
CMe2
tautomerie
NH
NH
CMe
CH2
H+
NH
+NH2
CMe
CH2
NHMe
H
H2N+
N
Me
+NH3
H
-H+
NH
Me
NH2
-NH3
NH
Me
Dumont et al 1974 [5] ont montreacute que nos connaissances sur les
substances responsables de larocircme des fromages eacutetaient fort limiteacutees une
eacutetude est reacutealiseacutee pour bien expliquer ceci
Lrsquoeacutetude publieacutee par Cornu et Massot In Silverstein et al 1996 [6] ont montreacute
que parmi les composeacutes majeurs on trouve lindole Ce dernier qui possegravede
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
JSchlessinger Science Vol 276 no 5314 pp 955 9 May 1997
[4] Z Chen P J Merta NLin SK Tahir P Kovar H LSham and H Zhang A-432411 a
novel indolinone compound that disrupts spindle pole formation and inhibits human cancer
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
preacutesents dans les fromages agrave pacircte molle et agrave croucircte laveacutee LE LAIT Ndeg 531-532Janvier-Fevrier (1974)
[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
ed JWiley et Sons Inc124 (1996)
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[8] A C Badin-Larcon CBerthet D A Blanchard LCleacutement Les Nouvelles Scientifiques
Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
Boeck Universiteacute (1994)
[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
Magazine Pharmacorama ed France 10 Feacutevrier 2004
[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
Biochem Pharmacol 72 1714ndash23 (2006)
[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
cancer Octobre 2001
[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
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(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
44
une odeur plaisante en solution tregraves dilueacutee apporte lorsque la dilution
atteint 10 ppm une note damertume tregraves caracteacuteristique
La preacutesence dindole est facilement explicable par la deacutegradation du
tryptophane dont sont capables divers groupes bacteacuteriens
I 3 Isatine (indoline-23-diones)
NH
O
O
Cet heacuteteacuterocycle peut ecirctre preacutepareacute par diffeacuterentes synthegraveses parmi lesquelles
on cite celle de Claisen agrave partir de lrsquoacide o- nitro benzoiumlque l groupe nitro
est reacuteduit en amino par le sulfate ferreux en preacutesence drsquoammoniaque tandis
que le chlorure drsquoacide est traiteacute par le cyanure de sodium le nitrile qui en
reacutesulte est hydrolyseacute en acide correspondant
COCl
NO2
NaCN
COCN
NO2
H2O H+
COCOOH
NO2
FeSO4 NH3
NH3
NH
O
O
Indole composeacute naturel
Naturellement il est preacutesent dans le goudron de houille comme il fait partie
drsquoun ensemble de structures chimiques agrave lrsquo origine de la creacuteation des
organismes vivants et qui pourraient avoir eacuteteacute le reacutesultat des conditions
climatiques (forte irradiation solaire) Sa structure est preacutesente dans
plusieurs moleacutecule drsquoorigine naturelle comme le tryptophane et ses deacuteriveacutes
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
45
les alcaloiumldes les pigments (meacutelanine) et les phytohormones tel que lheacuteteacutero
auxine (deacuteriveacutee de lrsquoacide indole-3-aceacutetique) [7]
Les composeacutes dindole obtenus faciliteront la fabrication de nombreux
meacutedicaments que lon trouve actuellement dans le commerce mais ils
ouvrent aussi la voie vers la fabrication de nouveaux produits
theacuterapeutiques
Pour toutes ces raisons les chercheurs essayent toujours de deacutefinir
des meacutethodes de synthegraveses non couteuses ou fastidieuses [8]
1 Tryptophane
NH2
NH
O
OH
Il existe plusieurs meacutethodes de synthegravese de cette moleacutecule Lrsquoune drsquoelle
deacutebute par la condensation du 3-indolecarbaldehyde avec le hydantoine en
preacutesence drsquoanhydride aceacutetique Lrsquoamalgame de sodium ou le bisulfure
drsquoammonium reacuteduit la liaison eacutethyleacutenique ainsi formeacutee Lrsquohydrolyse du
composeacute obtenu en milieu acide fournit le tryptophane
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[10] Pierre Allain laquo L-tryptophane et l-5-hydroxytryptophane et troubles deacutepressifs raquo Le
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
46
NH
CHO
H2C
NH
NH
O
O
hydantoine
Ac2O
NH
HCNH
NH
O
O
Na-Hg
ou HSNH4
NH
HCNH
NH
O
O
H2O
HCl
NH
H2CNH3
+
COOH
Drsquoapregraves les reacutefeacuterences de la biochimie la synthegravese du tryptophane est
sans doute la plus complexe de tous les acides amineacutes Elle fait
intervenir une moleacutecule impliqueacutee dans la synthegravese de nombreuses
autres moleacutecules dont lrsquohistidine le 5-phospho - ribosyl 1-pyro -
phosphate (PRPP) [9]
Le tryptophane (3 - (2-aminoeacutethyl) indole) est un acide amineacute tregraves reacutepandu
dans la nature il est lun des 20 acides amineacutes constituant des proteacuteines Il
sagit dun acide amineacute essentiel pour lhomme cest agrave dire quil doit ecirctre
apporteacute par lalimentation agrave lorganisme humain le tryptophane est
indispensable et repreacutesente environ 1 des acides amineacutes preacutesents dans les
proteacuteines (le plus rare des 20 acides amineacutes)
Ils jouent un rocircle majeur dans la biosynthegravese de nombreux produits
naturels tels que les hormones veacutegeacutetales (cest-agrave-dire les auxines) [10]
Certains aliments sont riches en tryptophane œufs noix de coco
dautres en sont pauvres maiumls carottes chou
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[12] MGerber Bulletin du Cancer 88 N˚10 943-53 Dossier theacutematique Nutrition et
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
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(1989)
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Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
47
2 Indole-3-carbinol
Ce produit qui se trouve dans les veacutegeacutetaux tel que chou-fleur chou navet
influe sur le deacuteveloppement du cancer de prostate
Hsu 2006 a prouveacute que le indole-3-carbinol engendre lrsquoarrestation de la
croissance de la cellule canceacuterigegravene [11]
Leurs rapports eacuteleveacutes dans les leacutegumes peuvent ecirctre consideacutereacutes comme
protecteurs vis-agrave-vis du cancer du sein Dans ces leacutegumes se rassemblent de
nombreux micronutriments tel que le indole-3-carbinol des crucifegraveres [12]
3 Auxine (Acide indole 3-acetique) AIA
NH
COOH
Crsquoest une hormone veacutegeacutetale encore appeleacutee phytohormone
Elle joue un rocircle majeur dans le controcircle de la croissance et du deacuteveloppement des
plantes elle est preacutesente dans lensemble du regravegne veacutegeacutetal
HN
OH
indole-3-carbinol
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
48
4 Indocarbazole
NH
NH
OO
R
Le cancer qui est la deuxiegraveme cause de mortaliteacute au monde est
aujourdhui un problegraveme de santeacute publique majeur et fait lobjet de multiples
recherches De nombreuses moleacutecules ont eacuteteacute syntheacutetiseacutees dans loptique de
trouver des meacutedicaments plus efficaces plus eacutelectifs et surtout preacutesentant
moins deffets secondaires
Parmi ces moleacutecules se trouve la famille des indolocarbazoles
Diffeacuterentes voies de synthegravese permettent dacceacuteder agrave cette nouvelle famille de
composeacutes appeleacutes oxopheacutenylarcyriaflavines
La meacutethode de choix retenue pour leacutetape finale de la synthegravese est
la cyclisation eacutelectrophile en position 2 de lindole Cette synthegravese agrave ensuite
eacuteteacute geacuteneacuteraliseacutee aux composeacutes substitueacutes par des groupements hydroxyles en
position 5 de lindole dune part et en position 4 et 5 du noyau pheacutenyle
dautre part [13]
II QUINOLEINE
(Eacutegalement nommeacutee leucoline 1-azanaphthalegravene 1-benzazine ou
benzo[b]pyridine)
Crsquoest un liquide caracteacuteriseacute par une point de fusion eacuteleveacute un bon nombre se
rencontre dans la nature on eacuteteacute syntheacutetiseacute dans le but drsquoy trouver associeacute
une activiteacute pharmacologique il est facilement isoleacutees pour la premiegravere fois
par F Runge en 1834 agrave partir du goudron de houile[14]
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
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[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
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[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
49
Plusieurs meacutethodes de synthegraveses de quinoleacuteine ont eacuteteacute publieacutees tel que la
synthegravese de Conrad-Limpach de Combes de Skranp de Doebner et Von
Miller Il peut aussi ecirctre preacutepareacute par la reacuteaction de Povarov agrave partir daniline de
benzaldeacutehyde et dun alcegravene activeacute
On scheacutematiseacute ci-dessous une de ces synthegraveses
Crsquoest la synthegravese de Combes ougrave lrsquoaldeacutehyde β-ceacutetonique est en reacuteaction avec le
chlorhydrate drsquoamine et le chlorure de zinc (cat)
NH2
Ph
NH2
R
H
O
O
+H+
-2H2O
NR
HNH
Ph
ZnCl2
NR
H
HN
Ph
-Ph-NH3
N R
H
Parmi les deacuteriveacutes de ce composeacute on trouve le quinoleine1-oxyde qursquoon peut
le preacuteparer agrave partir de la nitration selon une tempeacuterature entre 0 et 20˚C
dans lrsquoacide sulfurique
N
H2O2 AcOH
N
O
HNO3 H2SO4
65-70
N
O
NO2
Le 2- et 4-chloro ou bromoquinoleines peut ecirctre obtenu agrave partir de la
quinolone par un traitement de phosphorus halide [14]
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
50
HC
CH
COOH
NO2NH
O
PCl3
N Cl
Elle est eacutegalement preacutesente naturellement dans les Rutaceae poussant en
Ameacuterique du Sud ainsi que fait rarissime dans le monde animal chez certains
phasmes
La quinoleacuteine est utiliseacute dans des proceacutedeacutes meacutetallurgiques ainsi que
dans la fabrication de polymegraveres de colorants et de produits
agrochimiques Elle est eacutegalement utiliseacutee comme solvant comme
deacutesinfectant et comme conservateur alimentaire
Une activiteacute anti-leishmaniose ayant eacuteteacute deacutecouverte chez des quinoleacuteines
drsquoorigine naturelle une eacutequipe de chercheurs de lrsquoIRD de lrsquoInstitut Pasteur
et du CNRS a poursuivi les recherches sur cette famille chimique Parmi les
nombreuses quinoleacuteines syntheacutetiseacutees au laboratoire certaines preacutesentent
des proprieacuteteacutes antiparasitaires notamment anti leishmaniennes mais aussi
antireacutetrovirales
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
[2] A Teichert K Jantos K Harms A Studer Org Lett 6 3477-3480 (2004)
[3] MMohammadi G McMahon L Sun C Tang PHirth BK Yeh S R Hubbard
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novel indolinone compound that disrupts spindle pole formation and inhibits human cancer
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[5] J P Dumont SRoger et J Aidda Etude des composeacutesvolatilsneuters
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[6] RMSilverstein et FXWebster Spectroscopic identification of organic compounds 6egraveme
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Flash Info Biotech (2005)
[9] Horton Moran Ochs Rawn Scrimgeour laquo Principe de Biochimieraquo Ed De
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[11]Hsu JC et al Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate
cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
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Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
51
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] E J Hennessy S L Buchwald J Am Chem Soc 125 12084-12085 (2003)
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[13] Laurent Robin Archives-Ouvertes Synthesis Of Hybrides Of Indolocarbazoles And
Caulersine Compounds With Antitumoral Aim (2007)
[14] RMAcheson An Introduction To The Chemistry Of Heterocyclic Compounds 3rd
Chap IV Chap VI (1976)
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
52
La partie expeacuterimentale
Chapitre IV
I Synthegraveses des produits de deacutepart
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
53
I1 Acide 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetique
O
HO
NO2
Drsquoapregraves la litteacuterature [1] pour preacuteparer cet acide on part de lrsquoacide
pyruvique selon la reacuteaction suivante
NO2
COOH
O
1 H2O NaOH
2 H2O2 3NO2
COOH
On meacutelange 01 mole de lrsquoacide pyruvique avec 10 parts drsquoeau et
davantage drsquohydroxyde de sodium On ajuste la solution agrave pH basique
on la traite avec de lrsquoeau oxygeacuteneacutee 3 on acidifie et on recristallise
dans un meacutelange drsquoeacutethanol et drsquoeau Le produit fond agrave 140˚C le
rendement est de 90 (Annexe 1)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 140˚C (EtOH+H2O 95)
Lit [1] F= 139-142˚C
Spectre IR (KBr) γ C=O =1705 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ
CO=12363 cm-1
I2 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
54
O
O
NO2
La plus simple des meacutethodes pour la synthegravese drsquoun ester est
lrsquoesteacuterification drsquoun acide
NO2
COOC2H5
NO2
COOH EtOH en exces
reflux 4h
A 1g de lrsquoacide on ajoute 15 cm3 drsquoeacutethanol et quelques gouttes drsquoacide
sulfurique concentreacute
On laisse agrave reflux pendant 4 heures on distille le solvant et on
neutralise par une solution de bicarbonate de potassium (KHCO3) agrave
10
Apres recristallisation on obtient des plaques blanches fondant agrave
69degC Son rendement est de 80 (Annexe2)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 65˚C (EtOH+H2O)
Lit [1] F=69˚C (EtOH+H2O)
Spectre IR (KBr) γ C=O =1730 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372 cm-1 γ C-O
=1028 cm-1 γ CH =29856 cm-1
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
55
I3 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
O
O
NO2
On procegravede encore par esteacuterification
A 01 g de lrsquoacide on verse 15 cm3 de meacutethanol et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on le met agrave reflux pendant 3 heures On
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor agrave la solution froidie on
ajoute le bicarbonate de potassium (KHCO3) pour neutraliser
Lrsquoextraction agrave lrsquoeacutether eacutethylique donne un produit huileux jaune le
rendement est de 85 (Annexe 3)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
BP= 262˚C
Lit [3] BP= 264˚C
Spectre IR (KBr) γ CO = 10010 cm-1 γ NO2 =15256 et 14369 cm-1
γ C=O 17397 cm-1 γ CH=29547 cm-1
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
56
I4 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
O
O
NO2
A 0855 g de lrsquoacide on ajoute 0863g drsquoalcool et quelques gouttes de
H2SO4 concentreacute puis on verse du Toluegravene
COOH
NO2
OH
COOPh
NO2
H2SO4
On laisse agrave reflux pendant 4 heures Il se forme un preacutecipiteacute on
eacutevapore le maximum du solvant au rotavapor on neutralise par du
bicarbonate de sodium La recristallisation au meacutethanol donne une
poudre verte qui fond agrave 132degC son rendement est de 80 (Annexe 4)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 132˚C (MeOH)
Lit [3] F=135˚C (MeOH)
Spectre IR (KBr) γ C=O =17088 cm-1 γ NO2 = 13443 et 15372cm-1 γ
C-O= 12421 cm-1 γ CH= 2900 cm-1
I5 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
57
N
NO2
Nous avons utiliseacute un produit commercial drsquoAldrich [610-66-2]
mp=82 agrave 85˚C 98
I6 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
O
H2N
NO2
Contrairement agrave la litteacuterature [3] qui donne des meacutelanges de produits
ortho et para on a preacutefeacutereacute le syntheacutetiser agrave partir de lrsquoester meacutethylique
correspondant selon la reacuteaction suivante
NO2
COOCH3
NO2
CONH2
NH3
A 15 g de lrsquoester on ajoute de lrsquoammoniac (d= 091) en excegraves et on le
laisse agiter pendant 24 heures
On filtre le contenu et on dissout le reacutesidu avec lrsquoeacutethanol
On chauffe et apregraves quelques minutes il y a apparition drsquoun preacutecipite
blanc
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
58
Apregraves une recristallisation agrave lrsquoeacutethanol il fond agrave 159˚C sous forme des
plaques blanches son rendement est de 80 (Annexe 5)
Caracteacuteristiques du produit isoleacute
F= 159˚C (EtOH)
Lit [3] F=160-161˚C (C6H6 et EtOH)
Spectre IR (KBr) γ NO2 =15217 et 13424 cm-1 γ CH= 29181 cm-1 γ NH2
(double bande) =34003 et 31939 cm-1
II Manipulation
II1 Cellule eacutelectrodes et potentiostat
Crsquoest un montage agrave trois eacutelectrodes qui comprend
- La cellule de mesure est une cellule Tacussel PRG5 comportant
une double enveloppe Dans cette cellule plongent une eacutelectrode
de travail une eacutelectrode de reacutefeacuterence une contre-eacutelectrode et
une arriveacutee pour un tube adducteur dazote
o Lrsquoeacutelectrode de travail (ET) EGM
o Lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence (Reacutef) ECS
o la contre-eacutelectrode (CE) fil de platine
- Un potentiostat permet drsquoimposer agrave lrsquoeacutelectrode de travail un
potentiel connu par rapport agrave lrsquoeacutelectrode de reacutefeacuterence Le signal
est deacutelivreacute par un appareil EG et G Princeton Applied Reseach
modegravele 362 Scanning Potentiostat Les voltamogrammes sont
enregistreacutes sur une table traccedilante XY KIPP amp ZONEN pour ecirctre
ensuite traiteacutes
Les vitesses de balayage utiliseacutees pour lobtention des courbes indashE sont de 50 mV sminus1 100 et 200 mV s-1
Avant chaque mesure la cellule de mesure est nettoyeacutee avec un
meacutelange sulfo-nitrique puis agrave leau distilleacutee et enfin seacutecheacutee agrave
laceacutetone
Un courant dazote est maintenu au-dessus de la solution pendant la
dureacutee de lexpeacuterience
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
59
Nous preacuteparons trois solutions agrave partir drsquoune solution (V agrave V) drsquoun
solvant (eacutethanol) et drsquoune solution drsquoeacutelectrolyte-support
Nous y ajoutons quelque gouttes de geacutelatine (substances fortement adsorbable) afin drsquoeacuteviter les maxima
Les eacutelectrolytes-support sont
o Acide sulfurique de 05 M (pH=0) H2SO4
o Tampon aceacutetique de 05 M (pH=475) (CH3COOH CH3COONa)
o Tampon ammoniacal de 05 M (pH=925) (NH4Cl NH3)
II2 Reacutesultats expeacuterimentaux
II21 Acide 2-nitro pheacutenyle aceacutetique
Etude polarographique
Le polarogramme enregistreacute dans un milieu H2SO4 05M+ EtOH (11)
preacutesente deux vagues successives (Fig1 courbe a)
En milieu tampon aceacutetique (Fig1 courbe b) on observe encore deux
vagues
En milieu ammoniacal le polarogramme preacutesente une seule vague agrave
(E12= -120 VECS) (Fig1 courbe c)
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vague
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05 mole L-1 -022 -056
T Ac 05 mole L-1 -055 -130
T Am 05 mole L-1 -120 -
Les vagues sont mieux seacutepareacutees en milieu tampon aceacutetique
Etude voltammeacutetrique
En tampon aceacutetique le voltamogramme preacutesente pour un balayage
des potentiels de 005 Vs-1 (Fig2)
Au 1er balayage cathodique un pic agrave -062VECS
Au balayage retour apparait un pic se situe agrave +002 VECS
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
60
Apregraves une nouvelle inversion du sens de balayage on observe lrsquoapparition drsquoun pic
agrave-003 VECS
Fig1a polarogramme de lrsquoacide dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH (11)
Fig1c polarogramme de lrsquoacide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
61
Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
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An
nexe 2
Spectre
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An
nexe 3
Spectre
IR d
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An
nexe 4
Spectre
IR d
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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mid
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Fig1b polarogramme de lrsquoacide dans Tac (05moleL -1) + EtOH (11)
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
62
Fig2 Voltamogramme de lrsquoacide en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II22 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate drsquoeacutethyle
Etude polarographique
Le tableau suivant donne les potentiels de demi-vagues de reacuteduction
dans diffeacuterents milieux (Fig3a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -053
T Ac 05 mole L-1 -052 -
T Am 05 mole L-1 -140 -
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
63
On observe encore deux vagues de reacuteduction rien ne change par
rapport au cas preacuteceacutedent
Tandis-qursquo en milieu acide la deuxiegraveme vague est mal deacutefinie
Fig3a polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans H2SO4 05moleL-1+
Et OH (11)
64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
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93
An
nexe 2
Spectre
IR d
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ste
r eacuteth
yliq
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An
nexe 3
Spectre
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nexe 4
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eacuten
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nexe 5
Spectre
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64
Fig3b polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tac (05moleL-1) + Et OH
(11)
Fig3c polarogramme de lrsquoester eacutethylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
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An
nexe 2
Spectre
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An
nexe 3
Spectre
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nexe 4
Spectre
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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65
Le voltamogramme de ce composeacute est repreacutesenteacute sur la Fig 4 Son
premier pic se situe agrave 059VECS le pic anodique agrave -003 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
Fig4 Voltamogramme de lrsquoester eacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II23 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de meacutethyle
Etude polarographique
Nous avons regroupeacute dans le tableau suivant les valeurs des
potentiels de demi-vagues dans les trois milieux (Fig5a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -019 -063
T Ac 05 mole L-1 -055 -
T Am 05 mole L-1 -071 -133
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
66
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui ne donne qursquoune seule
Fig4a polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans H2SO4 05moleL-1 +
Et OH (11)
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
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nexe 3
Spectre
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r meacuteth
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Spectre
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r ph
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Spectre
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mid
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r
67
Fig5b polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tac (05moleL-1) + EtOH
(11)
68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
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nexe 2
Spectre
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An
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Spectre
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Spectre
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nexe 5
Spectre
IR d
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68
Fig5c polarogramme de lrsquoester meacutethylique dans Tam (05moleL -1) + EtOH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig6 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -006 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
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An
nexe 3
Spectre
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An
nexe 4
Spectre
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eacuten
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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mid
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KB
r
69
Fig6 Voltamogramme de lrsquoester meacutethylique en T Ac + EtOH (11) v=005Vs-1
II24 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetate de pheacutenyle
Etude polarographique
Les valeurs des potentiels de demi-vagues dans les trois milieux
sont repreacutesenteacutees dans le tableau suivant (Fig7a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05moleL-1 -018 -062
T Ac 05 mole L-1 -054 -
T Am 05 mole L-1 -080 -124
Les polarogrammes preacutesentent deux vagues sauf en milieu aceacutetique
qui donne une seule
70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
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An
nexe 2
Spectre
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An
nexe 3
Spectre
IR d
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An
nexe 4
Spectre
IR d
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An
nexe 5
Spectre
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70
Fig7a polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
71
Fig7b polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
yliq
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An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
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r ph
eacuten
yliq
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An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
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r
72
Fig7c polarogramme de lrsquoester pheacutenylique dans Tam (05moleL -1) + Et OH
(11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est exposeacute sur la Fig8ougrave le premier pic
cathodique se situe agrave -062 VECS le pic anodique agrave -005 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
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An
nexe 2
Spectre
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
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An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
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r ph
eacuten
yliq
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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73
Fig8 Voltamogramme de lrsquoester pheacutenylique en T ac + EtOH (11) v=005Vs-
1
II25 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetonitrile
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels des demi-vagues dans
les trois milieux dans le tableau suivant (Fig9a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1ere vague 2eacuteme vague
H2SO4 05 mole L-1 -014 -087
T Ac 05 mole L-1 -044 -
T Am 05 mole L-1 -074 -
Les polarogrammes preacutesentent une seule vague sauf en milieu
sulfurique qui donne deux
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
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s le
KB
r
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
yliq
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KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
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KB
r
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An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
74
Fig9a polarogramme du nitrile dans H2SO4 05moleL-1 + EtOH
(11)
Fig9b polarogramme du nitrile dans Tac (05moleL-1) + EtOH (11)
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
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KB
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An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
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r eacuteth
yliq
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
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An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
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r ph
eacuten
yliq
ue d
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An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
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KB
r
75
Fig9c polarogramme du nitrile dans Tam (05mole
L-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig10 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -063 VECS le pic anodique agrave -008 VECS et
la deuxiegraveme pic cathodique agrave +002 VECS
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
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s le
KB
r
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
yliq
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KB
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An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
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An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
76
Fig10 Voltamogramme du nitrile en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
II26 2-(2-nitro pheacutenyl) aceacutetamide
Etude polarographique
On a rassembleacute les valeurs des potentiels de demi-vagues sur le
tableau suivant (Fig11a b c)
Electrolyte-support+ EtOH (11) 1er vague 2eme vague 3eme vague
H2SO4 05moleL-1 -016 -076 -
T Ac 05 mole L-1 -060 -129 -
T Am 05 mole L-1 -071 -107 -117
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
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KB
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An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
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An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
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r meacuteth
yliq
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An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
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r ph
eacuten
yliq
ue d
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An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
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r
77
Les polarogramme preacutesentent deux vagues sauf en milieu
ammoniacal ougrave apparait une troisiegraveme vague
Fig11a polarogramme de lrsquoamide dans H2SO4 05 moleL-1 + EtOH (11)
Fig11b polarogramme de lrsquoamide dans Tac (05mole
L-1) + EtOH (11)
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
78
Fig11c polarogramme de lrsquoamide dans Tam (05moleL-1) + EtOH (11)
Etude voltammeacutetrique
Le voltamogramme est preacutesenteacute sur la Fig12 Le premier pic
cathodique est situeacute agrave -068VECS le pic anodique agrave -008 VECS et la
deuxiegraveme pic cathodique agrave +001 VECS
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
ste
r eacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
94
An
nexe 3
Spectre
IR d
u e
ste
r meacuteth
yliq
ue d
an
s le
KB
r
95
An
nexe 4
Spectre
IR d
u e
ste
r ph
eacuten
yliq
ue d
an
s le
KB
r
96
An
nexe 5
Spectre
IR d
e lrsquoa
mid
e d
an
s le
KB
r
79
Fig12 Voltamogramme de lrsquoamide en T Ac + EtOH (11) v=05Vs-1
III Interpreacutetations des reacutesultats
En geacuteneacuterale quelque soit le proceacutedeacute utiliseacute la reacuteduction des
composeacutes nitreacutes aromatiques passent par le mecircme meacutecanisme pour
produire la
pheacutenylhydroxyle amine correspondante
1 Lrsquoacide et le pheacutenyl aceacutetate
Pour les polarogrammes en milieu H2SO4 les deux composeacutes
preacutesentent deux vagues la premiegravere vague correspond agrave la formation
de la pheacutenylhydroxyle amine et met en jeu 4e-
NO2
R
4e-+4H+
NHOH
R
R COOH COOPh
Pour la deuxiegraveme vague la reacuteduction se fait agrave 2e - est conduit agrave
lrsquoamine
NHOH
R
NH2
R2e- +2H+
En milieu Tampon Aceacutetique le polarogramme montre aussi lrsquoexistence
de deux vagues on suggegravere la mecircme explication
En milieu T Ammoniacal il nrsquoy a qursquoune seule vague agrave 4 e -
correspond agrave la reacuteduction deacutejagrave citeacutee (NO2 NHOH) donc le
composeacute formeacute nrsquoest pas reacuteductible agrave ce potentiel
On suppose qursquoil yrsquoa formation drsquoun heacuteteacuterocycle non reacuteductible
Les meacutecanismes des deux hypothegraveses sont les suivants
80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
e lrsquoa
cid
e d
an
s le
KB
r
93
An
nexe 2
Spectre
IR d
u e
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r eacuteth
yliq
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nexe 3
Spectre
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Spectre
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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mid
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80
O
R
O
NHOHNOH
O
1-hydroxyindolin-2-one
NHOH
CH
COOR
H
N
O
COOR
Anthranile
R= COOH COOPh
Les voltamogrammes des deux composeacutes enregistreacutes agrave
diffeacuterentes vitesses de balayage des potentiels
Le pic irreacuteversible au 1er balayage est attribuable agrave la reacuteduction agrave 4e-
du deacuteriveacute nitreacute en hydroxyle amine Ce dernier est oxydeacute en nitroso
apregraves inversion du sens de balayage enfin au second balayage vers
les potentiels cathodiques le nitroso formeacute est lui-mecircme reacuteduit en
hydroxyle amine agrave un potentiel moins neacutegatif que celui correspond agrave
la reacuteduction du groupement nitreacute (systegraveme reacuteversible NHOHNO)
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R-2 e- - 2H+
+ 2e-+ 2H+
N=O
R
Puisque ces deux intermeacutediaires son preacutesent (NHOH et NO) on
suggegravere une dismutation selon le meacutecanisme suivant [4]
81
N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
92
An
nexe1 S
pectre
IR d
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An
nexe 2
Spectre
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An
nexe 3
Spectre
IR d
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An
nexe 4
Spectre
IR d
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An
nexe 5
Spectre
IR d
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N N
O
COOH
COOH
NHOH
COOH
NO
COOH
Dismutation
2 Lrsquoester eacutethylique et meacutethylique
En milieu H2SO4 les polarogrammes preacutesentent deux vagues
successives les interpreacutetations sont comparable au cas preacuteceacutedent
En milieu Tampon aceacutetique la 2eacuteme vague disparait il nrsquoy a qursquoune
seule vague agrave 4 e- correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH
NO2
R
4e- +4H+
NHOH
R
R = COOEt COOMe
Lrsquointermeacutediaire peut se cycliser pour donner lrsquoindolinone ou
lrsquoanthranile qui ne sont pas reacuteductibles du moins dans ces
conditions
82
En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
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ANNEXES
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An
nexe1 S
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En milieu basique lrsquoaceacutetate drsquoeacutethyle preacutesente une seule vague tandis
que lrsquoaceacutetate de meacutethyle preacutesente deux On suggegravere les explications
suivantes
Une vague cineacutetique
Une reacuteduction de lrsquoheacuteteacuterocycle reacutesultant de la cyclisation de la
pheacutenyl hydroxyle amine
Les voltamogrammes sont identiques au scheacutema anteacuterieur crsquoest-
agrave-dire le 1eacutere pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute
nitro au hydroxyle amine Le 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Au 2eacuteme balayage le pic cathodique forme un systegraveme reacuteversible ougrave le
nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine
On peut avoir une dismutation ici encore
3 les deacuteriveacutes nitrile et amide
En milieu tregraves acide le polarogramme preacutesente deux vagues
successives agrave 4 et agrave 2 e- correspond agrave la reacuteduction de NO2 en NHOH
et agrave la reacuteduction de ce dernier en NH2 respectivement
Les deux vagues de lrsquoamide sont seacutepareacutees drsquoune faccedilon nette ce qui
est expliqueacute selon le meacutecanisme [4]
83
NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
O
2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
91
ANNEXES
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NO2
CONH2 4e- +4H+
NHOH
C
N
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2e- +2H+
-2H2ON
NH2
N
O-
NH2
O
NH2
OH
NH2
En milieu T Aceacutetique
Pour lrsquoamide la 1eacutere vague correspond agrave la reacuteduction de NO2
en NHOH et la 2eacuteme on suggegravere la mecircme explication
preacuteceacutedente (3-H indolin-2amine)
Pour le nitrile la 1eacutere vague preacutesente 4 e- correspond agrave la
reacuteaction suivante
NO2 + 4 H+ +4 e- NHOH
En milieu T Ammoniacal
Pour lrsquoamide on observe 3 vagues la 1eacutere agrave 4 e- preacutesente
lrsquo interpreacutetation habituelle Les deux autres vagues sont agrave 1 e-
84
pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
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ANNEXES
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pour chacune on peut les classer comme des vagues
cineacutetiques
Pour le nitrile le polarogramme preacutesente une seule vague agrave 4 e -
pour la reacuteduction de NO2 en NHOH Donc il se forme un
heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans ces conditions le 3H
indol-2-amine
En ce qui concerne les voltamogrammes lrsquoamide preacutesente un pic
cathodique correspondant agrave la reacuteduction du NO2 en NHOH et une
deuxiegraveme pour lrsquooxydation de NHOH en NO la troisiegraveme pour la
reacuteduction de NHOH en NO
La dismutation est possible
Pour le nitrile on a le mecircme reacutesultat donc la mecircme explication le 1eacutere
pic (cathodique) correspond agrave la reacuteduction du deacuteriveacute nitro au
hydroxyle amine Apres avoir inverseacute le sens de balayage des
potentiels on observe une 2eacuteme pic (anodique) correspond agrave
lrsquooxydation de lrsquohydroxyle amine en nitroso
Une nouvelle inversion du sens de balayage preacutesente un pic
cathodique ougrave le nitroso formeacute se reacuteduit en hydroxyle amine (Un
systegraveme reacuteversible)
85
Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
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Reacutefeacuterences bibliographiques
[1] WB Wright KHCollins J Am Chem Soc 78 221 (1956)
[2] CAGrob et OWeissbach Helvetica Chemica Acta 44 1748
(1961)
[3] BS Furniss AJ Hannaford PWG Smith ARTatchell
VOGELS Textbook of Practical Organic Chemistry 5 ed London
(1989)
[4] a) JSiecker C Mouats R Hazard ATallec Electrochimica
Acta 40 1669 (1995) b) C Mouats R Hazard E Raoult A Tallec
Bull Soc Chim Fr 71131 (1994) c) R Hazard M Jubault C
Mouats A Tallec Electrochimica Acta Vol 31 Ndeg 4 pp 489-497
(1986)
86
Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
Mots cleacutes INDOLE
ANTHRANILE
POLAROGRAPHIE
VOLTAMETRIE CYCLIQUE REDUCTION ELECTROCHIMIQUE
PRODUIT ANTI CANCERUGENE
D
89
Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
90
indolesAnthranilic oxindole
azoxybenzegravene)bi indoles)
NO2
nitroso
الكلمات المفتاحية
االندول
االنرتانيم
انبىالروغرافية
انفىنطامىغرافية احلهقية
االرجاع انكهروكيميائي
املركبات ضد انسرطانية
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ANNEXES
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Conclusion La polarographie et la voltammeacutetrie cyclique nous ont permis de
preacuteciser les diffeacuterents meacutecanismes dans les trois milieux eacutetudieacutes
Chaque groupement NO2 neacutecessitant 4 eacute et 2eacute pour sa reacuteduction
en NHOH puis en NH2 successivement selon le milieu
reacuteactionnel puisqursquoelle peut srsquoarrecircter au premier stade de la
reacuteduction
Les potentiels de demi-vagues sont plus neacutegatifs quand le pH du
milieu est plus eacuteleveacute
Le milieu utiliseacute joue un rocircle tregraves important les
enregistrements en milieu basique ne preacutesentent qursquoune seule
vague pour les deacuteriveacutes de lrsquoacide lrsquoester eacutethylique et le nitrile le
tampon aceacutetique pour lrsquoester eacutethylique pheacutenylique et le nitrile
Il se forme un heacuteteacuterocycle qui nrsquoest pas reacuteductible dans les
conditions utiliseacutees
En revanche les voltamogrammes montrent la stabiliteacute des
intermeacutediaires donc la cyclisation ou lrsquoinstabiliteacute quand il se forme
un systegraveme reacuteversible
Agrave diffeacuterentes vitesses de balayage on peut voir les modifications
possibles lrsquohydroxyle amine est soit stable soit eacutevolue
rapidement (elle se dismute ou se cyclise intramoleacuteculairement)
Les deacuteriveacutes eacutetudieacutes preacutesentent des voltamogrammes drsquoallure
pratiquement classique
Tous les deacuteriveacutes montrent un pic cathodique (NO2NHOH) et un pic
anodique (NHOHNO)Au second balayage un autre pic cathodique
apparait agrave potentiel peu neacutegatif (NHOHNO) car lrsquohydroxyle amine est
plus facilement reacuteductible que le composeacute nitreacute de deacutepart
On notera cependant que les rapports des intensiteacutes du premier et du
deuxiegraveme pic traduit la cyclisation de NHOH avant son oxydation et le
rapport de cette derniegravere et la troisiegraveme traduit encore qursquoune
cyclisation du NO est eacutegalement possible
En perspective
-Il est preacutefeacuterable de voir le comportement de ces deacuteriveacutes en changeant
lrsquoeacutelectrode de travail (par exemple le carbone vitreux)
-Lrsquoeacutelectrolyse peacuteparative suivie du traitement de la solution et des
diffeacuterentes eacutetudes spectroscopiques confirmera bien le meacutecanisme de
reacuteduction
87
- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
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Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
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indolesAnthranilic oxindole
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- Lrsquoeacutetude des deacuteriveacutes bifonctionaliseacutes permettra le classement des
diffeacuterents groupements quant agrave la faciliteacute de reacuteduction
88
Reacutesumeacute
ans ce manuscrit nous avons eacutetudieacute les comportements
eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
aceacutetique dans diffeacuterents milieux (H2SO4 T Aceacutetique T
Ammoniacal)
La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
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Summary
In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
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-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
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indolesAnthranilic oxindole
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eacutelectrochimiques des deacuteriveacutes de lrsquoortho nitro pheacutenyl
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La premiegravere partie est consacreacutee agrave la synthegravese organique des
composeacutes agrave eacutetudier suivie drsquoune eacutetude en IR pour justifier nos
reacutesultats
La deuxiegraveme partie deacutemontre la possibiliteacute drsquoavoir des heacuteteacuterocycles
par une reacuteaction de condensation intramoleacuteculaire (indoles
oxindole anthranile) ou agrave partir drsquoune dismutation (bi indoles
azoxybenzegravene)
Les polarogrammes enregistreacutes changent selon le milieu et les
substituants en potion ortho de NO2 pour donner des composeacutes
diffeacuterents
Les voltamogrammes agrave diffeacuterentes vitesses montrent la rapiditeacute de
lrsquoeacutevolution du pheacutenyle hydroxyle amine ou du nitroso
Enfin cette eacutetude agrave permis drsquoenrichir les meacutethodes de synthegravese des
produits complexes pouvant servir en pharmacologie
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In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
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-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
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indolesAnthranilic oxindole
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In this research we studied the electrochemical behavior of
derivatives of ortho nitro phenyl acetic acid in different
environments (H2SO4 T Acetic and T Ammoniacal)
The first part is devoted to the synthesis of organic compounds
to study followed by a study to justify our IR results
The second part shows the possibility of heterocyclic by
intermolecular condensation reaction (indoles oxindole
Anthranile) or from a dismutation (bi indoles azoxybenzegravene)
The registered polarogramme change depending on the
environment and the substituents in ortho NO2 potion to give
different compounds
the voltamogrammes at different speeds show the rapid
development of phenyl hydroxyl amine or nitroso
Finally this study helped to enrich the methods of synthesis of
complex products can be used in pharmacology
Key words
-Indole
-Anthranilic
- Polarography
-Cyclic voltammetry
-Electrochemical reduction
- Anti cancerugene product
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indolesAnthranilic oxindole
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