N-HetAryl-Iminoiodanes: nouveaux précurseurs de Nitrène pour la synthèse de Fluorophores Organiques innovants – HINOF

Les iminoiodinanes sont généralement obtenus à partir de diacétate d'iodosobenzène avec un sulfonamide dans des conditions basiques. Bien que ces espèces soient stables à température ambiante, leur isolement reste néanmoins délicat et a incité de nombreux chercheurs à développer leur formation in situ se tournant vers des stratégies de synthèse en un seul pot. Plusieurs avancées ont été réalisées grâce à l’utilisation de catalyse métallique notamment lors d’aziridinations ou d’aminations C-H. Cependant, jusqu'à présent, ces méthodes se limitent principalement aux précurseurs de type carbamate et aux sulfamides, soit des substrats capables de stabiliser l'intermédiaire iminoiodane. HINOF a l'ambition de générer des iminoiodanes à partir d'hétéroaryl amines simples. Compte tenu du caractère déficient en électron des azines, les hétéroaryl nitrènes pourraient être stabilisés et obtenus dans des conditions thermiques douces à partir d'amines primaires facilement accessibles. Ces nitrènes permettront la création de nouvelles liaisons N-N.

L'emploi d'amines primaires hétérocycliques comme précurseur d’iminoiodane a été validé et appliqué avec succès à la synthèse de systèmes hétérocycliques fusionnés de type 6/5/5. Cette approche permet la formation de la liaison N-N intramoléculaire dans des conditions douces. Les travaux précédents requéraient l’activation à hautes température de groupement azoture ou nitro, les dérivés aminés en présence d'iode hypervalent ne nécessitent aucune activation thermique (travail à Ta vs. 165 °C). La fluorescence des nouveaux produits obtenus par ce biais a été étudiée.
La méthode de synthèse visant à générer l’espèce nitrène dans des conditions réactionnelles douces est maintenant étendue à des systèmes 6/5/6. Contrairement aux cycles 6/5/5, ces hétérocycles montrent une plus grande tolérance aussi bien dans le choix et la position des groupements introduits (la réactivité est peu sensible aux groupements riches en électron) que dans la nature des hétérocycles utilisés (extension plus générale aux pyridines).
A ce jour, les produits de types 6/5/6 sont étudiés pour leur propriété de fluorescence dans différents solvants organiques mais aussi dans l’eau pour certain produit.

Une première série d’hétérocycles polyazotés de type 6/5/6 a pu être obtenue selon des conditions opératoires douces à partir d’amine primaire. Ces nouvelles molécules sont actuellement étudiées pour leur propriété spectroscopique dans des solvants organiques ainsi que dans l’eau. Des calculs théoriques vont également être réalisés pour rationaliser les résultats observés concernant la partie fluorescence du projet. Ce travail va donner lieu prochainement à communication.
Les résultats obtenus à ce jour ouvrent sur des pistes très prometteuses. Le projet va notamment s’orienter vers la synthèse de composés plus complexes en accroissant le nombre de cycle fusionné.

M. Daniel, M.-A. Hiebel, G. Guillaumet, E. Pasquinet, F. Suzenet Chem. Eur. J. 2020, 26, 1525

Communication par Poster M. Ndiaye, K. Jouad, S. Petoud, M.-A. Hiebel, F. Suzenet aux journées de Chimie organique Palaiseau 29-31 octobre 2019 (France)

Les petites molécules fluorescentes deviennent des outils incontournables en biologie, biochimie, en recherche biomédicale et en diagnostique. Elles sont facilement accessibles, modulables et présentent des activités photochimiques intéressantes applicables à l’imagerie moléculaire. Des innovations sont cependant encore indispensables car de nombreux paramètres restent à améliorer tels que la solubilité aqueuse, la toxicité, la photostabilité, la sensibilité… Ce projet de quatre ans s’inscrit dans ce contexte. HINOF a pour but de développer une nouvelle méthodologie basée sur la chimie des nitrènes afin d’accéder à une bibliothèque de sondes fluorescentes compactes comprenant des hétérocycles azotés. Ces nitrènes seront obtenus à partir de simples amines via des iminoiodinanes. Cette nouvelle approche permettra d’introduire efficacement une grande variété de substituants dans des conditions douces afin de pouvoir moduler les longueurs d’onde d’émission et atteindre le proche infra-rouge tout en optimisant les paramètres de perméabilité cellulaire.