Université d’Oran
Faculté des Sciences
Département de Chimie
MEMOIRE
Présenté par
Mr
Adel SLIMANI
pour obtenir le diplôme de
Magister
Discipline : Chimie Ecole Doctorale : S.P.R.S.M.
« structure, propriété et réactivité des systèmes moléculaires » Option : « Analyse et Réactivité moléculaire »
Préparation, Caractérisation, Identification et Séparation TLC chirale
« CTLC » de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one
Soutenu le : 06/05/2012 devant la commission d’examen :
Mr S. Hacini Pr., Université d’Oran Président
Mme
D. EL Abed Pr., Université d’Oran Examinateur
Mr M.Hamadouche M.C-A., Université d’Oran Examinateur
Mr A.Cheriti Pr., Université de Béchar Rapporteur
Mr N. Belboukhari M.C-A., Université de Béchar Co-Rapporteur
Dédicace
Avant tout je remercie Dieu Tout Puissant pour m’avoir donné le courage, la
foi et la force de continuer mes études…….Dieu merci.
Je dédie ce travail à la mémoire de ma grande mère El-haja Kheira ( الله يرحمها).
Je le dédie aussi à :
ceux qui m’ont donné la vie, le bonheur et l’espoir :
Mes aimables parents.
Et ceux avec qui j’ai partagé beaucoup de plaisir et de joie :
Mes inoubliables frères et ma sœur.
A celle qui partage le reste de ma vie:
ma femme et mon enfant.
A la famille Slimani, Bekkadour, Zaaboub et Nekhila.
A tous mes amis.
I
AVANT PROPOS
Le présent travail a été réalisé dans le laboratoire L.P.S.O
(Phytochemistry and Organic Synthesis Laboratory) de l’Université de Béchar
et qui rentre dans le cadre de l’Ecole Doctorale « Structure, Propriété et
Réactivité des Systèmes Moléculaires » piloté par le Département de Chimie à
l’Université d’Oran.
Mes remerciements sincères vont à tous mes professeurs et
encadreurs, notamment :
- Professeur A.KRALAFA, responsable de l’Ecole Doctorale SPRSM, il
nous a ouvert de grands horizons merci monsieur.
- Professeur S.HACINI, Président du Jury, il nous a transmis le maximum
des notions de base durant nos études académiques et a lui j’exprime toute
ma reconnaissance pour avoir bien voulu accepter de présider le jury de ce
mémoire.
- Professeur D.EL-ABED, examinateur circonspect de mon travail,
félicitation pour le savoir scientifiques et merci beaucoup pour la
confiance pour nous engager dans la relève scientifique.
- Docteur M.HAMADOUCHE, examinateur qu’il trouve ici l’expression
de mes vifs remerciements pour avoir bien voulu juger ce travail.
- J’exprime ma reconnaissance au Professeur A. CHERITI, pour m’avoir
accueillir au sein de son laboratoire L.P.S.O. et j’exprime mon respect et
ma reconnaissance pour m’avoir encadré.
- Docteur N.BELBOUKHARI, Co-encadreur, je le remercie
particulièrement pour sa rigueur scientifique, son exigence, sa
disponibilité et ses encouragements, en me faisant partager son expérience
et ses connaissances scientifiques.
« en suivant la physique et la
chimie contemporaines nous
avons quitté la nature pour
entrer dans une fabrique de
phénomène », dit-on !
:مـلـخـــص
انفلافاوىن، مسكباث عضىٌت تحتىي عهى حهماث غٍس متجاوست بحٍث ٌكىن فٍها الأكسجٍه انرزة انغٍس متجاوست، و هً
ذاث انبىٍت انكٍمٍائٍت (الأشوث دزة غٍس متجاوست)ٌتم تحضٍس بعض مشتماث انكٍىىنٍىٍت . مىجىدة بكثسة فً انطبٍعت
اعتمدوا تطبٍك تفاعم ". أمٍىىأسٍطىفٍىىن- 2" عهى استعمال انمسكب انكٍمٍائً" فلافاوىن-أشا"انمشابهت نهفلافاوىن أو
الاوىتٍىمساث انمتحصم عهٍها ٌتم فصهها كٍسانٍا بطسٌمت سههت، . جصئً حهمً بإضافت انبىصاندٌهٍد لاصطىاع وىاة انكٍىىنٍه
فعانت و هرا باستعمال كسوماتىغسافٍا انطبماث انسلٍمت مع جٍم انسٍهٍكا و بإضافت إنى انمسكب انمساد فصهه مىاد كٍسانٍت
. واوىمتس254نمساءة انبمع انمتحصم عهٍها اعتمدوا عهى مصباح فىق بىفسجً . ومٍت مسآٌا مثم انماوٍتىل و انسكسوش
انفلافاوىن، انفصم انكٍسانً دٌهٍدزوكبىىنٍه، كسوماتىغسافٍا انطبماث انسلٍمت، مىاد كٍسانٍت ومٍت :الكـلمــات المـفتــاحيــة
.مسآٌا
Abstract :
Flavanones are oxygen heterocycles (benzo pyranones), which are abundant in nature. The
synthesis of aza-falvanone (2-phenyl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one) 1 has been achieved
successfully from 2-aminochalcone by intramolecular cyclisation. Recently, the azaflavanone
obtained in good yields by condensation of 2-hydroxyacetophenone and benzaldehyde.
The enantiomers of this compound have been to be easily separated by TLC on silica gel
using optically pure D(+)-sacharose and D(-) Manitol, the spots were located in a lamp UV
254 nm. The effect of the chiral selectors, Temperature and atmospheric pressure on
resolution has been studied.
Key words: flavanone, dihydroquinoline Chiral Separation, TLC, Chiral Selector.
Résumé :
Les flavanones sont des hétérocycles avec l'oxygène comme hétéroatome (benzopyranones),
qui sont abondants dans la nature. La synthèse d'aza-falvanone (2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4-
(1H) - one) a été réalisée à partir de 2-aminoacétophénone par une cyclisation
intramoléculaire avec l’utilisation de benzaldéhyde. Les énantiomères de ce composé ont dû
être facilement séparés par la chromatographie sur couche mince sur le gel de silice en
utilisant le D (+) - saccharose et le D (-) Mannitol agents chiraux optiquement purs. Les
taches ont été situées dans une lampe 254 UV. L'effet des sélecteurs chiraux de la température
et de la pression atmosphérique sur la résolution a été étudié.
Mots clés : 2-aminoacétophénone, Azaflavanone, séparation chirale, énantiomère,
dihydroquinoline, CCM, sélecteur chiral, D (+)- saccharose, D (-) Mannitol, CTLC.
Liste des abréviations
III
Listes des abréviations:
FDA : Food and Drug Administration.
AMM: Autorisation de Mise sur le Marché.
TLC : Thin Layer Chromatography.
CCM: Chromatographie sur couche mince.
CTLC : Chiral Thin Layer Chromatography.
QDC : Quinoline-2,4-acide dicarboxylique.
GVT : Glutamate transporteur vasculaire.
DOG : Dimethyl oxoglutaconate.
DPA : Acide dodecylphosphonique.
HPLC : High performance liquide chromatography.
CPLHP : Chromatographie en Phase Liquide à Haute Performance.
AME : Ester acétyle malonique.
EMME : Ethoxyméthylenemalonate.
AINS : Anti-inflammatoire non stéroïdien.
CCMHP : Chromatographie sur couche mince à hautes performances.
CE : Electrophorèse Capillaire.
CG : Chromatographie en Phase Gazeuse.
CPS : Chromatographie en Phase Fluide Supercritique.
HRf: Hundred retention frontal.
PSC: Phase Stationnaire Chirale.
Rf: Rapport au Front.
UV : Ultra Violet.
SN1 : Substitution nucléophile.
AlCl3 : Chlorure d’aluminium.
SEA : Substitution électrophile aromatique.
δ : Déplacements chimiques.
Ppm : Partie par million.
LC : Chromatographie liquide.
IR : Infra rouge.
RMN : Résonance magnétique nucléaire.
CMPA : Chromatographie phase mobile d’additifs chiraux.
LISTE DES FIGURES
IV
Listes des figures :
Chapitre I :
Figure I-1 : Quinine
Figure I-2 : Noscapine
Figure I-3 : Cinchocaïne
Figure I-4 : Produits obtenus lors de la réaction de Camps
Figure I-5 : Stratégie de synthèse de Knorr et de Conrad-Limpach
Figure I-6 : Réaction de Camps
Figure I-7 : Réaction de Combs
Figure I-8 : Réaction de Conrad-Limpach
Figure I-9 : 7-méthoxy-2-méthyl-3-(6,6,6-trifluorohexyl)-4(1H)quinolone
Figure I-10 : Hydroxyquinoline carboxylate
Figure I-11 : Réaction de Doebner-Van miller
Figure I-12 : Produits obtenus par la réaction de Doebner
Figure I-13 : Cyclisation de Doebner-Miller
Figure I-14 : Synthèse de Doebner à reflux
Figure I-15 : Cyclisation de Doebner-miller
Figure I-16 : Réaction de Friedländer
Figure I-17 : Synthèse de Friedländer de dérivés quinolines par la méthode micro-ondes
Figure I-18 : Réaction de Friedländer avec l’utilisation d’un catalyseur
Figure I-19 : Synthèse de poly-substitué quinolines
Figure I-20 : Synthèse de Chandrasekhar.
Figure I-21 : Synthèse de Gould-Jacobs
Figure I-22 : Une autre application de la réaction de Gould-Jacobs
Figure I-23 : Réaction de Knorr
Figure I-24 : Synthèse de Meth-Cohn
Figure I-25 : Synthèse de Pfitzinger
Figure I-26 : Synthèse de 6-sulfamoylquinoline-4-acide carboxylique
Figure I-27 : Une nouvelle méthode qui utilise la réaction de Pfitzinger
LISTE DES FIGURES
V
Figure I-28 : Synthèse de Riehm
Figure I-29 : Modèle de Skraup
Figure I-30 : Synthèse des hydroquinolines par la méthode de Skraup
Figure I-31 : Autre utilisation de la réaction de Skraup
Figure I-32 : Synthèse de 1,2-dihydroquinolines
Figure I-33 : Synthèse de Niementowsky
Figure I-34 : Réaction d’Algar-Flynn-Oyamada
Chapitre II:
Figure II-1 : Objets chiraux
Figure II-2 : Exemple des allènes
Figure II-3 : Différents interactions moléculaires
Figure II-4 : Cristal de calcite
Figure II-5 : Carbone asymétrique d’après Van’t Hoff et Le bel
Figure II-6 : Représentation tétraédrique des alcènes et des allènes
Figure II-7 : cristallisation de la thréonine
Figure II-8 : Modification morphologique d’un cristal dédoubler
Figure II-9 : interconversion par dissociation
Figure II-10 : interconversion par rotation de liaison
Figure II-11: Dédoublement par l’intermédiaire diastéréomère
Figure II-12: Agents de dédoublement des acides
Figure II-13 : Agents de dédoublement des bases
Figure II-14: Agents de dédoublement des acides aminés
Figure II-15: Agents de dédoublement des alcools, diols, thiols, dithiols et phénols
Figure II-16: Agents de dédoublement des aldéhydes et de cétones
Figure II-17: Agents de dédoublement diverses
Figure II-18: Modèle de Ogston à trois points de contact
Figure II-19 : acide mandelique
Figure II-20: α- méthylbenzylamine
Figure II-21: Dédoublement d’alcènes chiraux
LISTE DES FIGURES
VI
Figure II-22 : une cavité chirale
Figure II-23: sélection conformationnelle par formation de clathrate
Figure II-24: le gossypol
Figure II-25: Amides diastéréomères séparées par chromatographie sur des colonnes de gel de
silice
Figure II-26: Base de Tröger
Figure II-27 : Phase stationnaire énantiosélective complémentaire (PSC)
Figure II-28 : PSC énantiosélectif de Pirkle montrant les sites d’interaction
Figure II-29 : PSC énantiosélectif de cellulose
Figure II-30 : méso-pentane-2,4-diamine
Figure II-31 : Lasalocide A
Figure II-32 : Séparation par CCM d’atropoisomères diastéréomères sur gel de silice
Figure II-33 : Transformation asymétriques de diastéréomères chiraux
Figure II-34 : Configuration « R » et « S »
Figure II-35 : Nomenclature « D » et « L »
Figure II-36 : Schéma simplifié des forces de dispersion
Figure II-37 : Création d’une polarisation induite sous l’influence d’un dipôle permanent
Figure II-38 : Liaisons hydrogènes
Figure II-39 : interactions ioniques
Figure II-40 : fonctionnel de chromatographe liquide de base pour la chromatographie chirale
Figure II-41 :schéma explicatif de la règle de Dagliesh
Figure II-42 :Formule générale des CDs et représentation schématique de leur structure
tridimensionnelle
Figure 2-43 :Les taux d’utilisation de différentes méthodes chromatographiques
Chapitre III :
Figure III-1 : 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one
Figure III-2 : Analyse rétrosynthétique
Figure III-3 : Réaction de chlorure d’éthanoyle
Figure III-4 : Modèle de substitution nucléophile interne
Figure III-5 : Montage de la réaction de chlorure d’éthanoyle
LISTE DES FIGURES
VII
Figure III-6 : Mécanisme réactionnel de la synthèse de chlorure d’éthanoyle
Figure III-7 : Réaction de 2-aminoacétophénone et 4-aminoacétophénone
Figure III-8 : Mécanisme réactionnel de la synthèse de 2-aminoacétophénone et le 4-
aminoacétophénone
Figure III-9 : La première étape de l’acylation de Friedel-Crafts
Figure III-10 : Protons de 2-aminoacétophénone
Figure III-11 : Carbones de 2-aminoacétophénone
Figure III-12 : 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-ones
Figure III-13 : Réaction de S. Chandrasekhar et al
Figure III-14 : La position de carbone asymétrique
Figure III-15 : Synthèse de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one
Figure III-16 : Mécanisme réactionnel de la réaction de S.Chandrasekhar et al
Figure III-17 : Séparation sur colonne LC-UV (gauche) et séparation sur colonne LC (droit)
Figure III-18: Protons de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one
Figure III-19: Carbones de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one
Figure III-20 : Deux énantiomères azaflavanones
Figure III-21 : Montage de l’agitation
Figure III-22 : plaques CCM sous une lampe UV, séparation de deux substances différentes
Figure III-23 : Photos prise sous une lampe UV de 254nm
Figure III-24 : Plaques CCM de deux énantiomères séparé avec le D(-) mannitol
Figure III-25 : Plaques CCM de deux énantiomères séparé avec le D(+) saccharose
Figure III-26 : Représentation d’une divergence de deux composés chiraux
Figure III-27: Les interactions entre les deux énantiomères et le D (-) mannitol
Figure III-28: Les interactions entre les deux énantiomères et le D (+) saccharose
Figure III-29 : Interaction moléculaires lors d’une séparation TLC chirale
***
Liste des tableaux
VIII
Listes des tableaux :
Tableau II- 1 : Energies des interactions.
Tableau III-1: déplacement chimique de proton.
Tableau III-2 : Déplacement chimique C-13
.
Tableau III-3 : Déplacement chimique de proton.
Tableau III-4 : Déplacement chimique de carbone.
Tableau III-5 : Caractéristiques des deux agents chiraux.
Tableau III-6 : Calcule des Rf.
Tableau III-7 : Résultats obtenus de la séparation CTLC chirale.
IX
SOMMAIRE
Avant propos :……………………………………………………………………………………
Résumé : ………………………………………………………………………………………….
Page
I
II
Liste des abréviations :……………………………………….…………………………………..
Liste des figures :…………………………………………………………………………………
Liste des tableaux :………………………………………………………………………. Sommaire :………………………………………………………………………………………..
INTRODUCTION GENERALE…………..……………………………………………
III
VI
VIII
IX
1
Chapitre 1 : Synthèse des Quinolines 4
I-1 Introduction :……………………………………………………….………………………… 5
I-2 Historique : ……………………………………………………….……………………….. 5
I-3 Méthodes de synthèse des Quinolines :…………………………………………………….. 7
I-3-1 Synthèse de Camps des Quinolines (1899):……………………………………...... 7
I-3-2 Synthèse de Combes des Quinolines (1888) : …………………………………… 8
I-3-3 Synthèse de Conrad-Limpach des Quinolines (1887):…………………………… 9
I-3-4 Synthèse de Doebner-Von Miller des Quinolines (1883):……………………….. 10
I-3-5 Synthèse de Friedländer des Quinolines (1882) :……………………………….......
I-3-5-1 Synthèse de 2-aryl-2,3-dihydroquinoline-4(1H)-one:…………….….
13
15
I-3-6 Synthèse de Gould-Jacobs des Quinolines (1885) :…………………………….......
………………………………….....
15
I-3-7 Synthèse de Knorr des Quinolines (1886):…………………………………………. 17
7 I-3-8 Synthèse de Meth-Cohn des Quinolines (1981):…………………………..……...... 17
I-3-9 Synthèse de Pfitzinger des Quinolines (1886):…………………………….………. 17
I-3-10 Synthèse de Riehm des Quinolines (1885):……………………………….………. 19
I-3-11 Synthèse de Skraup des Quinolines (1880):……………………………….……… 19
I-3-12 Synthèse de Niementowsky des Quinolines:……………………………………… 20
I-3-13 Réaction d’Algar-Flynn-Oyamada (A.F.O) :………………………..……….……. 21
1-4 Conclusion :…………………………………………..……………………………….……… 21
1-5 Références bibliographiques :……………………………………………………….……… 22
Chapitre 2 : Méthodes de la Séparation chirale 25
II-1 Introduction…………………………………………………………………………………. 26
II-2 Aperçu historique sur la chiralité :…………………………………..……………………. 28
II-3 La cristallogenèse et la Séparation des énantiomères :………….………………..……....
II-3-1 : Cas des cristaux :………………………………………………………………………..
a. Séparation direct par tri de cristaux :……….……………………………………………..
32
32
32
b. Conglomérat :……………………………………………………………………….……. 32
c. Cristallisation préférentielle :………………………………………………..……..…….. 33
d. Cristallisation préférentielle en présence d’additifs :…………………………….………. 33
e. Dédoublement spontané total :…………………………………………………..….......... 35
II-3-2 séparation chimique des énantiomères par dédoublement:………………………….… 36
a. Formation et séparation de l’agent de dédoublement :………………………………….
b. Action et fonctionnalité des dédoublements :…………………………………………..…
c. Séparation par complexation et inclusion :……………………………………………..
d. Dédoublement chromatographique :……………………………………………………
e. Séparation des diastéréomères :…………………………………………………………
II-4 Mélanges racémiques : ……………………………………………………………………
II-5 Configurations absolues — Règles de Cahn, Ingold et Prelog :…………….………..
36
39
41
42
45
47
48
X
II-6 Notion de série D et L :……………………………………………………………………… 49
II-7 Interactions moléculaires …………………………………………………….……….......... 49
II-7-1 Forces de dispersion …………………………………………………….…………. 50
II-7-2 Forces polaires ………………………………………………………….…………. 51
II-7-3 Liaisons hydrogènes multiples :……………………………………………………. 52
II-7-4 Interaction π-π :……………………………………………………………………. 53
II-7-5 Interactions Diélectriques (Ionique) ………………………………………………. 53
II-7-6 Interactions moléculaires dans des phases mélangées ……………………………. 54
II-7-7 Interactions moléculaires et leurs énergies ……………………………………....... 55
II-7-8 Additifs chiraux …………………………………………………………………… 55
II-8 Chromatographie liquide des composés chirals (LC)……………………………………. 55
II-8-1 La disposition de base de LC………………………………………………….... … 55
II-8-2 Phases stationnaires chirales……………………………………………………….
II-8-3 Phases mobiles …………………………………………………………………….
56
58
II-9 Méthodes chromatographiques de la séparation chirale…………………………………. 58
II-9-1 Chromatographie sur couche mince à haute pression (HPTLC) ………………….. 61
II-9-2 Principe de la technique ………...…………………………………………………. 62
II-9-3 Facteurs influant sur la CCM ……...………………………………………………. 62
II-9-4 Applications de la CCM……………..…………………………………………….. 63
II-9-5 Choix de l'éluant…………………………………………………………………… 64
II-10 Conclusion :………………………………………………………………………………… 64
II-11 Références bibliographiques…………………………………………….………………... 65
Chapitre 3 : Synthèse et séparation chirale « CTLC » 69
III-1 Introduction:…………..…………………………………………………………………… 70
III-2 Stratégie de synthèse:…………………………………………………………………....... 71
III-2-1 L’analyse rétrosynthétique:……………………………………………………….. 71
III-2-2 Discussion:…………………………………………………………………...……. 71
III-3 Synthèse et identification :……………………………………………………………......... 72
III-3-1 Synthèse de chlorure d’éthanoyle:……………………………………………........
III-3-1-1 Mécanisme SNi (substitution nucléophile interne) :…………..…….
72
72
III-3-2 Protocole de la réaction:………………………………………………………....... 73
III-3-3 Mécanisme réactionnel:………………………...…………………………………. 74
III-4 Synthèse de 2-aminoacétophénone:……………………………………………………….. 75
III-4-1 Protocole de la réaction:………………………………………………………....... 76
III-4-2 Mécanisme réactionnel :…………….……………………………………………. 77
III-4-3 Purification:………………………………………………………………………..
III-4-4 Caractérisation et identification :………………………………………………….
78
78
III-5 Synthèse de 2-Aryle-2,3 dihydroquinolin-4(1H)-one:…………………………………… 80
III-5-1 Nomenclature :……………………………………………………………………. 80
III-5-2 Voie de synthèse de 2-Aryle 2,3 dihydroquinolin-4(1H)-one:……………..…….. 81
III-5-3 Protocole de la réaction:………………………………………………………....... 83
III-5-4 Mécanisme réactionnel et discussion :……………………………………………. 83
III-5-5 Purification :…………………………………………………………………… 83
III-5-6 Caractérisation et identification spectroscopique :……………………………….. 84
III-6 Séparation CTLC chirale de 2-ryle2, 3dihydroquinolin-4(1H)one :………..………….. 86
III-6-1 Principe :…………………………………………………………………………. 87
III-6-2 Objectif :………………………………………………………………………….. 87
III-6-3 Caractéristiques et Propriétés physico-chimiques des sélecteurs chiraux:….……. 87
III-6-4 Technique et mode opératoire :………………………………………………..…. 89
III-6-4-1 L’exploitation de la plaque CCM :………………………………..... 90
III-6-5 Résultats expérimentales de la CTLC chirale :….……………………………….. 93
III-6-5-1 Photos des plaques CCM après révélation :………..………………. 93
III-6-5-2 Résultats des Facteurs de séparation CTLC chirale:……………….. 94
XI
III-6-5-3 Discussion des résultats:……………………………………..……..
III-7 Conclusion :…………………………………………………………………………………
94
98
III-8 Références bibliographiques :…………………………………………………………… 99
CONCLUSION GENERALE :………………………………………………………….
102
INTRODUCTION GENERALE
1
INTRODUCTION
GENERALE
INTRODUCTION GENERALE
2
Introduction générale :
Au carrefour d’une pluridisciplinarité scientifique complexe mais non compliquée, la
chiralité se trouve à la jonction même de la chimie organique, la cristallographie, la
biologie et la chromatographie. C’est pourquoi, elle représente aujourd’hui l’un des plus
importants enjeux de l’industrie pharmaceutique, notamment la synthèse asymétrique.
Grâce au progrès effectué par la science, la chiralité s’inscrit durant ces dernières années
dans l’un des domaines de recherche les plus importants et connaît un développement
remarquable.
L’utilisation de plus en plus souvent du concept de pureté est mise en exergue et
engendre une forte concurrence. Aussi, ces dernières années, les directives de la FDA
(Food and Drug Administration) instruisent les groupes pharmaceutiques à fournir des
tests de plus en plus sévères pour obtenir leur AMM (Autorisation de Mise sur le
Marché) en vue de la commercialisation d’une substance racémique. Les recherches et
le développement de la fabrication des médicaments focalisent sur le principe actif
correspondant à un seul énantiomère.
Dès lors, de nouvelles techniques de séparation et de synthèse d’énantiomère font leur
apparition dans cette dynamique. Mais, serait-t-il possible un jour de séparer deux
énantiomères d’une manière simple, rapide et exclusive de façon à ne conserver que
l’énantiomère ciblé ?
Cette question postule une problématique incontournable. En effet, les chercheurs
travaillent depuis plus de quelques décennies dans ce domaine qui semble complexe de
par ses techniques, ses matériels et ses concepts.
Le laboratoire de recherche LPSO (Université de Béchar) pilote un projet de recherche
dans ce domaine d’étude de la séparation chirale. Ainsi nous nous sommes proposé
d’étudier une technique de séparation chirale qui repose sur la technique de la
chromatographie sur couche mince CTLC ( Chiral Thin Layer Chromatography).
Selon la stratégie planifiée, le présent travail a été choisi afin d’illustrer et d’étudier la
technique de séparation chirale. Ce choix a été dicté par la continuité d’un sujet de
recherche déjà entamé : « la séparation chirale d’une série de composés chimiques, les
flavanones tandis que pour notre cas il est proposé l’étude d’un dérivé de la famille
Azaflavanone [2- aryle 2,3dihydroquinolin4-(1H)-one] ».
INTRODUCTION GENERALE
3
Cette molécule contient un atome d’azote et une fonction cétone qui caractérise les
azaflavones et elle présente aussi un carbone asymétrique qui donne une activité optique
de deux énantiomères.
D’abord, dans ce mémoire, on aborde dans la première partie une recherche
bibliographique en deux chapitres :
1. Le premier chapitre présente une recherche dans la littérature et une
illustration sur les synthèses les plus réputées des quinolines : Réaction de
Camps, Combes, Friedländer, Doebner Von Miller etc. Ainsi la synthèse des
azaflavanones notamment la synthèse de [2- aryle 2,3dihydroquinolin4-
(1H)-one].
2. Dans le deuxième chapitre, on expose à travers une étude bibliographique
approfondie un résumé sur la chiralité, les méthodes de séparation chirale et
les procédés essentiels de la technique de séparation chirale « CTLC ».
Dans la partie expérimentale, il a été exposée dans un troisième chapitre la synthèse et
la séparation CTLC chirale de [2- aryle 2,3dihydroquinolin4-(1H)-one], un composé
synthétisé à partir de 2-aminoacétophénone utilisant la synthèse de S.Chandrasekhar et
al*.
Enfin, on a étalé la méthode de séparation chirale sur chromatographie couche mince
des deux énantiomères de composé [2-aryle 2,3dihydroquinolin4-(1H)-one] en
utilisant deux sélecteurs chiraux ; D(+) Saccharose et D(-) Mannitol.
S. Chandrasekhar, K. Vijeender and Ch. Sridhar, L-Proline-catalyzed one-pot synthesis
of 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-ones, Tetrahedron Letters 48 (2007) 4935–4937
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
5
I- Introduction :
Les quinolines sont des composés hétérocycliques représentés par deux cycles benzéniques
avec un seul cycle benzénique qui comporte un hétéroatome (azote), pouvant être
considérés comme étant construits à partir d’un système d'anneau qui comporte un anneau
de benzène et un anneau de pyridine fondus par un lien de carbone-carbone. Ces
hétérocycles existent aussi bien à l’état naturel qu’en produits de synthèse largement
utilisés comme composés biologiquement actifs [1]. Les quinolines ont été au centre
d’intérêt de la recherche durant plusieurs années car un grand nombre des produits naturels
contient ces hétérocycles et elles se trouvent dans de nombreux produits commerciaux
comprenant des pharmaceutiques, des parfums, et des colorants [2].
I-1 Historique :
La Malaria (mauvaise air) représente une maladie très fréquente dans le monde des êtres
humains, plus de 270 millions de nouvelles infections et 2 millions de décès chaque année.
Depuis très longtemps, l’homme souffre de cette maladie due à un insecte, « le
moustique ». En 1898, ce fut la découverte. D’abord l’anti-malaria China (Cinchona Bark)
a été découverte au 17ème
siècle. La Quinine (Figure 1-1) représente la majorité de 25
alcaloïdes retrouver sur la China. Le composé à été cristallisé et purifié en 1820 par
Palletier, ce produit à été certifié en 1907. Un peu plus tard c’est la deuxième guerre
mondiale, en particulier aux Etats-Unies où l’homme a commencé la maitrise de ce
moustique avec l’insecticide DDT qui est interdit d’utilisation maintenant. [3]
Figure 1-1 : Quinine
N
NOH
H3CO
H
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
6
Des alcaloïdes de quinoline tels que la quinine et le quine d'amodia sont employés pour le
traitement de la malaria [4]. Ainsi des alcaloïdes de phthalideisoquinoline jouent des rôles
intéressants tels que le Noscapine (Figure 1-2) , un traitement non-narcotique de la toux.
N
O
OH
O
H
O
OCH3
CH3
OCH3
OCH3
Figure 1-2 :Noscapine
Il y a d’autres dérivés comme le cinchocaïne (Figure 1-3) qui présente des propriétés tel
que :
1. La Cinchocaïne est disponible sous forme de sel hydrochloride.
2. Le Composé cristalline hydroscopique.
3. Très rapide au début de l’administration avec une action de longue durée.
N
NH
O
CH2CH2 N
C2H5
C2H5
Figure 1-3 :Cinchocaïne
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
7
I-2 Méthodes de synthèse des Quinolines :
Dans ce chapitre, on exposera, outre les données bibliographiques les plus intéressantes et
les différentes méthodes de synthèse utilisées pour accéder aux différents types de
composés dérivées quinolines.
I-2-1 Synthèse de Camps des Quinolines (1899):
La réaction de Camps représente l’une des premières réactions sur la synthèse des
quinolines, la condensation de 2-acétamid-acétophénone avec un catalyseur basique mène
à former la quinolin-4-ol substitué ou la quinolin-2-ol substitué ou bien un mélange des
deux composés [5]. Peu de travail a été fait pour confirmer le mécanisme de la réaction de
Camps.
N N
OH
R1
R2
R1
NH
R1
R2
OH
O
R2
O
NaORNaOR
ROHROH
Figure 1-4 : Produits obtenus lors de la réaction de Camps.
La condensation de l’aniline avec l’éthylacétoacétate sous chauffage de 150°C fournit
l’acétoanilide d’après Knorr. Conard et Limpach ont établi plus de chaleur pour fournir la
quinolin-2-ol. Sous des conditions différentes, la condensation de l’aniline et
l’éthylacétoacétate forment un énamine [5].
On peut dire que Camps a suivi le travail préparatif de Knorr puis les travaux de Conrad-
Limpach c’est eux qu’il lui illustré pour sa synthèse on peut résumé sur ce schéma (Figure
1-5) les deux réactions de Knorr et Conrad-Limpach.
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
8
Figure 1-5 : Synthèse de Knorr et Conrad-Limpach.
Camps a isolé les deux composés par un chauffage de l’acétamidoacétophénone jusqu'à
104°C dans l’hydroxyde de sodium. Dans cette synthèse (Figure 1-6), une condensation
intramoléculaire de type aldol permet la cyclisation en position ortho et para quinolone.
Cette réaction de camps a été employée pour préparer une série d'agents d'anti-ulcère. [6]
NH
O
O104°C
N N
OH
OH
(69% ) (20%) Figure 1-6 : Réaction de Camps.
I-2-2 Synthèse de Combes des Quinolines (1888) :
La réaction de Combes est une séquence de la réaction de condensation de l’arylamine
(aniline simple) avec le 1,3 dicétone, dicétone-aldéhyde ou dialdéhyde qui donnent
l’énamine, en suite une hydratation cyclique et une élimination d’eau conduit directement à
la formation de la quinoline [7].
NH2
+
OEt
O O
NH
O
Oet
HN
O
O
Chaleur
H2SO4
H2SO4
Chaleur
T.embianteacide. cat
Conrad-Limpach
Knorr
140-160°C
H+
Chaleur
EtOHagent de séchage
NH
O
N
OH
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
9
+
acid,TTempératureNH2
NH
R1CO
N
R1R2
R3
-H2O
-H2OR1 R3
R2
O O
Figure 1-7 : Réaction de Combes.
La première étape de la réaction de Combes fonctionne très bien avec une simple aniline,
la cyclo-déshydratation est menée par la réaction de Friedel-Crafts [8].
La deuxième étape nécessite la présence d’un acide fort qui permet une substitution
électrophile du cycle aromatique [9]. La présence de substituant électrodonneur sur le
cycle aromatique, en position méta, favorise cette réaction [10].
I-2-3 Synthèse de Conrad-Limpach des Quinolines (1887):
Il s’agit de la condensation d’une arylamine avec une cétone ou aldéhyde (β-cétoester ou
α-formyester) qui donne l’énamine ou bien le β-arylaminocrylate, ce dernier réagit avec un
alcool dans une réaction de cyclisation pour fournir le 4-hydroxyquinoline (Figure 1-8)
[11]. L’accès aux aminoacrylates permet, dans ce cas, de faire intervenir l’action des
arylamines sur des esters acétyléniques ou sur l’éthoxyméthylénemalonate d’éthyle.
NH2
+ R1 OR3
R2
O O
NH
R2
O
R1
OR3
solvent inerte et chaleur
N
OH
R2
R1
-R3OH
acide. cat
-H2O
Figure 1-8 : Réaction de Conrad-Limpach.
La réaction de Conrad-Limpach (1887-1891) et de Limpach (1931) consiste à condenser
des substitués en position 2 acétoacétique-ester avec l’aniline qui fournit le 2-aryl-3-
phényl-amino-crotonique-ester. Puis, après une cyclisation à haute température d’ébullition
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
10
du solvant (250°C). Exemple: mélange 73,5% diphènylether et 26,5% biphényl pour
former la quinolone (Figure 1-9) [12].
NH
CF3
O
O
Figure 1-9 : 7-méthoxy-2-méthyl-3-(6, 6,6-trifluorohexyl)-4(1H)-quinolone.
Autres utilisations de la réaction Conrad-Limpach où l’aniline se condense et sera cyclisée
avec le diéthyloxalacetate, c’est une réaction modifiée de Cornad-Limpach qui donne un
dérivé hydroxyquinoline carboxylate (Figure 1-10). Ce quinoline est le sentier de
l’oxydation du tryptophane dans la pseudomonase [13].
N COOH
OH
Figure 1-10 :Hydroxyquinoline carboxylate.
La réaction Conrad-Limpach entre l’aniline et le β-cétoester représente une méthode
générale pour synthétiser les dérivés quinolines. Une variété de procédures de synthèse est
reportée dans la littérature; dans tous les cas, la réaction dépend de la température, du
solvant et du ratio-molaire des réactifs [14].
I-2-4 Synthèse de Doebner-Von Miller des quinolines (1883):
La réaction Doebner, c’est le couplage de trois composés : l’aniline, l’acide pyruvique et
l’aldéhyde pour donner le 4- carboxyle-quinoline(Figure 1-11), qui peut être substitué par
d’autres groupements fonctionnels [15].
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
11
NH2
R
CO2H
OH
RO
N R
CO2H
R
N R
R
Figure 1-11 : Réaction de Doebner Van-Miller.
Dans le cas de la réaction de Doebner-Van Miller, les aldéhydes ou cétones α, β-insaturés
sont directement mis en réaction avec l’aniline et ses dérivés compatibles avec les
conditions réactionnels [16].
En 1883, Böttinger décrit la réaction de l’aniline avec l’acide pyruvique pour produire
l’acide méthylquinoline carboxylique. Quatre années plus tard, Doebner a produit le
premier composé dérivé quinoline composé (A)le 2-méthylquinoline-4-acide carboxylique
et le deuxième composé c’est le 2-méthylquinoline (figure 1-12) [17].
N
CO2H
N
Composé A Composé B
Figure 1-12 : Produits obtenus par la réaction de Doebner.
La réaction Doebner-Von Miller est utilisée fréquemment dans la préparation d’une large
variété des dérivés quinolines, cette réaction se fait en deux phases, phase organique et
phase aqueuse (Figure 1-13). Dans ce cas, les dérivés quinolines sont produits par la
réaction Doebner-Von Miller qui représente l’intervention de l’acide phosphotungstique
dans des conditions thermiques et les radiations micro-ondes [18].
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
12
CHO
H2O
NH2
R
H+ [O]
Cl-
+NHAc
RH3
+O
phase organique
HCl phase aqueuse
Doebner Miller-typeCyclisation
NH
R
Me+Cl
-
Figure 1-13 : Cyclisation de Doebner Miller.
Autres méthodes se basent et modifient la réaction de Doebner-Von Miller pour la
préparation des dérivés quinolines :
La synthèse de quinoline acide carboxylique avec le catalyseur Yb (PFO3) par la
synthèse de Doebner à reflux (figure 1-14). Cette réaction est proposée par
l’addition d’aniline avec le benzaldéhyde suivie par une réaction de Mannich et
enfin une réaction d’oxydation pour donner le produit final [19].
OH
O
O
+ R1
NH2
+R2
CHO
Yb(PFO)3
H2O refluxN
R1
COOH
R2
Figure 1-14 : Synthèse de Doebner à reflux.
Quinoline-2,4-acide dicarboxylique (QDC’s) synthétisé par une modification de la
réaction Doebner-Von Miller (Figure 1-15) produit et fait tester l’inhibiteur la
protéine Glutamate Transporteur Vasculaire (GVT) [20].
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
13
Figure 1-15 : Cyclisation de Doebner Miller.
I-2-5 Synthèse de Friedländer des Quinolines (1882) :
Friedländer décrit la condensation de l’O-aminobenzaldéhyde (O-aminoacétophénone)
avec un acétaldéhyde pour obtenir la quinoline en 1882. La synthèse Friedländer des
quinolines est une combinaison entre α-aminoaldéhyde ou cétone avec un autre aldéhyde
ou cétone ou au moins avec un méthylène en position α de carbonyle pour fournir la
quinoline substituée. Selon les conditions expérimentales et les milieux utilisés, acide ou
basique, l’orientation de la réaction et son mécanisme sont différents (formation d’énolate
ou d’énol), ce qui conduit a des quinolines substituées différemment [21].
Cette réaction se fait sous des conditions basiques, acides ou avec une température élevée
(Figure 1-16) [21].
NH2
OR1
R2
R4
R3
ON
R2
R3
R4
R1
Acide, baseou chaleur
Figure 1-16 : Réaction de Friedländer.
Fischer et Rudolph sont les premiers qui ont établi ce genre de réactions, dans la même
année Friedländer a rapporté sa synthèse de quinoline [22].
Friedländer a vraiment donné la chance à d’autres chimistes pour pousser davantage la
recherche en préparant les dérivés quinolines grâce à son procédé qui est utilisé de nos
jours mêmes. Citons quelques exemples de synthèses célèbres qui se basent sur la réaction
de Friedländer modifiée : réaction de Niementowsky, Pfitzinger, Kepmter, Fehnel,
NH2
X
+ MeO2C CO2Me
O
CH2Cl2Acide
X
CO2R
CO2R
N2
34
5
6
7
8 1
OH-R = MeR = H
dimethyl oxoglutaconate (DOG)
X= Cl, Br, I
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
14
Borsche et Henegar [23].
D’autres méthodes récentes qui s’articulent sur cette synthèse de Friedländer par exemple :
Synthèse de dérivé quinoline agent parasitique par la méthode de Friedländer
assistée par des radiations micro-ondes (Figure 1-17)[24].
NH2
O
R3
R4
N R3
R4R2
R1
R2
O
R1
HClcat
MW+
R1 = CH3, R2 = H
R1 = Ph, R2 = NO2
R1 = Ph, R2 = Cl
Figure 1-17 : Synthèse de Friedländer de dérivé quinoline par la méthode micro-onde.
Application des catalyseurs acides solides hétérogènes pour la synthèse de
Friedländer (Figure 1-18). Ces réactions sont développés de manière a augmenté
les rendements par l’utilisation des catalyseurs acides dans la condensation entre le
2-aminoacétophénone et le dérivé cétone [25].
R2
R3
O
NH2
O
R1
N R2
R3
R1
RR
+Amberlyst-15
EtOH, ref lux
2.0 - 3.5h
Figure 1-18 : Réaction Friedländer avec l’utilisation d’un catalyseur.
Les poly-substitués quinolines sont synthétisés en présence de l’acide
dodecylphosphonique (DPA) en milieu aqueux (Figure 1-19) [26].
NH2
Ph
O
OEt
OO
N CH3
OEt
Ph O
+
DPA (0.1 mmol)
H2O
Figure 1-19 : synthèse de poly-substitués quinolines.
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
15
I-2-5-1 Synthèse de 2-aryl-2,3-dihydroquinoline-4(1H)-one:
Les flavanones sont des hétérocycles de l'oxygène (benzopyranone), qui sont abondants
dans la nature. La synthèse d'aza-flavanones 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H) –ones, ont
été réalisés avec succès avec le 2 aminoacétophénone par une cyclisation intramoléculaire
[27].
Récemment, S.Chandrasekhar et all démontrent que l’action de 2-aminoacétophénone
avec le benzaldéhyde substitué subissent une cyclisation douce de condensation d'un pont
en présence de la L-proline comme organocatalyseur. Ceci pour fournir des azaflavanones
avec un bon rendement. Ci-dessous le schéma réactionnel (Figure 1-20)qui décrit une
stratégie générale pour la synthèse des aza-analogues des flavanones à partir du 2-
aminoacétophénone [27].
NH
NH2
H OOO
+L-proline (30 mol%)
rt, 48h, MeOH
Figure 1-20 : Synthèse de Chandrasekhar et al.
D’après S.Chandrasekhar et all, ils se sont demandé si l'organocatalyseur pourrait induire
n'importe quelle chiralité à la position 2. Ainsi 2 Aryle-2,3 dihydroquinolin-4 (1H)- one
ont été synthétisés comme produits racémiques suivant un procédé de littérature, qui a
montré un mélange clair 1 :1 dans la chromatographie liquide HPLC chirale [28].
I-2-6 Synthèse de Gould-Jacobs des Quinolines (1885) :
La condensation de l’aniline avec l’ester acétyle malonique (AME) et
l’éthoxyméthylenemalonate (EMME) respectivement suivie par une cyclisation de
l’anilinomethylene-malonique-ester a haute température voire (Figure 1-21) [29-30].
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
16
NH2 R
EtO2C
OR
CO2Et
NH
EtO2C
R
CO2Et
rt, 3 d
N R
CO2Et
N R
CO2H
OH OH
250 C°
HO-
+
R = Me, R' = H (AME)R = H, R' = Et (EMME)
30%, R = Me, 1370%, R = H, 14
R = Me, 1560%, R = H, 16
R = Me, 17R = H, 18
1
Figure 1-21 : synthèse de Gould-Jacobs.
Cette méthode a été utilisée dans la synthèse de fluoro-4-hydroxyquinoline-3-acide
carboxylique (Figure 1-22), cette quinoline est très importante pour la préparation des
antibactériens fluoroquinolones [31].
NH2
FN
+ C2H5OCH=C(CO2C2H5)2
100 °C
N
CCo2C2H5
C2H5C2O
H
H
FN
N
CH
CO2Et
FNN
CH
CO2H
FN
a) NaOH
b) HCl
250 °C(C6H5)2O
a: 2-fluorob: 3-fluoroc: 4-fluorod: 3,4-difluoroe: 2,5-difluoro
Figure 1-22 : une autre application de la réaction de Gould-Jacobs
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
17
I-2-7 Synthèse de Knorr des Quinolines (1886):
La réaction de Knorr est dans la conception très proche de celle de Doebner-Von Miller et
de celle de Gould-Jacobs [33]. Donc la formation de α-hydroxyquinoline est réalisée par la
cyclisation de l’anilide en milieu acide (Figure 1-23) [33].
O
EtO O
R
N
NH2
R
R
OH
R1
NH
O
R1
R
O
H2SO4, 100 °C
+130 °C
Figure 1-23 : Réaction de Knorr.
I-2-8 Synthèse de Meth-Cohn des Quinolines 1981:
Elle s’appelle aussi l’approche Vilsmeier par Meth-Cohn. Le groupe Meth-Cohn a
démontré avec une simple procédure, la conversion de l’acétanilide en 2-chloro-3-
quinoline carboxaldéhyde avec un rendement considérable (Figure 1-24) [34].
N
H
Me
O
RDMF, POCl3
75 °C, 4 - 16.5 hN
CHO
Cl
R
Figure 1-24 : synthèse de Meth-Cohn.
I-2-9 Synthèse de Pfitzinger des Quinolines 1886:
Le protocole de la synthèse Friedländer a poussé Pfitzinger de reporter une nouvelle
réaction, qui utilise l’isatine un composé très stable par rapport à l’ortho-arylamine [35].
Cette réaction consiste dans le chauffage de l’isatine (≈75°C) dans la présence de
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
18
l’hydroxyde de potassium aqueux, le produit sera hydrolysé et il va réagir avec l’acétone
pour donner l’acide aniluvitonique (dérivé quinoline Figure 1-25) [36].
NH
O
O
NH2
O
O
CO2H
+KOH, H2O
N
CO2H
Figure 1-25 : Synthèse de Pfitzinger.
La réaction Pfitzinger de l’isatine avec le carbonyle α-méthylène est utilisée largement
pour la synthèse des dérivés quinoline-4-acide carboxylique substitué qui ont des activités
physiologiques [37].
D’autres méthodes se basent sur la méthode Pfitzinger :
Un nouveau regard de la réaction de Pfitzinger, qui facilite la synthèse de 6-
sulfamoylquinoline-4-acide carboxylique (Figure 1-26).
NH
S
O
O
O
O
N
S
O
O
N
N
13C
O OH13C
H
H
OHH3C
KOH/H2O
Figure 1-26 : Synthèse de 6-sulfamoylquinoline-4-acide carboxylique.
Pour mieux illustrer voilà un autre modèle de synthèse de la quinoline-4-acide
carboxylique avec un bon rendement sous les radiations micro-ondes (Figure 1-27)
[38].
Figure 1-27 : une nouvelle méthode qui utilise la réaction de Pfitzinger.
NH
O
OR1
R2
R3
R4
R1
R2
R3
R4
N
COOH
COOH
CH3CCOONa
1.NaOH/H2O; M.O2.HCl
O
R1
R2
R3
R4
N
COOH
MW, 190-200°C
H2O
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
19
I-2-10 Synthèse de Riehm des Quinolines 1885:
Riehm et Engler ont découvert que le 2-diméthylquinoline est synthétisé par une réaction
entre l’aniline hydrochloride avec une cétone sous une température élevée (Figure 1-
28)[39].
Figure 1-28 : Synthèse de Riehm
I-2-11 Synthèse de Skraup des Quinolines 1880:
La réaction de Skraup (Figure 1-29) enveloppe la synthèse de la quinoline à partir de la
réaction de l’aniline et le glycérol dans la présence d’un acide fort et un oxydant. Le
glycérol, chauffé avec de l’acide sulfurique à 100 °C, se déshydrate en acroléine. En
présence de l’aniline, l’acroléine s’additionne sur l’aniline. Une 1,2-dihydroquinoléine est
produite [40].
NH2
+ HO OH
OH
N
H+
[O]
Figure 1-29 : Modèle de Skraup.
La cyclisation de Skraup est aussi utilisée pour la synthèse des dérivés dihydroquinolines
en présence d’iode à une température élevé (Figure 1-30) [41].
OEt
NH2
O
+
NH
OEt
I2
Figure 1-30 : Synthèse des hydroquinolines par la méthode de Skraup.
NH2.HCl
+
O
N
+ CH4AlCl3 ou PCl5
O
+
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
20
Une série de 5-hydroxyquinoline est obtenue par la méthode de Skraup en milieu acide
voire le schéma ci-dessous (Figure 1-31)[42].
Figure 1-31 : Autre utilisation de la réaction de Skraup.
Une autre nouvelle méthode de synthèse des dérivés de 2,2,4 substitué 1,2
dihydroquinolines via la réaction de Skraup (Figure 1-32)[41]
NH2
R2 R3
O
NH
R2
R3
R3
R1
CH3CN, r.t, 2-6h, Sc(OTf)3
R1
Figure 1-32 : Synthèse de 1,2dihydroquinolines.
I-2-12 Synthèse de Niementowsky des Quinolines:
La réaction de Niementowsky enveloppe une condensation d’un acide o-aminobenzoïque
avec une cétone ou aldéhyde pour fournir la quinolinol (Figure 1-33)[43].
NH2
O
OH
R1
R4
R3
ON
OH
R3
R4
R1
Figure 1-33 : Synthèse de Niementowsky.
Cl
R4
O
NH2
R1 R3
R2
O
+
N R1
R2
R3O
R4
Cl
reflux, 1htoluene
N R1
R2
R3OH
R4
Cl
HBr/AcOH
reflux, durant lanuit
HCl
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
21
I-2-13 Réaction d’Algar-Flynn-Oyamada (A.F.O) :
Cette réaction représente une autre vision pour synthétiser des dérivés dihydroquinolines
avec des rendements remarquables [44].
Figure 1-34 : Réaction d’Algar-flynn-Oyamada.
I-3 Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons présenté un résumé sur la synthèse des quinolines, où nous
avons rapporté un rappel très important sur les différentes méthodes de synthèse à base
d’aniline pour la préparation des différant dérivées de quinolines. Nous avons aussi
présenté la synthèse choisie pour l’obtention de notre composé cible « 2-aryl-2,3-
dihydroquinolin-4(1H)-one ».
NH
CHO
+NaOH
MeOH
(aq)NH
O
CHPh
NH
O
CHPh
O
H2O2, NaOH
MeOH 50%
EtOH, T
NH
O
OH
O
Chapitre 1 Synthèse des Quinolines
22
1-4 Références bibliographiques :
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Chapitre 2 Méthodes de Séparation chirale
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
26
II-1 Introduction :
On constate un intérêt considérable pour la synthèse et la séparation des énantiomères
pour les composés organiques, surtout avec l’importance de ces composés dans
l’industrie pharmaceutique et la biochimie moléculaire. Beaucoup de méthodes ont été
utilisées pour la séparation des énantiomères [1].
Énantiomère représente deux particules chimiquement identiques et similaires, non
superposables, c’est l’effet même d’une image miroir (image spéculaire). Le meilleur
exemple pour comprendre ce phénomène géométrique, c’est le cas des deux mains
gauche et droite d’un être humain [2].
Main chirale Structure chirale
Figure 2-1 : objets chiraux
La chiralité d’un composé énantiomère est représentée presque toujours par un axe de
symétrie, un plan de symétrie ou un centre de symétrie, c’est le cas de l’atome de
carbone. Il existe tout de même une exception de dissymétrie géométrique (ni un axe de
symétrie ni un plan de symétrie). Par exemple, les Allènes [3].
Figure 2-2 : Exemple des allènes
C C C
hybridation sp
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
27
Le sens de la chiralité et l’activité optique des énantiomères est déterminé par leurs
configurations absolues et les arrangements spatiaux des atomes dans la molécule [4].
En comparaison, la conformation et la configuration, des énantiomères ne peuvent être
changées lors du changement de la connectivité d’un constituant atomique [1].
La synthèse chimique conventionnelle par rapport à la synthèse asymétrique utilise dans
la plupart du temps les transformations des composés achirales. Si ces réactions donnent
la formation d’un élément chiral dans la molécule, le produit final sera un mélange
équivalant, une paire d’énantiomères ou bien un mélange racémique optiquement inactif
[1].
Dans la nature, l’activité biologique est lié directement à la conformation, on parle du
phénomène « clé-serrure », c'est-à-dire si le récepteur d’une macromolécule dans la
configuration présente au moins trois fonctions différentes, ce dernier ne sera accordé
qu’à une molécule dans la configuration des groupes actifs et s’accorde parfaitement.
Dans ce cas, les interactions qui en résultent (chimique ou physique) atteignent une
efficacité maximale si la molécule est chirale, ce qui déclenche l’activité biologique [4].
Figure 2-3 : Différents interactions moléculaires.
En plus, plusieurs stratégies de synthèse récemment présentes différentes techniques
chromatographiques, ont été développer pour la séparation chirale des molécules plus
particulièrement chirales [5].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
28
II-2 Aperçu historique sur la chiralité:
Les origines de la stéréochimie sont intimement liées au phénomène du pouvoir
rotatoire parce qu’elles découlent directement de la découverte de la « lumière
polarisée plane » effectuée par le physicien français Malus (1809).
A partir de l’observation antérieure faite par Arago (1811). Biot (1812) a découvert
qu’une lame de quartz, taillée perpendiculairement à l’axe de son cristal, fait tourner le
plan de la lumière polarisée et que l’angle de rotation est proportionnel à l’épaisseur de
la lame. Le phénomène rotatoire ainsi découvert montre clairement que certains cristaux
de quartz font tourner le plan de polarisation de la lumière vers la droite alors que
d’autres le font tourner vers la gauche [6].
Trois ans plus tard, Biot a expérimenté ses observations aux substances organiques
liquides (la térébenthine) et solides en solutions (les solutions du saccharose, du
camphre et de l’acide tartrique). Biot reconnait la différence entre la rotation produite
par le quartz et celle produite par les substances organiques étudiées.
- Dans le premier cas, il s’agit d’une propriété du cristal qui n’est observée qu’à
l’état solide et elle dépend de la direction dans laquelle on regarde ce cristal.
- Dans le second cas, il s’agit plutôt d’une propriété des molécules individuelles
qui peut être observée non seulement à l’état solide mais aussi dans les états
liquides et gazeux ainsi qu’en solution.
Quant aux causes du pouvoir rotatoire, elles remontent à l’observation pertinente d’un
minéralogiste français (Haüy, 1801) qui attestent que les cristaux de quartz présentent le
phénomène de l’hémiédrie. Il s’agit de cristaux images dans un miroir appelés
« énantiomorphes » qui signifie forme opposée.
Le hasard, favorisant les esprits les mieux préparés, privilégie l’astronome anglais (Sir
John Herschel, 1822) qui a observé qu’il existe une relation entre l’hémiédrie et le
pouvoir rotatoire, en ce sens que tous les cristaux de quartz dont les faces particulières
sont orientées vers une direction font tourner le plan de la lumière polarisée dans le sens
inverse [7].
L’extension de cette corrélation du domaine des cristaux (quartz faisant tourner le plan
de la lumière polarisée qu’à l’état solides) à celui des molécules (acide dextro-tartrique
qui fait tourner le plan tant à l’état solide qu’en solution a été faite par Blaise Pasteur
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
29
(1848). Il a réussi à séparer les cristaux des sels doubles d’ammonium et de sodium des
acides (+) et (-) tartriques à partir d’un mélange racémique (qui ne fait pas tourner le
plan de la lumière polarisée).
Figure 2-4 : Cristal de calcite.
Pasteur (1860) a réalisé rapidement l’analogie entre les cristaux et les molécules. Dans
les deux cas, la possibilité de faire tourner le plan de la lumière polarisée est causée par
une dissymétrie, une sorte de non identité d’un cristal ou d’une molécule avec son
image dans un miroir qui s’exprime, dans le seul cas du cristal du sel double
d’ammonium et de sodium de l’acide tartrique, par la présence de faces hémiédriques.
Pasteur a procédé de la même manière que les structures moléculaires des acides (+)- et
(-) – tartriques doivent être reliées tel un objet et son image dans un miroir. Les deux
acides sont donc des énantiomorphes au niveau moléculaire ; on les appellera les
énantiomères [8].
L’intuition à laquelle est arrivé Pasteur a été déviée de la chimie vers la microbiologie,
et il n’a finalement jamais énoncé sans équivoque la relation d’image miroir en termes
géométriques. Pourtant, la théorie structurale de la chimie organique, qui forme la base
même de toute spécification précise de ce type, commençait à se développer à cette
époque grâce aux publications de Kekulé (1858), Couper (1858) et Butlerov (1861). Il
faudra attendre 1874, pour que van’t Hoff (1874, 1875) aux Pays Bas, et Le Bel (1874)
en France, proposent simultanément mais indépendamment le cas de l’énantiomérie
dans une substance de type CXZY : les quatre substituants sont arrangés d’une façon
tétraédrique autour d’un atome carbone central auquel ils sont rattachés. Les quatre
liaisons d’un atome de carbone sont orientées vers les sommets d’un tétraèdre régulier
(figure 1.2. Carbone tétraédrique) et deux arrangements non superposables
(énantiomères) sont donc possibles [9].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
30
XZ
Y
C
C
W
X
Y
Z
Van't Hoff Le Bel
Figure 2-5 : Carbone asymétrique d’après Van’t Hoff et Le Bel.
Le modèle ci-dessus correspondant à un énantiomère donné et la molécule qu’il
représente sont dénommés « chiraux », du grec, ΚΕΙŖ main, parce que comme
les mains, les molécules ne sont pas superposables à leurs images dans un miroir.
- Le terme chiral a été utilisé pour la première fois par Lord kelvin Thomson
(1904).
- Il a été redécouvert par Whyte (1957, 1958).
- Il a été fermement réintroduit dans la littérature chimique par Mislow (1965).
- Cahn, Ingold et Prélog (1966) définissent un modèle qui ne possède aucun
élément de symétrie (plan, centre, axe alternant, à l’exception d’un axe de
rotation.
En fait, la relation entre la morphologie d’un cristal et sa structure moléculaire (ou sa
configuration moléculaire) a depuis présenté un défi aux chimistes et aux
cristallographes. Ce n’est qu’en 1982 qu’une relation bien définie a été établie,
permettant de déduire une configuration des données cristallines.
Donc une certaine confusion ou ambiguïté a entouré l’usage de ce terme. Lorsqu’une
molécule est chirale, elle doit être d’un type soit de « main droite » soit de la « main
gauche ». Cependant, si une substance est dite chirale, ceci signifie seulement qu’elle
est faite de molécules chirales ; ce qui n’implique pas nécessairement que toues les
molécules constituantes ont le même sens de chiralité (R ou S ; M ou P). Deux
situations extrêmes se présentent [10] :
a) L’échantillon est formé de molécules qui ont tous le même sens de
chiralité (molécules homochirales), l’échantillon est chiral et « non
racémique ».
b) L’échantillon est formé de quantités égales de molécules de sens de
chiralité opposé (molécules hétérochirales), c’est le cas de
l’échantillon chiral, mais racémique.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
31
Il s’en suit donc que l’assertion qu’un échantillon macroscopique (par opposition à une
molécule individuelle) est chiral est ambiguë et même quelque fois insuffisante ; tant il
est vrai qu’il pourrait s’agir qu’un échantillon est racémique et « non racémique ».
Cette indécision entretient la confusion.
Par contre le terme « chiral, racémique » est moins ambiguë, il signifie que
l’échantillon est composé de quantités égales de molécules de sens de chiralité opposés
(dans les limites de fluctuations stochastiques normales).
Toutefois, dans un échantillon « chiral, non racémique », on peut trouver des
molécules d’un sens de chiralité opposé à celui de la majorité. En ce sens que
l’échantillon peut ne pas être énantiomèriquement pur (ou énantiopur).
Ces définitions conditionnent l’usage du terme « chiral » et le restreignent aux
molécules (ou à leurs modèles) et aux substances, comme dans un substrat chiral, un
catalyseur chiral, une phase stationnaire chirale, etc. Par contre, ce terme est d’usage
fortement découragé pour caractériser les procédés, comme dans une synthèse chirale,
catalyse chirale, reconnaissance chirale, chromatographie chirale, etc [11].
L’hypothèse de van’t Hoff engendre que dans un alcène dans lequel les tétraèdres sont
liés par une arrête, l’isomérie cis-trans devient possible ; de plus van’t Hoff (1875) avait
prédit la stéréoisomérie des allènes qui ne sera observée au laboratoire qu’en 1935.
a
bb
a a
b
a
b
c c c
a
b
a
b
a
b
a
b
Figure 2-6 : Représentation tétraédrique des alcènes et des allènes.
Partant des idées basées sur l’analogie de Pasteur entre les cristaux et les molécules, Le
Bel admet la possibilité d’arrangement asymétriques (ou comme on le dit aujourd’hui
chiraux) avec d’autres arrangements tétraédriques que Cabcd. On retient que
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
32
l’hypothèse de van’tHoff et Le Bel a subsisté jusqu’à nos jours, mais avec des
modifications mineures. La visualisation des molécules par diffraction des rayons X et
par diffractions des électrons ainsi que l’interprétation des spectres de vibration
}infrarouge (IR) et Raman{ ont confirmé effectivement que le carbone est , en fait,
tétraédrique. Des calculs de mécanique quantique confirment aussi que l’énergie du
méthane tétraédrique est beaucoup plus faible que celle d’un méthane (hypothétique) de
géométrie plane.
Tswett, 1960 a pris le sujet plus loin avec la notion de le chromatogramme et son
développement en employant différents éluant. Vers la fin des années trente (1930), la
chromatographie d'adsorption sur colonne devenue une technique de séparation
employée couramment pour des extraits d'usine et des produits naturels [12].
Enfin, signalons au passage l’existence de deux importants ouvrages sur l’histoire de la
stéréochimie qui font autorité : Bykov (1981) et Ramsay (1981), en sus de divers essais
scientifiques pertinents (Ramsay, 1975) et Mason (1976).
II-3 La cristallogenèse et la Séparation des énantiomères :
II-3-1 Cas des cristaux :
a. Séparation direct par tri des cristaux :
Par définition, on dit qu’une substance se dédouble spontanément lorsque la
cristallisation d’un racémique dans des conditions d’équilibre conduit à la formation
d’un conglomérat. Les deux énantiomères de la substance se déposent en quantité égales
sous forme de cristaux énantiomorphes [13]. Le tri des cristaux du conglomérat se fait
manuellement en fractions dont les solutions sont dextrogyres et lévogyre. Ce résultat
présente la chiralité des cristaux formés et qu’il présente l’hémiédrie. Cette chiralité
peut être déterminée de façon chiroptique ou chromatographique après avoir dissous
cette entité dans un solvant approprié [14].
A partir de la forme des cristaux on peut obtenir des informations sur le sens de la
chiralité, donc le dédoublement par triage devient plus efficace.
b. Conglomérat :
Le racémique doit être un conglomérat dans les conditions de la cristallisation sans faire
appel aux agents chiraux ou aux colonnes chromatographiques énantiosélectives ; les
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
33
conglomérats étant beaucoup plus faciles à dédoubler et à enrichir que les systèmes de
composés racémiques [15]. Les méthodes les plus courantes d’identification des
conglomérats sont les suivantes [16] :
1. Premier examen : si la température de fusion de l’énantiomère est supérieure à
celle du racémique d’au moins 25°C, la probabilité de formation d’un
conglomérat est élevée.
2. Démonstration d’un dédoublement spontané par l’intermédiaire de la mesure
d’un pouvoir rotatoire fini sur une solution préparée à partir d’un cristal unique
de racémique.
3. Solutions dans une phase nématique (état mésomorphe plus voisin de l’état
liquide) d’un cristal unique trié d’un racémique.
4. Application de la méthode de contact de Kofler.
5. Comportement à la solubilité de l’un des énantiomères dans la solution saturée
du racémique.
6. Détermination du groupe d’espace cristalline et de Z (nombre d’unité
asymétrique par cellule élémentaire) par diffraction des rayons X.
7. Comparaison des spectres IR, RMN et des diagrammes de diffraction des rayons
X à l’état solide du racémique avec celui de l’un des énantiomère.
c. Cristallisation préférentielle :
La cristallisation préférentielle est un processus non équilibré car il ne se dépose que des
cristaux de l’énantiomère ensemencé, mais elle peut aussi se produire avec des
composés qui existent sous formes de conglomérats ou de composés racémiques sur un
domaine de température accessible [17].
Les dédoublements de la Fenfluramine, un médicament anorexique (suppression de
l’appétit) et de son précurseur, la Norfenfluramine, illustre quelques unes des limitations
de cette méthode de cristallisation préférentielle [18].
d. Cristallisation préférentielle en présence d’additifs :
Un grand nombre d’expériences favorisent la cristallisation de produits optiquement
actifs par ensemencement avec des cristaux étrangers (chiraux ou achiraux).
Généralement, la vitesse de cristallisation ou de dissolution (phénomène cinétique)
intervient pour réussir cette méthode.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
34
Les différences de solubilité (changement dans l’équilibre) favorisent la croissance de
cristaux identiques ou isomorphes, du cristal d’ensemencement si les additifs sont
insolubles. En revanche, les additifs solubles possèdent l’effet inverse.
Purvis, en 1957, réalise la cristallisation de l’acide L-(+)- glutamique conduit à une
précipitation de l’acide D-(-)- aspartique dont la configuration est inverse de celle du
cosoluté chiral [19].
Les additifs « fait sur mesure » pour atteindre ce type de cristallisation préférentielle
aussi appelé cristallisation de remplacement.
Par exemple, la cristallisation de la thréonine racémique à partir d’une solution aqueuse
sursaturée contenant 10% d’acide (S)-(+)- glutamique (acide L-glutamique) fournit des
cristaux identifiés comme (2R,3S)-(+)- thréonine (D-thréonine) dont la composition
enantiomerique est ( 97 :3) [20].
CO2H
NH2H
HHO
CH3
(2R,3S)-(+)-Theronine (D)
CO2H
NH2H
(CH2)2
CO2H
(R) (-) acide Glutamique (D)
Figure 2-7 : cristallisation de la thréonine.
La cristallisation préférentielle en présence d’additifs met à notre disposition une
nouvelle méthode de séparation visuelle des conglomérats. Cette méthode présente avec
le temps parcouru une modification morphologique des cristaux en présence d’additifs
[21].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
35
t0t1
t2
t3
croissance normale
adsorption sélective
changement d'habitude
Figure 2-8 : Modification morphologique d’un cristal dédoubler.
e. Dédoublement spontané total :
L’utilisation d’un composé à dédoubler dans une synthèse fait perdre 50% du substrat
du dédoublement.
Trost en 1982, présente une première méthode. C’est la synthèse énantioconvergente
pour concevoir les deux énantiomères. La seconde méthode consiste de racémiser
l’énantiomère non désiré et le soumettre à nouveau à un dédoublement en un
énantiomère qui est supérieur à 50%. La cristallisation exclusive d’un seul des
énantiomères par ensemencement à l’aide d’un composé énantiopur qui présente une
cristallisation lente qui se produit spontanément ou induite. Ce phénomène appelé
transformation asymétrique du deuxième type, ce dernier a donné une nouvelle
appellation appropriée (dédoublement spontané total) [22].
Baker et al., en 1952, présentent un travail avec des composés qui donnent lieu à des
transformations asymétriques induites par cristallisation. Le N,N,N –
alyléthylméthylanilinium s’interconvertissent par dissociation en leurs précurseurs,
l’amine chiral et l’halogénure d’alkyle [23].
N
CH3
CH2
CH2CH3
HCH2C
N
CH3
CH2
CH2CH3
HCH2C
I
Figure 2-9 : interconversion par dissociation.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
36
Le composé Tri-o-thyomide (TOT) subit une interconversion par rotation de liaison.
L’utilisation du TOT pour des dédoublements sert à remplacer les molécules invitées de
solvant par des molécules chirales [24].
C
O
CH
CH3
H3C
H3C
C
O
H3C O
CH
CH3H3C
C
O CH3
O
O
HC CH3
CH3
Figure 2-10 : interconversion par rotation de liaison.
II-3-2 séparation chimique des énantiomères par dédoublement:
a. Formation et séparation de l’agent de dédoublement :
En 1853, Pasteur, a réalisé le premier dédoublement par l’intermédiaire de
diastéréomères [25]. Dédoublement de l’acide tartrique à l’aide de la Cinchotoxine et de
la Quinotoxine (figure 2.11).
HO2C
H
HO
CO2H
OH
H
HO2C
OH
H
CO2H
H
OH
(+)- Cinchotoxine
(+)- Quinotoxine
acide Tartrique(TT)
(-)-TT.(+)-Cinchotoxine
(+)-TT.(+)-Cinchotoxine
(+)-TT.(+)-Quinotoxine
(-)-TT.(+)-Quinotoxine
Figure2-11 : Dédoublement par l’intermédiaire diastéréomère.
D’après Wilen, les caractéristiques recherchées d’un bon agent de dédoublement sont
les suivants [26]:
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
37
1. Bonne disponibilité.
2. Stabilité des approvisionnements.
3. Stabilité lors de l’usage et de l’entreposage.
4. Bas prix ou facilité de préparation.
5. Facilité de récupération et de réutilisation.
6. Faible poids moléculaire.
7. Disponibilité à un haut degré de pureté énantiomèrique.
8. Faible toxicité.
9. Solubilité raisonnable.
Il ajoute qu’il semble que des sites multiples d’interaction (non liante) entre les contre-
ions des sels diastéréomériques ou entre les différents groupes des diastéréomères
covalents augmentent les différences de solubilité entre les paires de diastéréomères et
qu’elles favorisent ainsi leur séparation.
Pirkl et Simmon en 1983, concluent que les sites d’interaction multiples dans les
diastéréomères covalent sont aussi responsables de l’ « ancrage » sélectif de ces derniers
aux absorbants chromatographiques ou de leurs dissolution dans les phases
chromatographiques stationnaires liquides de façon à permettre une élution
différentielle [27]. Il existe de nombreux agents de dédoublements dans la littérature,
parmi eux on trouve :
Agent de dédoublement des acides et des lactones :
N
NOH
H3CO
H
H
H
H2C
OHH
HHO
OHH
OHH
CH2OH
HN CH3
N-Alkyl-D-glucamine Quinidine
Figure 2-12 : Agents de dédoublement des acides.
Agent de dédoublement des bases :
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
38
O
O
P
O
OH
(S)-(+)-1,1'-Binaphthyl-2,2' diylhydrogen phosphate
Figure 2-13 : Agents de dédoublement des bases.
Agent de dédoublement des acides aminés :
H
OH
CO2H
(S)-(+)- acide Mandelique
Figure 2-14 : Agents de dédoublement des acides aminés.
Agent de dédoublement des alcools, diols, thiols, dithiols et phénols :
H
CO
H
OC
O
trans-1,2- Cyclohexane-dicarboxylique anhydride
O
H H
HO
O
(1R)-cis- Caronaldehyde
Figure 2-15 : Agents de dédoublement des alcools, diols, thiols, dithiols et phénols.
Agent de dédoublement des aldéhydes et de cétones :
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
39
H2CO
H OH
OH2C
HO H
H2
C
H2
C
Cl
Cl
(-)-1,4-Bis-O-(4-chlorophenyl)-L-threitol
Figure 2-16 : Agents de dédoublement des aldéhydes et de cétones.
Agent de dédoublement divers :
CH3H3C
SH H
OH
(-)-10-Mercaptoisoborneol
CH3H3C
H
H3C
N
N N
O O
(-)-endo-Bornyl-1,2,4-triazoline-3,5-dione
Figure 2-17 : Agents de dédoublement diverses.
b. Action et fonctionnalité des dédoublements :
Comme il est défini dans la littérature, peu de composés chiraux résistent totalement au
dédoublement et que les techniques à cristalliser les plus appropriées sont de nature
qualitative.
Qualitativement, les interactions multiples entre le substrat à dédoubler et l’agent de
dédoublement sont bénéfiques et efficace. L’utilisation du modèle d’interaction à trois
points (il n’est pas nécessaire que le contact soit de nature covalente et, en fait, il peut
aussi bien être répulsif qu’attractif) peut être responsable de l’efficacité des agents de
dédoublement incorporant des noyaux aromatiques et des groupes fonctionnels en plus
de la fonctionnalité acide ou basique [28].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
40
a'
C
b
a cemplacement
activeaccepteur
B CA
Figure 2-18 : Modèle d’Ogston à trois points de contact.
Un autre facteur influe sur les résultats de dédoublement (rendement et composition
énantiomérique du produit obtenu) et la structure du racémique (substrat à dédoubler).
Les dédoublements par l’intermédiaire de sels diastéréomères dépendent principalement
des différences de solubilité [29]. Par exemple, l’acide Mandelique (figure 2-19).
H
OH
CO2H
(S)-(+)-acide mandelique
Figure 2-19 : acide mandelique.
Et l’α-méthylbenzylamine.
H
H
CH3
NH2
(S)-(-)-- méthylbenzylamine
Figure 2-20 : α- méthylbenzylamine.
Au niveau plus pratique, le choix de l’agent de dédoublement pour avoir le rendement et
l’enrichissement énantiomèrique est affecté par des variables telles que la nature et le
volume du solvant, la stœchiométrie, la température et le PH.
c. Séparation par complexation et inclusion :
Le dédoublement par incorporation dans des complexes métalliques diastéréomères ou
par réaction avec des acides chiraux est affecté aux composés dépourvus de fonctions
conventionnelles (alcènes, arènes, sulfoxydes et phosphines chiraux) [30].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
41
Cope et ses collaborateurs décrivent pour la première fois le dédoublement du trans-
cyclooctène par incorporation des énantiomères du cycloalcéne dans des complexes
diastéréomères plan carré du platine (figure2-21) qui peut être séparé par cristallisation
à basse température [31].
O
+
Cl Cl
H2N
Pt
H
CH3
C6H5
Cl Cl
H2N
Pt
H
CH3
C6H5
O
H
+ H2C CH2
Figure 2-21 : Dédoublement d’alcènes chiraux.
En 1965, Schlenk a développé la méthode d’inclusion et il a distingué deux grandes
classes d’inclusion :
a) Les cavitats :
La substance chirale à dédoubler est partiellement ou entièrement incluse dans une
deuxième molécule chirale qui comporte une cavité chirale voire la figure 2-22 ci-
dessous [32].
O
O
NH
N
O O
N
O
O O
OO
HC
OH
COO-
O O
N
Figure 2-22 : une cavité chirale.
b) Les clathrats :
Ceux dans lesquels les molécules invitées sont entourées par plusieurs molécules
d’agent de dédoublement formant une cage ou un canal [33]. Un exemple pour illustrer
cette méthode ci-dessous (figure2-23).
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
42
S
SS
S
S
S
S
S
SH2C
H2C
H2CS
S2
1:1
dissolveà 90°C
S
SS
S
Figure 2-23 : sélection conformationnelle par formation de clathrate.
L’inclusion préférentielle d’un substrat énantiomère est causée par des liaisons
hydrogènes et des interactions de van der Walls, ainsi l’appariement entre la grosseur et
la forme de la molécule invitée. Alors que la flexibilité de la taille et la forme de la
molécule permet d’influer sur leur variation pour donner plus d’espace pour la molécule
à dédoubler [33].
La formation de composés d’inclusion est évidemment une technique de séparation très
puissante dont l’utilisation.
d. Dédoublement chromatographique :
Les mélanges de diastéréomères covalent huileux peuvent éventuellement cristalliser et
leur dédoublement peut être effectué de la manière traditionnelle en profitant de leurs
différences de solubilité [34].
La séparation chromatographique des diastéréomères sur gel de silice peut être réalisée
en se basent sur les indications données par des expériences préliminaires de
chromatographie sur couche mince (CCM) [35]. Par exemple le dédoublement du
gossypol (Figure 2-24).
OH HO
CH3 H3C
OH
OHHO
HO H H
O O
Figure 2-24 : le gossypol.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
43
Le caractère anisomètrique de tels isomères facilite la séparation chromatographique des
diastéréomères (Figure 2-25).
H CH3
CH2OHHO
Figure 2-25 : Amides diastéréomères séparées par chromatographie
sur des colonnes de gel de silice.
Les résultats du fait que le nombre de sites de liaisons intermoléculaires n’est pas
suffisant pour permettre à la sélectivité de se manifester lorsque les molécules
diastéréomères migrent à travers la phase stationnaire peut influer sur cette séparation
jusqu’à l’échec.
L’exigence de la pureté énantiomèrique de l’agent de dédoublement est obligatoire pour
compléter cette séparation [36]. Prelog et Wilden, en 1944 ont effectué facilement sur
des produits naturels les premiers dédoublements chromatographiques avec des agents
de dédoublements comme la base de Tröger (Figure2-26).
N
N
H3C
CH3
Figure 2-26 : Base de Tröger.
Par la suite, des agents chiraux de dédoublement de synthèse imprégnés sur des
supports chiraux, comme le gel de silice ont été utilisés.
La première phase stationnaire énantiosélective complémentaire (PSC) et substrat de
dédoublement comportant des portions de base π et d’acide π respectivement (figure 2-
27).
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
44
O
O
O
Si (CH2)3 SH2
C C
H
OH
CF3
O2N
NO2
Q
O
B
H
R
Base Acide
Q= NH,O,SB=Ar,CO2RR=Alkyl
CSP
Figure 2-27 : Phase stationnaire énantiosélective complémentaire (PSC).
Plusieurs composés ont été utilisés pour des dédoublements chromatographiques avec
des phases stationnaires énantiosélectives de Pirkle (Figure 2-28).
O2N
O2N
N
O
H
HN (CH2)3
HSi
Dipole
H- Liaisondonneur
O H-Liaisonaccepteur
ousterique
-Acide
Figure 2-28 : PSC énantiosélectif de Pirkle montrant les sites d’interaction.
Les phases stationnaires polymériques chirales dérivées de la cellulose et d’amylose
sont les moins chères et les plus fréquemment utilisés (Figure 2-29).
R
NH
C
O
O
O
O
OCH3
O
C
NH
R
CHN
O
O
Figure 2-29 : PSC énantiosélectif de cellulose.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
45
e. Séparation des diastéréomères :
Généralement, des mélanges de composés covalents d’épimères, d’anomères, de
diastéréomères méso et chiraux et de stéréomères sont affectés à une séparation
optiquement active durant un dédoublement.
Les composés de mélange qui ont des relations anisométriques entre eux peuvent être
séparés par toutes les méthodes qui semblent appropriées [37] :
- Extraction
- Distillation
- Distillation fractionnée
Par contre, on peut faire appel à la solubilité qui peut donner des résultats
impressionnants [38], le cas de la solubilité de méso-pentane-2,4-diamine (Figure2-30).
NH2 NH2
NH2 NH2
HCl
HCL
Figure 2-30 : 2,4-diaminopentane.
Une complexation sélective avec des cations inorganiques peut donner une séparation
très rapide et efficace. La complexation est une méthode puissante et générale que l’on
peut appliquer aussi bien à la séparation des régioisomères qu’à celle des stéréomères
[39] par exemple, en présence d’hydroxyde de baryum, plusieurs stéréoisomères du
Lasalocide A (Figure 2-31) se complexent avec une isomérisation concomitante [40].
CO2H
HO
H3C
CH3
OH
CH3 Et
O H
O
OH
Et
CH3
Et
OH
H3C
Figure 2-31 : Lasalocide A.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
46
Bien que la chromatographie par perméation de gel soit un outil particulièrement utile
par la séparation des macromolécules, elle permet aussi de séparer des petites
molécules.
La chromatographie sur couche mince est une technique connue qui a été très utilisée
dans la séparation des stéréisomères (Figure 2-32).
OCHNQ
QHNOC
QNHCO
OCHNQ
Q=C6H5-CHCH3
Isomèr*
S,S,S,S2R,6R,2'S,6'S2R,6R,2'S,6'R2S,6R,2'R,6'R
Rf
0.150.2550.2770.231
Figure 2-32 : Séparation par CCM d’atropoisomères diastéréomères sur gel de silice.
La séparation peut faire partie d’un système par l’intervention d’une transformation
asymétrique par cristallisation [41] (Figure 2-33).
(+)-(A)+(+)-(B)-ABp + ABn
50 : 50
ABp + ABn
50 : 50
ABABp ABn
précipitationlente
mélange solideun seul diastéréomère
précipitation rapideet compléte
trasformation asymétriquedu seconde sorte
solutionen équilibre
transformation asymétrique dupremier sorte
1 : 1
isolation deABp et ABn
Figure 2-33 : Transformation asymétriques de diastéréomères chiraux.
II-4 Mélanges racémiques :
On appelle mélange racémique, un mélange équimolaire de deux énantiomères. On
désigne le "racémique" par le symbole (±) . Les stéréoisomères (énantiomères comme
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
47
diastéréoisomères) ont généralement un comportement et des effets biologiques
différents [42].
Les diastéréoisomères sont des stéréoisomères de même constitution non
superposables et non pas la même image l’un à l’autre. Ils apparaissent lorsque
la molécule possède au moins deux éléments de chiralité. Les diastéréoisomères
ne possèdent pas les mêmes propriétés physiques ni chimiques, dans une très
grande majorité de cas.
Les énantiomères sont des composés de même structure mais qui sont images
l’un de l’autre dans un miroir. Ils possèdent les mêmes propriétés chimiques et
physiques. Le seul moyen de différencier deux énantiomères est de les placer
dans des conditions de diastéréoisomérie. On peut le faire en les mettant en
présence d’une autre molécule optiquement active qui va interagir différemment
avec chacun d’eux. Les phénomènes physiques (ponts H, forces de Van Der
Waals, interactions π-π, liens ioniques etc.) ou chimiques (réaction chimique
préférentielle) qui se produisent, sont spécifiques pour chaque énantiomère.
L'activité optique étant une propriété additive, un mélange racémique ne possède pas
d'activité optique ([α] = 0) alors que chacun de ses composants en possède une.
La plupart des réactions qui donnent un composé chiral fournissent en effet exactement
autant de molécules dextrogyres que lévogyres.
L'obtention de l'un des énantiomères à l'état pur nécessite donc, en règle générale, la
séparation des deux constituants du racémique, procédure connue par le nom ;
"résolution" ou encore "dédoublement" de ce racémique.
II-5 Configurations absolues — Règles de Cahn, Ingold et Prelog :
Comme nous l’avons vu précédemment, une molécule possédant un carbone
asymétrique mène à deux configurations. On va maintenant définir les règles de Cahn,
Ingold et Prelog qui permettent de distinguer univoquement les configurations.
On classe les quatre atomes directement liés au carbone asymétrique selon leurs poids
atomique croissant en affectant le numéro 1 au plus lourd et le numéro 4 au plus léger.
On place le substituant numéro 4 derrière et on regarde les trois autres. Si la séquence 1-
2-3 va dans le sens des aiguilles d’une montre on dira que l’on a un composé R
(Rectus), dans le cas contraire on a un composé S (Sinister) : On a ainsi nommé les
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
48
arrangements autour du carbone asymétrique et on a défini deux configurations
absolues. Nous avons représenté quelques exemples sur la (figure 2.34).
CH3
H
C2H5
HO H2N
COOH
CH3
H1
2
4
3
1
3
2
4
Butan-2-ol "R" Alanine "S"
Figure 2-34 : Configuration « R » et « S ».
II-6 Notion de série D et L :
Ce classement, ou plutôt cette nomenclature ne s’applique qu’aux sucres et aux acides
aminés.
Un sucre sera D ou L selon que son carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction
aldéhyde portera le groupement hydroxyle à droite ou à gauche dans la représentation
de Fisher.
Un acide aminé sera D ou L selon que le groupement NH2 situé en α du groupement
carboxyle sera à droite ou à gauche dans la représentation de Fisher (Figure 2-35).
COOH
H2N H
CH3
H OH
COOH
H NH2
CH3
HO H
L-thréonine D-thréonine
Figure 2-35 : Nomenclature « D » et « L ».
II-7 Interactions moléculaires :
Afin d'apprendre comment réaliser la sélectivité exigée pour résoudre une paire
d'énantiomorphes, le mécanisme de la conservation doit être entièrement compris. Ceci
signifie que les forces moléculaires qui commandent la conservation doivent être
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
49
définies, leur mode d'action identifié, et leur effet sur le coefficient de distribution (k)
examiné. L'importance de ce coefficient (k) dépend de l'affinité relative du corps
dissous pour les deux phases. [4]
En conséquence, la phase stationnaire doit être choisie pour agir l'un sur l'autre
fortement avec les corps dissous pour réaliser une séparation (c.-à-d. les forces
intermoléculaires entre le corps dissous et la phase stationnaire doivent être relativement
grandes).
En outre, les interactions entre les molécules de corps dissous et la phase mobile
devraient être choisies afin d’être relativement faibles et pour permettre aux forces plus
fortes de dominer dans la phase stationnaire ensuite produire la conservation et la
sélectivité requises. [43]
Ceci se produira naturellement dans la chromatographie gazeuse, car la probabilité de
l'interaction (collision entre le corps dissous et les molécules de gaz) est très petite
comparée à celle dans un liquide ; et en raison, de la petite masse des molécules de
phase mobile, la force de toutes les interactions qui se produisent sera extrêmement
faible. [11] Ce ne sera pas vrai dans le LC, et la phase mobile doit être choisie de sorte
que le type d'interactions qui ont lieu avec le corps dissous soit plus faible que ceux qui
ont lieu entre le corps dissous et la phase stationnaire.
Toutes les forces intermoléculaires sont électriques en nature. Bien que les forces de la
gravité et magnétiques entre les molécules puissent exister, elles sont beaucoup d'ordre
de grandeur plus faibles que les forces électriques.
Il y a trois types de base différents des forces intermoléculaires, des forces de
dispersion, des forces polaires et de forces ioniques. Toutes les interactions entre les
molécules sont des composés de ces trois types différents de force moléculaire bien que,
individuellement, elles puissent varier considérablement dans la force. [44]
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
50
II-7-1 Forces de dispersion :
Des forces de dispersion ont été décrites la première fois par Londres [45], et pour cette
raison ce sont à l'origine appelés « Forces de dispersion de Londres ». Cependant, sur
des années le nom de Londres a été abandonné et elles sont maintenant simplement
désignées sous le nom des forces de « dispersion ». Elles résultent des fluctuations de
charge dans toute une molécule résultant des vibrations d'électron/noyaux. Elles sont un
effet statistique et difficile à apprécier. Il y a de nombreuses années, Glasstone [45] a
donné une bonne description des forces de dispersion et a suggéré que la signification
physique ne peut pas être probablement bien définie, il peut imaginer qu'une image
instantanée d'une molécule montrerait de divers arrangements des noyaux et des
électrons ayant des moments dipolaires. Ces dipôles rapidement variables une fois faits
la moyenne au-dessus d'un grand nombre de configurations donneraient une résultante
de zéro. Cependant, à n'importe quel instant ils offriraient des interactions électriques
avec une autre molécule ayant pour résultat les forces interactives (Figure 2-36).
Deux interactions moléculaires Résultats des forces dispersives
Figure 2-36 : Schéma simplifié des forces de dispersion.
II-7-2 Forces polaires :
Les interactions polaires résultent des forces électriques entre des charges localisées
résidant sur les différentes parties de la molécule qui résultent des dipôles permanents
ou induits. Les interactions polaires ne peuvent pas se produire en isolation, mais
doivent être toujours accompagnées des interactions dispersives statistiquement
produites. [46] Les interactions polaires peuvent varier considérablement dans la force,
selon l'importance des charges sur chaque dipôle. Les forces peuvent être très fortes et
résultantes dans les associations moléculaires qui approchent, dans l'énergie, cela
dépend d'une liaison chimique faible. Les cas de tels exemples sont « liaison
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + - -
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + - -
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + -+ - + - + - + - + - + - + - -
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
51
d'hydrogène » et en particulier l'association de l'eau avec elle-même. Réciproquement,
les interactions polaires très faibles peuvent se produire comme ceux qui surgissent
entre les dipôles induits.
a) Interactions dipôle- dipôle :
Exceptionnellement, les valeurs basses pour les moments dipolaires des substances
fortement polaires peuvent résulter de l'interaction électrique entre les deux dipôles dus
à l'association moléculaire et/ou de la compensation interne de champ électrique, cela
peut se produire quand plus d'un dipôle est présent dans la molécule. Par exemple, l'eau
s'associe fortement à elle-même par les forces polaires très fortes « liaison
d'hydrogène » qui réduit le caractère net de dipôle des molécules associées, le méthanol
s'associe également fortement à lui-même d'une façon semblable. Dans beaucoup de
cas, le champ électrique d'un dipôle s'oppose l’un à l'autre, ayant pour résultat une
réduction dedans le champ net comme est mesuré extérieurement. En conséquence, les
propriétés en bloc ne refléteraient pas la valeur vraie pour le moment dipolaire des
différents dipôles. [47]
b) Interactions dipôle- dipôle induit :
Une molécule polaire crée autour d’elle un champ électrique et si une molécule non
polaire vient dans son voisinage elle subit l’influence de ce champ ; il s’y crée une
polarisation induite qui disparaît quand elle s’éloigne. Il s’exerce alors une force
d’attraction entre les deux dipôles, comme entre deux dipôles permanents (Figure 2-37).
Deux interactions moléculaires Résultats des forces polaires
Figure 2-37 : Création d’une polarisation induite sous l’influence d’un dipôle permanent.
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - - - -
+
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - - - -
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - - - -
-
-
--
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
52
L’importance de cet effet induit dépend de la grandeur du moment dipolaire de la
molécule polaire, mais aussi de la polarisabilité de la molécule non polaire. On appelle
ce type d’interaction Forces de Debye. [4]
II-7-3 Liaisons hydrogènes multiples :
Les liaisons hydrogène (Figure 2-38) sont définie par des associations moléculaires ou
intramoléculaires, due à des interactions entre une zone de forte densité électronique (δ-)
comme un doublet et un centre déficitaire en densité électronique (δ+) donc si un atome
d’hydrogène est lié à un hétéroatome (oxygène, azote, fluor etc.) l’effet inducteur -I de
cet hétéroatome à pour résultat de rendre l’hydrogène acide ce qui correspond à
l’établissement d’une charge partielle positive. [48]
O
H H
H
O
H
H
O
H
H
eau
N
H
H
H N
H
H
ammoniac
Figure 2-38 : Liaisons hydrogènes.
II-7-4 Interaction π-π :
Ce type d’interactions pause autant de questions où les réponses sembles floues malgré
que les chimistes et les physiciens proposes plusieurs hypothèses afin d’expliquer la
nature des interactions π-π. Dans la réalité l’application de tous ces modèles ne
configure pas les mêmes dans tous les cas. Certain de ces hypothèses peut être
plausibles. Le cas des effets solvophobiques est peu important dans les solvants
organiques, la même chose pour le modèle donneur-accepteur d’électrons, les
complexes de transfert de charge (π-π*) sont caractérisés par des transitions dans
l`absorption UV-visible, ce qui n`est pas observer dans la majorité des cas [48].
II-7-5 Interactions Diélectriques (Ionique) :
Elles interviennent dans les solutions salines et jouent un rôle important dans les
solutions de polyélectrolytes [43]. Un ion crée un champ électrique tout autour de lui à
partir du centre de la charge dont l’intensité est proportionnelle au carré de la charge et
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
53
inversement proportionnelle à la distance du centre de la charge. Une molécule de
solvant ayant un moment dipolaire s’oriente dans le sens du champ. Cette tendance à
l’orientation est contre-balancée par l’agitation thermique. Pour un cation l’extrémité
négative du dipôle est dirigée vers l’ion et c’est l’inverse pour un anion (Figure 2-39).
Par ailleurs, les ions solvatés exercent entre eux des interactions électrostatiques
d’autant plus faibles que la constante diélectrique du solvant est plus élevée ce qui
entraîne la dissociation des sels. Les solvants de fort constant diélectrique dissolvent
ainsi les solutés ionisés ou ionisables [49].
Deux interactions moléculaires Résultats des forces ioniques
Figure 2-39 : interactions ioniques.
II-7-6 Interactions moléculaires dans des phases mélangées :
Une phase de polarité spécifique peut être simulée en mélangeant deux substances ayant
différentes polarités à fournir les propriétés interactives composées désirées. Ce procédé
a été examiné dans ses détails considérables par Purnell qui a édité un certain nombre
de documents décrivant les propriétés des phases stationnaires mélangées dans la
chromatographie gazeuse. Ces travaux examinent l'effet des phases stationnaires
mélangées sur la conservation de corps dissous dans la chromatographie gazeuse. Ils ont
constaté que, pour un éventail de mélanges binaires, la conservation corrigée, le volume
d'un corps dissous a été linéairement lié à la fraction de volume de l'une ou l'autre des
deux phases. Les résultats ont produit la polémique considérable qui persiste toujours
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - - - -
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + -
- + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - - - -
+ - + - + - + - + - + - + - - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - - - -
+
-
+
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
54
dans beaucoup de cercles universitaires contemporains. Le point principal d'argument a
résulté du fait que comme volume corrigé de conservation, et ainsi le coefficient de
distribution, a été linéairement lié à la fraction de volume de l'une ou l'autre phase, ce
qui signifie que le coefficient de distribution a été linéairement commandé par la
fraction de volume de la phase stationnaire composant et non exponentiellement
connexe à lui. Ce qui ne semble pas être étonnant comme volume, la concentration
commandera la probabilité de l'interaction ; et ainsi, si la concentration est doublée, on
s'attendra à ce que la probabilité de l'interaction double et également le coefficient de
distribution. [47-49]
II-7-7 Interactions moléculaires et leurs énergies :
La sélectivité dépend des forces de dispersion, si l’énergie des forces est faible donc la
sélectivité est moins réalisable. Dans ce tableau ci-dessous (tableau II-1)il est présenté
la nature des interactions moléculaires et leurs énergies.
Nature de l’interaction Energie (kJ/mol)
Dispersion 5-20
Dipôle-dipôle induit 8-25
Dipôle-dipôle 25-40
Liaison hydrogène 25-40
Ionique 250-1050
Covalente 670-3360
Tableau II- 1 : Energies des interactions
II-7-8 Additifs chiraux :
En chromatographie liquide, des additifs chiraux sont fréquemment employés avec la
phase mobile, et leur effet direct sur la conservation différentielle d'une paire
d'énantiomères peut être très complexe et difficile à calculer (bien que réalisable et non
pas impossible si les données suffisantes seraient disponibles). L'addition d'un additif à
la phase mobile change le caractère interactif de la phase mobile et la phase stationnaire
comme additif, est distribuée entre les deux phases exactement de la même manière
comme corps dissous. L'additif, cependant, est présent à des concentrations beaucoup
plus élevées que le corps dissous et l'isotherme n'est pas ainsi linéaire. Afin de
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
55
comprendre l'effet d'un additif à la nature interactive de la phase stationnaire dans le LC,
il est nécessaire de développer l'isotherme de Langmuir qui fournira une équation qui
décrit l'assurance extérieure par l'agent chiral, en termes de sa concentration dans la
phase mobile. [50]
II-8 Chromatographie liquide des composés chirals (LC):
II-8-1 La disposition de base de LC :
L'appareil de base utilisé dans le LC chiral (excepté le système de phase) est
raisonnablement identique à celui en général utilisé dans l’analyse LC chiral, de temps
en temps un détecteur chiral est considéré pour être approprié, mais pour la plupart des
analyses, le même type de détecteurs est également utilisé. Un schéma fonctionnel d'un
système de LC approprié à l'analyse chirale. [51]
Commande de Gradient
Commande de la Pompe
Commande de la valve
Commande du four (0-80°C)
Commande de Détecteur
Figure 2-40 : fonctionnel de chromatographe liquide de base pour la chromatographie chirale.
Pour la convenance, il peut considérer qu'il y a 8 unités essentielles dans un
chromatographe liquide.
Cependant, la conception et les caractéristiques de chaque unité peuvent varier
considérablement d'un fabricant à l'autre. En conséquence, des caractéristiques
appropriées seront données pour chaque unité qui le rendrait approprié à la plupart des
analyses chirales.
Réservoir Phase Mobile
Programmeur
de solvant
Pompe (s) Injecteur simple
Imprimante acquisition de données, traitement, et commande
Détecteur *Four *Colonne *Refroidisseur
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
56
II-8-2 Phases stationnaires chirales :
Il y a un certain nombre de différents matériaux utilisés en tant que phases stationnaires
chirales, mais il y a fondamentalement seulement cinq types généraux de phase
stationnaire d'usage courant dans le LC.
Le premier type est maintenant de bonnes phases stationnaires établies et à base de
protéines. Ces phases stationnaires étaient les premières à développer et prennent
habituellement la forme de protéines normales métallisées sur une matrice de silice. Ces
protéines, elles contiennent de grand nombre des centres chiraux d'une configuration et
sont connus pour agir l'un sur l'autre fortement avec petite analyse montrant la
sélectivité chirale forte. Il y a des emplacements interactifs spécifiques qui fournissent
chiral la sélectivité, mais là sont beaucoup d'autres emplacements qui contribuent à la
conservation générale. Ces autres emplacements peuvent être sensiblement mis hors
tension par des additifs de phase mobile (par exemple octylamine) qui réduit la
combinaison conservation et augmentations la sélectivité chirale.
Le deuxième type de phase stationnaire chirale composée des substances chirales
relativement petites de poids moléculaire métallisées sur la silice et ont frayées un
chemin pour Pirkle. [52]
Chaque groupe collé a un nombre limité de centres chiraux disponibles mais, dû à leur
petite taille, peuvent être un grand nombre de groupes métallisés sur la silice (par
opposition à des parties chirales complexes beaucoup plus grandes), et une probabilité
relativement élevée est maintenue ainsi du corps dissous agissant l'un sur l'autre avec un
centre chiral. L'avantage particulier des phases chirales de Pirkle est que, car la
molécule d’interaction globale est petite, les contributions chirales supplémentaires à la
conservation sont également petites, et la sélectivité chirale devient ainsi le contrôle
dominant de facteur conservation.
Le troisième type est basé sur les polymères de la cellulose et de l'amylose qui ont été
développés près Okamato. [53] Celles-ci sont dérivatisées pour lier les groupes
interactifs appropriés au polymère de cellulose, ce qui est alors enduit sur un appui de
silice.
Le quatrième type est basé sur les glycopeptides macrocyclic présenté par Armstrong
.[54] Ce sont des matériaux qui contiennent également un grand nombre de centres
chiraux, en même temps que les cavités moléculaires en lesquelles les molécules de
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
57
corps dissous peuvent entrer et agir l'un sur l'autre avec voisin groupes. Le caractère
spatial du corps dissous déterminera le degré d'entrée et par conséquent la proximité
dont l'interaction, à leur tour, déterminera l'énergie de l'interaction et l'importance de la
conservation.
En conclusion, le cinquième groupe contient les matières premières de cyclodextrine qui
commandent la conservation dans une façon semblable à celle précédemment décrite
pour la chromatographie gazeuse. Dans le LC, les phases stationnaires de cyclodextrine
sont métallisées sur un appui tel que la silice et sont préparés utilisant les techniques
semblables à ceux pour faire l'inverse phases.
II-8-3 La phase mobile :
Les interactions intervenant dans les processus de séparation par HPLC ou LC chirale
sont presque les mêmes, généralement décrites par le modèle à trois points (voir figure)
qui décrit la nécessité d’avoir au moins trois points d’interaction pour qu’un sélecteur
chiral puisse distinguer les deux énantiomères de (Règle de Dagliesh) (Figure 2-41).
Dans la séparation LC la phase mobile est représentée par l’éluant.
Figure 2-41 : schéma explicatif de la règle de Dagliesh
II-9 Méthodes chromatographiques de la séparation chirale:
Le nom de chromatographie dérive du mot grec khrôma qui signifie couleur. Le premier
scientifique à utiliser cette technique, le botaniste russe Tswett, sépara en 1903 les
pigments colorés d’une plante verte en filtrant un extrait de celle-ci sur une colonne de
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
58
verre remplie de craie (CaCO3) finement pulvérisée. Ce fut la première application de la
chromatographie d’adsorption sur colonne. [55]
Tandis que l’on perfectionnait la méthode primitive de chromatographie d’adsorption,
d’autres chercheurs s’appliquaient à découvrir de nouveaux procédés
chromatographiques basés sur des principes physiques différents. L’avènement des
méthodes modernes de détection a également contribué à l’éclosion de plusieurs modes
de chromatographie différents. Actuellement, certains types de chromatographe
permettent la détection de quantités aussi infimes que des parties par billion (ppb) de
composés. La découverte des principaux modes de chromatographie apparaît dans la
liste suivante par ordre chronologique :
- la chromatographie sur couche mince (CCM) (1938). (TLC : Thin Layer
Chromatography)
- la chromatographie sur papier (1944).
- la chromatographie en phase gazeuse (CPG) (1952). (GC : Gas Chromatography)
- la chromatographie sur gel (1959).
- la chromatographie liquide à haute pression (CLHP) (1967)[11].
Les molécules chirales jouent un rôle crucial dans la biochimie et la synthèse
asymétrique, par exemple, L- forme aminoacide est considéré comme un block de
construction pour la plupart des protéines naturels [56], par contre son image miroir ne
trouve aucun chemin de vie dans cette terre [54].
Les problèmes de séparation associés avec la synthèse des énantiomères purs, peut aussi
circonvenir pour former une matière optiquement pure. La solution la plus sollicitée par
les chimistes, c’est l’utilisation d’un être vivant (ex : bactéries) qui se clive ou modifie
chimiquement un seul énantiomère [57].
Il y a un nombre limité de procédures de séparation chiral qui se basent similairement
avec celle utilisée par Pasteur dans la séparation des différents acides tartriques. Comme
cette technique utilise la cristallisation ou les additives chirals (Figure 2-42) [58].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
59
Figure 2-42 : Formule générale des CDs et représentation schématique de leur structure
tridimensionnelle.
Néanmoins, un nombre limité de techniques ont été réalisées avec succès où la solution
concentrée de racémique est maintenue avec prudence à une température critique qui
trie un seul isomère [59].
La méthode la plus sollicitée pour séparer les énantiomères, c’est d’exploiter les
différentes interactions qui peuvent être le résultat de l’orientation des emplacements
spatiaux avec le troisième énantiomère qui joue le rôle d’un sélecteur chiral (agent
chiral) [60].
L’utilisation d’un arrangement spatial spécial d’un énantiomère, c’est la spécificité de
l’agent chiral ; tout cela fait appeler à la chromatographie ou aux systèmes
électrophorèses ; c’est la technique directe d’achever une variété d’isomères optiques
[60].
L’obtention d’un énantiomère spécifique est le résultat d’une technique précise de
sélectivité très compliqués [61]. Les méthodes avec séparation qui donne des résultats
très rapprochés sont la recristallisation fractionnée et les chromatographies. La
recristallisation fractionnée a longtemps été la technique de choix pour préparer des
composés optiquement purs.
Citons différentes procédures de séparation chirale et ses applications avec la
chromatographie liquide a haute performance (HPLC); chromatographie phase gazeuse
(CPG); chromatographie sur couche mince (CCM); chromatographie en phase fluide
supercritique (CPS); chromatographie électrophorèse capillaire (CE) [3].
Exemple de distribution de 2622 cyclodextrine basé sur la sélectivité chiral (dans les
publications, livres etc.) une large variété de chromatographique entre 1981-2000
(Figure 2-43) [4].
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
60
Figure 2-43 : Les taux d’utilisation de différentes méthodes chromatographiques.
Vis-à-vis les différentes méthodes de séparation chirale avec leurs divers techniques
présenter dans la littérature et en vue le but tracé au début de ce travail, on s’intéresse
que pour les méthodes de séparation liquides HPLC et HPTLC.
II-9-1 Chromatographie sur couche mince à haute pression (HPTLC) :
La chromatographie en couche mince (TLC) ne doit certainement pas être oubliée. C'est
la seule méthode chromatographique offrant l'option de présenter le résultat comme
image. En outre, la chromatographie sur couche mince est la technique unique dans
laquelle tous les composants de l'échantillon sont inclus dans le chromatogramme. Dans
le contraste, la HPLC et la chromatographie gazeuse sont sélectifs et non tous les
composés dans l'échantillon sont inclus dans l'affichage. Dans HPTLC, les plats sont
enduits phase stationnaire avec une dimension particulaire moyenne typique. Les plats
donnent de meilleures séparations et reproductibilité que la normale plate enduite d'un
de chromatographie sur couche mince et eux permettre également une détection plus
sensible. [62]
Les progrès réalisés au niveau de la qualité des adsorbants et des méthodes de dépôt des
échantillons ont conduit à de telles améliorations des résultats des séparations en CCM
qui l’on a pris l’habitude de parler de chromatographie sur couche mince à hautes
performances, CCMHP (HPTLC), pour les séparations dans lesquelles on attient de
hautes résolutions.
Pour préparer les couches de CCMHP, on utilise du gel de silice spécialement purifié,
dont les particules ont un diamètre moyen de 3 à 5µm dans une gamme étroite de taille.
Les couches préparées avec ces adsorbants améliorés peuvent donner jusqu’à environ
5000 plateaux théoriques et donc fournir des résultats nettement supérieurs à ceux de la
CPG31%
CE42%
CPS2%
CCM1%
CL24%
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
61
CCM traditionnelle; cela permet de réaliser des séparations délicates par CCMHP et
d’écouter les temps d’analyse. La capacité de la couche de CCMHP étant réduite, la
quantité d’échantillon déposée sur la plaque doit être plus faible qu’en CCM classique,
ce qui donne, au départ, des taches de seulement 1,0 à 1,5 mm de diamètre. Après un
développement sur une distance de 3 à 6cm, on obtient des taches compactes. Un autre
avantage découle de la petite taille des taches de départ, ce qui permet d’augmenter le
nombre d’échantillons déposés sur plaque. [63]
La chromatographie sur couche mince (CCM) repose principalement sur des
phénomènes d'adsorption : la phase mobile est un solvant ou un mélange de solvants,
qui progresse le long d'une phase stationnaire fixée sur une plaque de verre ou sur une
feuille semi-rigide de matière plastique ou d'aluminium. Après que l'échantillon ait été
déposé sur la phase stationnaire, les substances migrent à une vitesse qui dépend de leur
nature et de celle du solvant. Les principaux éléments d'une séparation
chromatographique sur couche mince sont:
la cuve chromatographique : un récipient habituellement en verre, de forme
variable, fermé par un couvercle étanche.
la phase stationnaire : une couche d'environ 0,25 mm de gel de silice ou d'un
autre adsorbant est fixée sur une plaque de verre à l'aide d'un liant comme le
sulfate de calcium hydraté (plâtre de Paris) l'amidon ou un polymère organique.
l'échantillon : environ un microlitre (μl) de solution diluée (2 à 5 %) du mélange
à analyser, déposé en un point repère situé au-dessus de la surface de l'éluant.
l'éluant : un solvant pur ou un mélange : il migre lentement le long de la plaque
en entraînant les composants de l'échantillon.
II-9-2 Principe de la technique :
Lorsque la plaque sur laquelle on a déposé l'échantillon est placée dans la cuve, l'éluant
monte à travers la phase stationnaire, essentiellement par capillarité. En outre, chaque
composant de l'échantillon se déplace à sa propre vitesse derrière le front du solvant.
Cette vitesse dépend d'une part, des forces électrostatiques retenant le composant sur la
plaque stationnaire et, d'autre part, de sa solubilité dans la phase mobile. Les composés
se déplacent donc alternativement de la phase stationnaire à la phase mobile, l'action de
rétention de la phase stationnaire étant principalement contrôlée par des phénomènes
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
62
d'adsorption. Généralement, en chromatographie sur couche mince, les substances de
faible polarité migrent plus rapidement que les composants polaires.
II-9-3 Facteurs influant sur la CCM :
a) Forces propulsives:
le débit de l'éluant, qui est le même pour toutes les substances.
la solubilité des substances dans l'éluant, qui varie d'une substance à l'autre.
Plus la solubilité est grande, plus la substance se déplacera rapidement avec
l'éluant. A ce stade, le choix de l'éluant est extrêmement important. On le
choisira de manière à ce que la solubilité des substances à séparer soit aussi
différente que possible. dans le cas ou un seul éluant ne suffit pas, on peut
utiliser un deuxième éluant et procéder à une chromatographie bidirectionnelle
[64].
b) Forces retardatrices:
l'adsorption: les substances peuvent être plus ou moins adsorbées sur la phase
stationnaire. Ce phénomène est un facteur pouvant favoriser une bonne
séparation.
le phénomène de partage: la chromatographie dépend en fait de la présence
de deux phases liquides non solubles. L'une est éluant et l'autre la phase
aqueuse liée à la phase stationnaire. La cellulose contient par exemple 6 à 12%
d'eau liée. On observe donc un phénomène de distribution à contre courant.
II-9-4 Applications de la CCM :
Lorsque les conditions opératoires sont connues, elle permet un contrôle aisé et rapide
de la pureté d'un composé organique. Si l'analyse, réalisée avec divers solvants et
différents adsorbants, révèle la présence d'une seule substance, on peut alors considérer
que cet échantillon est probablement pur [63]. De plus, étant donné que la
chromatographie sur couche mince indique le nombre de composants d'un mélange, on
peut l'employer pour suivre la progression d'une réaction. La chromatographie sur
couche mince est également la technique habituellement employée pour rechercher le
meilleur solvant, avant d'entreprendre une séparation par chromatographie sur colonne.
Voila quelque domaine d’application de la CCM :
possibilité d’analyser un grand nombre d’échantillons en très peu de temps
approprié aux ”screening-tests“
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
63
permet d’appliquer les résultats à la HPLC
après la séparation, l’information peut être conservée à long terme (la plaque se
conserve indéfiniment)
les substances séparées peuvent être soumises à une analyse complémentaire (par
exemple la spectroscopie IR ou de masse) optimisation rapide de la séparation
par le changement des phases mobiles et stationnaires pour une meilleure
compréhension de la séparation sur couche mince, nous décrirons ici les étapes
importantes de sa réalisation:
préparation de l’échantillon.
dépôt de l’échantillon.
développement du chromatogramme, techniques de séparation.
interprétation du chromatogramme
révélation des composés séparés
détermination qualitative et quantitative
II-9-5 Choix de l'éluant :
Le dissolvant devrait être choisi avec soin et si possible le chromatographe entier, y
compris l'approvisionnement dissolvant, électriquement fondé, et l'appareil comprenant
des réservoirs de fraction devraient être situé dans un capot de plain-pied de vapeur.
L'éluant est formé d'un solvant unique ou d'un mélange de solvants. Un éluant qui
entraîne tous les composants de l'échantillon est trop polaire; celui qui empêche leur
migration ne l'est pas suffisamment [64]. Une méthode simple pour trouver l'éluant
approprié consiste à préparer des solutions de l'échantillon dans différents solvants, en
concentration d'environ 2 à 5% en volume. A l'aide d'une micropipette, on dépose une
goutte de chaque solution sur une plaque, chacune séparée d'environ 1cm. Le meilleur
éluant est celui qui, lorsqu'il a terminé sa migration, a entraîné le soluté à une distance
d'environ la moitié de celle qu'il a parcouru. Une autre méthode consiste à déposer une
solution des substances à analyser en plusieurs points, séparés d'environ 2 cm. Après
séchage, on applique au centre de chaque point une micropipette remplie de solvant;
Après diffusion, l'éluant qui convient sépare les solutés.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
64
II-10 Conclusion :
Nous avons tout d’abord fait un rappel sur les principaux phénomènes de la chiralité
comme il est défini dans la littérature. Puis, nous avons essayé d’illustrer le maximum
sur la chiralité dont ses aspects physiques comme le pouvoir rotatoire, carbone
asymétrique, activité optique. De plus, ces phénomènes d’interactions qui se diversifient
dans leurs caractères physiques et chimiques. Nous avons aussi exposé des généralités
sur les méthodes de séparation chirale mais nous nous sommes particulièrement
intéressés à la méthode de séparation chirale de la chromatographie sur couche mince
CTLC, ses principes, ses techniques et ses conditions d’applications.
Chapitre 2 Méthodes de séparation chirale
65
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Chapitre 3 Synthèse et séparation
chirale « CTLC »
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
70
III-1 INTRODUCTION:
La synthèse asymétrique est toujours difficile a réalisé néanmoins pour rendre une
synthèse stéréosélective ou stéréospécifique et d’obtenir des produits avec de bon
rendement. L’objectif de notre étude est de synthétiser un dérivé quinoline le 2-aryle-
2,3-dihydroquinolin-4 (1H) – one. Suivant un schéma rétrosynthétique nous avons
commencé par la synthèse de chlorure d’éthanoyle qui a été obtenue comme un produit
pur, puis la synthèse de 2-aminoacétophénone, un produit en mélange avec le 4-
aminoacétophénone et enfin la synthèse de dérivé quinoline 2-aryle-2,3-
dihydroquinolin-4 (1H) – one [1].
NH
O
Figure 3-1 : 2Aryl-2,3dihydroquinolin-4(1H)-one
Le but essentiel de notre travail est de séparer les deux énantiomères par une méthode
de séparation chirale « CTLC » qui utilise la chromatographie sur couche mince comme
support de séparation avec l’utilisation des sélecteurs chiraux.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
71
III-2 Stratégie de synthèse :
III-2-1 L’analyse rétrosynthétique:
Le choix de synthétiser des molécules comportant un squelette 2-aryl-
2,3dihydroquinolin-4(1H)-one, mène a la préparation d’autres produits. Pour ce faire, et
afin de résoudre les difficultés de cette synthèse, nous avons procédé à une analyse
rétrosynthétique (Figure 3-2).
O
NH
Double Déconnexion O
CH3
NH2
+
O H
Déconnexion
NH2
+
OCl
CH3
S O
Cl
Cl
+OCH3
OH
FGI
Réaction de substitution nucléophile inverse à celle de la SNi
L'acylation de Friedel-Crafts
Réaction de S.Chandrasekhar et all
1 2
3 4
Figure 3-2 : Analyse rétrosynthétique
III-2-2 Discussion:
D’abord, nous avons envisagé une double déconnexion au niveau de l’hétérocycle de
dérivé de la quinoline « 1 » (synthèse: cyclisation intramoléculaire) [2]. Puis, une
déconnexion du squelette du composé 2-aminoacétophénone « 2 » avec l’élimination
du groupe acétyle qui nous donne la possibilité d’utiliser l’aniline « 3 ». Enfin, une
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
72
modification de groupement fonctionnel « 4 », présente une FGI « Interconversion de
Groupement Fonctionnel » qui représente la substitution de l’halogène le chlore avec un
groupement alkyl (Figure 3-2)[3].
Donc la voie d’accès choisie pour former le cœur quinolinique, c’est la réaction de
S.Chandrasekhar. De ce fait, on a choisi de travailler avec le 2-aminoacétophénone :
Composé difficile dans sa synthèse, sa purification et même dans ses conditionnements
de stockage. Cet obstacle nous a obligés de rechercher d’autres voies de synthèse pour
résoudre cet écueil afin d’aboutir à une sélectivité de cette synthèse de 2-
aminoacétophénone. Après maintes recherches sur l’obtention de ce composé, on a
constaté une réaction qui donne l’impression d’être idéale à ce type de synthèse. Il s’agit
d’une réaction spécifique appelée: l’acylation de Friedel Crafts qui représente l’addition
de chlorure d’éthanoyle avec l’aniline en présence d’un acide de Lewis dans des
conditions normales (température ambiante) [4]. On a été confronté de nouveau à un
autre écueil, c’est la synthèse de réactif chlorure d’éthanoyle, un réactif qu’il faut aussi
le préparer et cette fois ci on doit utiliser le chlorure de thionyle qui représente notre
réactif de départ.
III-3 Synthèse et identification :
III-3-1 Synthèse de Chlorure d’éthanoyle :
Cette synthèse représente une réaction de substitution nucléophile inverse à la réaction
de substitution nucléophile interne SNi. Le schéma ci-dessous (Figure 3-3) montre en
générale cette réaction spécifique [5].
CH3COOH + SOCl2
NCH3
O
Cl
+ SO 2 + HCl
Figure 3-3 : Réaction de chlorure d’éthanoyle
La synthèse représente une réaction de l’acide acétique avec le chlorure de thionyle en
présence de la pyridine.
III-3-1-1 Mécanisme SNi (substitution nucléophile interne) :
Il s’agit d’un mécanisme relativement rare. Deux exemples importants sont connus. Il
s’agit, d’une part, du passage d’un chlorosulfite d’alkyle à un chlorure d’alkyle avec
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
73
formation d’anhydride sulfureux ; et d’autre part, de la décomposition de
chloroformiates d’alkyles en chlorure d’alkyles avec formation d’anhydride carbonique.
C’est une réaction d’ordre 1. Les composés de départ résultent respectivement de
l’action du chlorure de thionyle et du phosgène sur un alcool. Cette substitution
nucléophile interne s’effectue en deux étapes :
La première est commune avec celle d’une substitution SN1, l’ionisation de la
liaison qui lie le groupe R au reste de la molécule, le groupe partant.
Ensuite, l’anion ainsi formé réagit sur le carbocation mais par le côté opposé à
l’atome chargé pour donner le résultat de la réaction.
Ce mécanisme conduit donc à une rétention de configuration, dans la mesure où la
réaction est rapide et ne permet pas un réarrangement du carbocation. L’atome de chlore
prend la position occupée dans le composé de départ par le groupe partant [2].
1) R O Z
O
Cl
R + O Z
O
Cl
O
Z O
Cl
R R Cl + O Z O(Rétention de configuration)
Z= chlorosulf ite d'alkyleZ= chloroformiate d'alkyle
Z= anhydride sulfureuxZ= anhydride carbonique
2)
Figure 3-4 : Modèle de substitution nucléophile interne
III-3-1-2 Protocole de la réaction:
On verse dans un ballon sec 24 ml (41,6 mmol) d’acide acétique pur avec 31 ml (42
mmol) de chlorure de thionyle et (10 ml) de la pyridine [6]. Après l’adaptation de
réfrigérant, porté à reflux en maintenant un chauffage douce (Figure 3-5). Pendant ce
chauffage le dioxyde de souffre se dégage. La durée de cette réaction est environ une
heure et 30 minutes [5]. Ensuite, on laisse refroidir le contenu du ballon, fermer le
ballon, son contenu sera utilisé sans autre purification [6].
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
74
Figure 3-5 : Montage de la réaction du chlorure d’éthanoyle
III-3-1-3 Mécanisme réactionnel:
L’action d’un acide carboxylique avec le chlorure de thionyle en présence d’une base
organique comme la pyridine, solvant aprotique polaire basique dont le rôle se résume à
la neutralisation du HCl formé [7]. Ce catalyseur mène à une formation d’un sel avec le
substrat, ce qui libère un ion chlorure qui attaque le cation. Dans ce cas, c’est l’action de
l’acide acétique avec le chlorure de thionyle en présence de la pyridine (Figure 3-6) [4].
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
75
+
SO2 + +
O
OH
H3C
SOCl2
NH
3C
O
O S
O
Cl +
N
H3C
O
O S
O
N+
+ Cl-H
3C
O
O S
O
N+Cl-
O
Cl
H3C
+N
HCl
Figure 3-6 : Mécanisme réactionnel de la synthèse de chlorure d’éthanoyle
III-4 Synthèse de 2-aminoacétophénone:
Dans notre recherche bibliographique on était orienté pour la réalisation de cette
synthèse de 2-aminoacétophénone, vers d’autres conditions de réaction la première est
une substitution électrophile aromatique, la seconde c’est l’acylation des substrats
aromatiques selon la réaction d’acylation de Friedel-Crafts cette dernière est la méthode
confirmée par plusieurs travaux pour préparer des cétones aromatiques. Dans la plupart
des cas, c’est un halogénure d’acide, RCOX, qui est employé avec R, alkyle ou aryle. Il
est toujours nécessaire de mettre ce dernier en excès par rapport à l’halogénure d’acide,
ce qui n’est pas le cas pour l’alkylation [8].
Pour l’obtention de 2-aminoacétophénone, L’acylation des substrats aromatiques selon
la réaction d’acylation de Friedel-Crafts est la méthode confirmée dans plusieurs
travaux pour préparer des cétones aromatiques [13]. Dans la plupart des cas, c’est un
halogénure d’acide, RCOX, qui est employé avec R, aryle. Il est toujours nécessaire de
mettre ce dernier en excès par rapport à l’halogénure d’acide [14]. Pour l’obtention de
2-aminoacétophénone, l’acylation de Friedel-Crafts est la plus sollicitée d’après notre
recherche dans la littérature, c'est-à-dire:
Si la réaction est faite telle quelle, sans l’utilisation de catalyseur acide de
Lewis, AlCl3, le produit obtenu sera un amide secondaire (acétanilide).
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
76
Si le produit final souhaité à obtenir, une cétone en position ortho et para,
l’acylation de Friedel-Crafts avec la présence de chlorure d’aluminium AlCl3
est mieux convenable.
Beaucoup de dérivés de 2-aminoacétophénone sont utiles en tant que médicaments
adrénergiques importants [10]. Les investigations sur les configurations (R) ou (S)
médicaments basés sur 2-aminoacétophénone ont démontré que les deux énantiomères
montrent habituellement différentes activités [11]. Par exemple (R)-2-
aminoacétophénone est un intermédiaire énantiomérique important des médicaments
thérapeutiques pour le diabète et l'obésité [12].
45-50°C
Cl
O
CH3
NH2
O
CH3
NH2
O CH3
NH2
+AlCl3
Figure 3-7 : Réaction de 2-aminoacétophénone et 4-aminoacétophénone
III-4-1 Protocole de la réaction:
Dans un ballon Bicol muni d’un réfrigérant surmonté d’une garde à Chlorure de
Calcium et d’une ampoule à décanter, d’abord on verse (15 ml) d’aniline avec (8,22g)
de l’AlCl3 (+H2O) dans le ballon Bicol. Puis dans une ampoule à décanter, on met le
chlorure d’éthanoyle (4,8ml). Tout en agitant vivement, on ajoute goutte à goutte le
chlorure d’acétyle en veillant à ce que la température du milieu réactionnel reste entre
45°C à 50°C. [12] Après l’écoulement total de la quantité du chlorure d’éthanoyle,
maintenez la température dans l’intervalle de 45≈50°C jusqu'à la cessation de
dégagement gazeux d’acide chlorhydrique. Dès le refroidissement du milieu
réactionnel, on verse (60ml) de toluène sur (30g) de glaces pilées et (9ml) (HCl 97%,
H2O 03%) [14]. La décantation s’opère dans une ampoule à décanter avec un solvant
polaire (toluène).
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
77
On procède de la même manière avec le chloroforme pour séparer les deux phases du
mélange: la phase aqueuse et la phase organique. Enfin, on utilise la phase organique.
III-4-2 Mécanisme réactionnel :
La formation de 2-aminoacétophénone implique aussi la production d’un coproduit le 4-
aminoacétophénone (Figure 3-8).
45-50°Cet
Cl
O
CH3
NH2
O
CH3
NH2
O CH3NH2
+
+
Cl
O
CH3NH2
+
AlCl3
Figure 3-8 : Mécanisme réactionnel de la synthèse de 2-aminoacétophénone et le 4-aminoacétophénone.
Entre le chlorure d’éthanoyle et le chlorure d’aluminium se forme un premier complexe
qui possède un atome de carbone électrophile et peut par conséquent attaquer le cycle
[15].
O
ClCH3
+ AlCl3C
+
O
CH3
O+
CH3
+ AlCl4
Carbocation acylium
Figure 3-9 : La première étape de l’acylation de Friedel Crafts
L’acylation de Friedel Crafts consiste à fixer sur le cycle un groupe acyle pour obtenir
une cétone aromatique [16]. Mais, la réaction est en présence d’un cycle aromatique
substitué donc lorsqu’on introduit un second substituant, deux problèmes se posent :[17]
1) La réaction est-elle favorisée ou défavorisée par la présence du substituant ? Ce
problème relève de l’activation.
2) Où se fixe le second substituant ? Ce problème est inhérent à l’orientation.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
78
En constate théoriquement que la réponse à ces deux questions peut dépendre du
substituant entrant (-COCH3) et dépend essentiellement du substituant fixé (-NH2).
Donc, le groupe amine (-NH2) qui représente le premier substituant sur le cycle
benzénique possède un caractère d’orientation très fort, ce premier groupe de substituant
a aussi un caractère électrodonneur +M et un effet inducteur -I. L’effet mésomère
oriente la substitution [5]. Il est clair qu’un groupe exerçant un effet majoritairement
donneur aura tendance à stabiliser un intermédiaire déficient en électrons en dispersant
un peu plus sa charge positive. Nous comprenons pourquoi ces groupes sont, à priori,
activant. Si l’électrophile (-COCH3) et le groupe (-NH2) sont peu encombrants, le
composé ortho peut être majoritaire. Par contre l’effet essentiel est donc d’origine
stérique : plus le groupe (-NH2) est encombrant et plus l’électrophile (-COCH3) est
volumineux, plus le pourcentage de substitution en position ortho est faible.
Ainsi que les effets de l’acide de Lewis pour cette réaction sont facilement acylés en
position ortho mais surtout para [18]. Il existe toujours le problème de la
régiosélectivité, on n’a pas pu obtenir l’o-aminoacétophénone seul ou avec un
rendement élevé. Mais notre produit présent un mélange de deux substituant qui
nécessite une séparation par les méthodes chromatographiques.
III-4-3 Purification :
La séparation de ce mélange se fait par la chromatographie sur couche mince (CCM)
avec un éluant composé de 9ml de chloroforme et 1ml de méthanol, qui a donné des Rf
de 0.54 et Rf de 0,72, deux composés clairement séparés sur les plaques CCM, mais
difficile à séparer sur colonne de chromatographie liquide avec le même éluant. Donc
on a passé a la troisième synthèse de dérivés quinoline avec un réactif de départ qui
contient les deux substance l’o- aminoacétophénone et le p-aminoacétophénone.
III-4-4 Caractérisation et Identification :
Le 2-aminoacétophénone a un point de fusion (Pf=170°C).
En pratique, un spectre infrarouge est souvent représenté par la transmittance en
fonction du nombre d’onde comme sur le spectre de l’o-aminoacétophénone ci-dessous.
On peut déduire du spectre IR les résultats suivants :
1. La liaison N-H, O-H et le reste de l’eau : entre 3500 et 3550 cm-1
est large en
présence de liaison hydrogène.
2. La liaison C=C-H, , bande moyenne entre de 3100 et 3200 cm-1
.
3. Les groupements de O=C-CH3 -CH3, -CH2 et –CH entre 3000 et 2900 cm -1.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
79
4. La liaison C=O, vers 1700- 1600 cm-1
bande forte et une autre band des C=C
aromatique entre 1500-1600 cm-1
5. Les liaison C-C et C-N entre 1100-800 cm-1.
6. Une bande de déformation du benzène c’est 755 cm-1
.
Les pics qui nous intéresses seront présenté sur les spectres RMN1H et RMN
13C comme
le suivant :
1. Sur le spectre du proton on aperçoit deux massifs mal définis dont les
déplacements chimiques élevés sont dans la gamme des aromatiques (δ = 7-
8ppm) et un pic fin correspondant à un groupement méthyle (δ = 2 ppm) on
trouve aussi vers (δ = 3 ppm) un pic qui caractérise les amines primaires. Les
résultats sont regroupé dans le tableau III-1.
Figure 3-10 : Protons de 2-aminoacétophénone.
Déplacement de proton RMN1H :
N° Intégration vu δ (ppm)
H1 3H s 2.125
H2 1H s 3.329
H3 1H s 7.067- 7.104
H4-H5 1H d 7.279- 7.319
H6 1H s 7.534
Tableau III-1: déplacement chimique de proton.
2. Sur le spectre du carbone 13, on trouve le pic vers 170ppm qui caractérise le
groupement carbonyle. La série proche de 130ppm les carbones du cycle
aromatique, le pic vers 50ppm représente le carbone lié à l’amine et enfin le
carbone du groupement méthyle vers 25ppm. Voire tableau III-2 ci-dessous.
NH2
CH3
O
14
5
3
2
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
80
NH2
CH3
O
2
34
5
6
H
H
H
H
1 78
Figure 3-11 : Carbones de 2-aminoacétophénone.
Intégration Vu δ (ppm)
C8 s 23.853
C3-C1 d 121.24- 121.54
C5 s 122.37
C4 s 125.18
C6 s 129.79
C2 s 139.89
C7 s 171.66
Tableau III-2 : Déplacement chimique carbone.
III-5 Synthèse de 2-Aryle-2,3 dihydroquinolin-4(1H)-one:
III-5-1 Nomenclature :
La nomenclature IUPAC permet d’identifier la structure d’un composé chimique par
son nom [19]. Dans notre cas, on va déterminer chaque caractère selon sa propre
fonction chimique;
Aryle
Dihydroquinoline
One
NH
O
2
1
3410
9
8
76
5
Figure 3-12 : 2-aryle-2 ,3-dihydroquinolin-4(1H)-one.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
81
III-5-2 Voie de synthèse de 2-Aryle 2,3 Dihydroquinolin-4(1H)-one:
Notre composé ciblé peut être obtenu à partir de la réaction d'o-aminoacétophénone,
une réaction relative à la synthèse de quinoline de Friedländer [20].
Le mécanisme réactionnel de la synthèse de Friedländer représente deux étapes. Dans
une première étape, une réaction de condensation catalysée par un acide ou une base,
qui peut mener à la formation de deux types différents de produits : (a) une imine (base
de Schiff), ou (b) un composé carbonyle insaturé. Puisque divers substituant sont
tolérés, la réaction de Friedländer est de valeur préparatoire pour la synthèse d'une
grande variété de dérivés de quinoline [21].
Des études approfondies ont été effectuées dans ce domaine. Mais à cause de
l'insolubilité des amines dans l'eau, l'accomplissement de telles réactions dans l'eau est
moins considéré et la plupart des rapports ont été conduits dans les solvants organiques.
Très récemment, la synthèse des dérivés de quinoline par la méthode de Friedländer a
été rapportée dans l'eau mais en présence d'une quantité stœchiométrique d'acide
chlorhydrique et à 60-90 °C [22].
S.Chandrasekhar et all démontrent que l’action de 2-aminoacétophénone avec le
benzaldéhyde substitué; subissent une cyclisation de condensation douce en présence de
la L-proline qui joue le rôle d’un organocatalyseur. Cette réaction permet de fournir des
azaflavanones avec de bons rendements. Ci-dessous le schéma (Figure 3-13)
réactionnel décrit une stratégie générale pour la synthèse des aza-analogues [2].
CH3
O
NH2
H O
NH
O
+
L-prol ine (30 mol%)
T.a, 48h, MeOH
Figure 3-13 : Réaction de S.Chandrasekhar et al.
D’après S.Chandrasekhar et al, l'organocatalyseur pourrait induire une chiralité à la
position « 2 » dans le cycle « C » (Figure 3-14).
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
82
NH
O
*2A C
B
Figure 3-14 : la position de carbone asymétrique
La L-Proline sert d'un organocatalyseur pour la synthèse de 2-aryle-2,3-
dihydroquinolin-4(1H)-one. L'efficacité du catalyseur a été prouvée avec une série de
substrats s'étendant d'électron-déficient aux benzaldéhydes composés riches d’électrons
[2].
Dans notre cas, le 2-aminoacétophénone est toujours en mélange avec le 4-
aminoacétophénone. Ce mélange va donner le 2 aryle-2,3-dihydroquinolin-4(1H)–one,
mais restera toujours une quantité du mélange, celle substituée en para (4-
aminoacétophénone) qui va réagir avec le benzaldéhyde pour donner généralement un
autre produit, mais le plus souvent une imine. Dans ce cas une séparation sur colonne
peut donner des résultats avec l’action des tests de plusieurs solvants est avec un suivie
de chromatographie couche mince (CCM). Le schéma ci-dessous (Figure 3-15) présente
cette synthèse.
NH2
CH3
O
+
NH2
CH3O
HO
+
L-proline (30mol%)
T.a, 48h, MeOH
NH
O
+
CH3
O
NC
CH3
Figure 1-15 : Synthèse de 2-aryl-2,3 dihydroquinolin-4(1H)-one.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
83
III-5-3 Protocole de la réaction:
Suivons le même procédé exposé par S.Chandrasekhar et all :
Remué, La L-Proline 0.44mmol (50.6mg) avec 5 ml de méthanol pendant 10 Minutes.
Puis, on verse 1.4mmol (189mg) de 2-aminoacétophénone et 1.4mmol (150.66mg) de
benzaldéhyde (quantité équimolaire). Le mélange reste sous agitation pendant 48
heures.
III-5-4 Mécanisme réactionnel et discussion :
L’organocatalyseur utilisé est la L-proline qui représente un hétérocycle de cinq
chaînons avec un hétéroatome, l’azote. La contribution de l’hybride libérée par cette
structure confère une nucléophilie sur l’azote [23]. Cette nucléophile attaque la fonction
cétone pour libérer un OH ̶ et puisqu’on a un phénomène analogue à la réaction de
Stork des énamines [24], le réarrangement s’effectue directement et très rapidement
pour donner H2O.
La cyclisation se fait par un simple déplacement nucléophile à un atome de carbone
saturé (mécanisme de cyclisation intramoléculaire) [25].
La déprotection se fait par l’hydrolyse pour fournir le 2-aryle-2,3-dihydroquinolin-
4(1H)-one. Le schéma ci-dessous (Figure 3-16) représente le mécanisme réactionnel.
CH3
O
NH2
+
HO
CH3
O
N Ph-H2O
NH
COOH
N Ph
N COOH
NH
COOH Ph
N COOH
NPh
O
NH
+
Protection de la fonction cétone
Déprotection
+H2O
CyclisationRéactiond'addition
Figure 3-16 : Mécanisme réactionnel de la réaction de S.Chandrasekhar et al.
III-5-5 Purification :
Nous avons commencé par la purification avec une séparation LC sur colonne remplie
du gel de silice, le solvant utilisé est (hexane/ acétate d’éthyle 2 : 1). L’utilisation d’une
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
84
pompe qui serre a donné un débit réglable et stable appliqué sur la phase mobile
(solvant). L’absorbance est fixé à 254nm sur l’appareil UV qui peut nous aides à
effectuer cette séparation. Enfin de cette technique, on a éliminé des impuretés
indésirables pour ce mélange. L’image ci-dessous (Schéma 3-17 : séparation sur colonne LC-
UV (gauche)) représente le montage de cette chromatographie LC-UV.
Figure 3-17 : séparation sur colonne LC-UV (gauche)et séparation sur colonne LC (droit).
Une deuxième méthode très connue et classique : c’est la séparation sur colonne de Gel
de silice avec l’utilisation du même solvant (hexane/ acétate d’éthyle 2 : 1) avec un
débit réduit faible (sans l’utilisation de la pompe ni de l’appareil UV) qui permettre la
récupération des deux produits séparés dans plusieurs flacons avec un temps élargie.
Cette fois-ci, on a obtenu de très bons résultats confirmé par la chromatographie sur
couche mince.
III-5-6 : Caractérisation et Identification spectroscopique :
Les absorptions à des nombres d’onde caractéristiques permettent d’identifier les
différents groupements fonctionnel d’une molécule. Dans le spectre IR on observe :
1. La liaison N-H vers 3410 cm-1
2. Liaison O-H entre 3200-3400 qui caractérise une large présence de liaisons
hydrogènes et le reste d’eau.
3. Les groupements de -CH3, -CH2 et –CH entre 3100 et 2900 cm -1.
4. La liaison C=O, vers 1650 cm-1
bande forte et une autre band des C=C
aromatique entre 1560-1600 cm-1
5. Les liaison C-C et C-N entre 1100-800 cm-1.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
85
6. Une bande de déformation du benzène c’est 755 cm-1
.
Pour la résonance magnétique nucléaire on obtient les résultats suivantes :
RMN1 H :
NH
OH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
1
23
4
56 7
8
8'
9
9'
10
Figure 3-18 : Protons de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one.
Déplacement de proton RMN1H :
N° Intégration Vu δ (ppm)
H1 1H s 4.3- 4.4
H2 2H s 3.321- 3.368
H3 1H s 7.65
H4 1H s 7.307- 7.326
H5 1H s 7.41
H6 1H s 7.532- 7.534
H7 1H s 3.9
H8-H8’ 1H-1H s 7.29
H9-H9’ 1H-1H s 7.553- 7.556
H10 1H s 7.2
Tableau III-3 : Déplacement chimique de proton.
RMN13
C :
NH
O
1
2
34
56
7
6'
8
910
10'
11
11'
12
Figure 3-19 : Carbones de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
86
Déplacement de proton RMN13
C :
Intégration vu δ (ppm)
C1 s 55.5- 51.2- 55.6
C2 s 43.6
C3 s 193.5
C4 s 118.7
C5 d 153.6- 151.8- 150.5
C6- C6’ s 117.8, 115.9
C7 s 135.0
C8 s 127.2
C9 s 129.9
C10- C10’ d 112.9
C11- C11’ d 112.7
C12 s 111.4
Tableau III-4 : Déplacement chimique de carbone.
III-6 Séparation chirale « CTLC » de 2-aryle-2,3-dihydroquinolin-
4(1H)-one :
La séparation chirale CTLC, repose sur le principe opératoire d’une technique très
célèbre, très simple, peu coûteuse, rapide et flexible c’est la chromatographie en
couche mince [26].
La chromatographie sur couche mince est une technique micro-analytique qui serre pour
la séparation et l’identification des substances chimiques [27]. Cette technique présente
deux méthodes différentes :
1. Méthode utilise des phases stationnaires chirales (CSPS).
2. Méthode utilise des additifs chiraux de phase mobile (CMPAS).
La technique choisie dans ce travail pour la séparation de deux énantiomères, c’est celle
des additifs chiraux de phase mobile.
Cette technique permet d’analyser des mélanges en les fractionnant en leurs
composants chimiques, avec accès aux déterminations suivantes : [28]
Activités de recherches.
Contrôle de qualité.
Isolation d’un produit spécifique.
Analyse et identification de substances (couplage avec la spectrométrie de
masse).
Donc on va transformer les deux énantiomères en deux diastéréoisomères.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
87
III-6-1 Principe :
La chromatographie sur couche mince présente plusieurs formes. La chromatographie
ascendante, descendante, unidimensionnelle et pluridimensionnelle. Le phénomène qui
explique cette diversité c’est le même à savoir deux forces, les forces propulsives et les
forces retardatrices. Le principe de fonctionnement de ce procédé nécessite :
un adsorbant ou phase stationnaire dont la nature peut être très variable
(alumine, cellulose, gel de silice etc.) déposé en couche mince sur un support
adéquat (plaque de verre, feuille de polyester ou d'aluminium).
un solvant ou mélange de solvants (phase mobile appelée éluant) dont la
composition dépend de la nature des substances à séparer ainsi que de la phase
stationnaire utilisée.
le mélange ou les substances à séparer.
III-6-2 Objectif :
Notre travail consiste à séparé deux énantiomères (figure 3-20) par l’addition d’un
sélecteur chiral. On utilise deux sélecteurs chiraux le D(+) saccharose et le D(-)
Mannitol.
NH
O
NH
O
R(+)- énantiomère S(-)- énantiomère
Figure 3-20 : Deux énantiomères azaflavanones.
III-6-3: Caractéristiques et Propriétés physico-chimiques de sélecteur
chiraux:
En raison de l'intérêt croissant pour la chromatographie chirale, un grand nombre de
phases et d'additifs ont émergé pour relever le défi de séparations des énantiomères
[28].
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
88
Un sélecteur chiral pour qu’il soit efficace, il doit satisfaire aux conditions suivantes :
[29]
a) Il doit posséder suffisamment de groupes, d’atomes et de cavités pour lui permettre
de former des complexes diastéréoisomères avec les énantiomères du soluté.
b) Il doit être soluble et chimiquement stable dans la phase mobile ou dans le tampon
de migration s’il est utilisé en tant qu’additif.
c) Il ne doit pas interférer avec la détection des analyses s’il est utilisé comme additif.
d) Il doit être commercialement disponible (ou facilement synthétisable ou «
extractible ») et peu coûteux.
Le mannitol ou 1, 2,3,4,5,6-hexanehexol (C6H14O6) :
le D-mannitol est un polyol "sucre-alcool" ; est une source bien connue, peu coûteuse,
naturelle pour la préparation des syntones optiquement purs C3 (C3-chirons). Chaque
molécule de D-mannitol a les moyens, après la protection du et/ou les fonctions
d'hydroxyle et le clivage oxydant suivant, sans perte d'atomes de carbone, deux
molécules de C3 chirons souple, D-mannitol a un axe double de symétrie. Quand cette
symétrie est préservée pendant des transformations chimiques, le C2 et le C-5 auront la
configuration absolue identique et le fendage du lien C-3 et C-4 mènera à deux
molécules chirales identiques avec un centre chiral [30]. Cependant, le mannitol a
tendance à perdre un ion hydrogène en solution aqueuse, ce qui acidifie la solution.
Pour cette raison, il n'est pas rare d'ajouter une substance pour ajuster son pH, comme le
bicarbonate de sodium. Les solutés de mannitol à 10 ou 20 % sont hypertoniques. Ils
sont utilisés surtout pour réduire la pression intracrânienne, et pour traiter les patients
atteints d'insuffisance rénale oligurique. Ils sont administrés par voie intraveineuse [29].
Le saccharose, ou sucrose, Le saccharose est un disaccharide de poids moléculaire 360
D, forme par la liaison d’une molécule de glucose et d’une molécule de fructose lies en
alpha-1-2. C’est un sucre non réducteur, ses deux fonctions aldéhydiques étant liées.
Plus simplement le sucre commercial extrait de la betterave sucrière ou de la canne à
sucre. Le saccharose est une molécule organique composée de carbone, d'hydrogène et
d'oxygène. Ce sucre est le constituant du sucre blanc courant. Il est un sucre double
(diholoside) formé par la condensation de 2 oses : une molécule de glucose et une
molécule de fructose. Son nom officiel est le β-D-fructofuranosyl-(2↔1)-α-D-
glucopyranoside. Il peut être symbolisé par Glc-Fru. Il est solide de forme variable
blanc [32].
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
89
Ce tableau résume quelques propriétés physico-chimiques :
Sélecteur Structure Masse
Molaire
[α]20D TF
°C
D(-)-
Mannitol
HOOH
OH
OHOH
OH
182 g/mol
C=10,
borate
+23 _
+24,5⁰
166
D(+)-
Saccharose OH
OH
H
H
OHH
OH
CH2OH
CH2OH
HCH2OH
OH H
H OHO
O
342,30
g/mol
C=20,
H2O
+66,2_
+66,8⁰
185,5
Tableau III-5 : Caractéristiques des deux agents chiraux.
III-6-4 Technique et mode opératoire :
Dans des conditions de laboratoire 1 atmosphère et une température d’environ 25°C, on
commence la séparation chirale CTLC du composé qui contient deux énantiomères dans
un temps d’une heure et avec une analyse CCM, pour ce faire:
Prendre des quantités équimolaires de composé chiral et de sélecteur chiraux.
Dissoudre le composé chiral dans 2 ml de méthanol puis le même volume du
solvant avec l’additif chiral.
Prendre avec une pipette graduée 0,5 ml des deux mélanges et lés mettre dans un
flacon.
Prendre avec un tube capillaire une gouttelette pour la CCM au temps t0.
Mettre le flacon sous agitation.
Prendre pour chaque cinq minute (5 min) une gouttelette pour la CCM.
Figure 3-21 : Montage de l’agitation.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
90
III-6-4-1 : l’exploitation de la plaque CCM :
a) Sur une plaque de gel de silice pour CCM:
Tracer, avec un crayon, un trait à 1 cm du bord inférieur et parallèlement à ce
dernier. Puis un autre trait de 0,5 cm parallèlement auprès de la deuxième
extrémité de la plaque CCM.
Déposer sur le trait (origine de spot), à l’aide de tubes capillaires, une
microgoutte de la substance chirale.
Emerger la plaque CCM dans la cuve qui a été remplie de solvant (chloroforme
qui a donner des résultats remarquables par rapport aux autres éluant) à terme
que ce solvant ne dépasse pas plus de 0,5 cm du front inférieur et au-dessous de
l’emplacement de l’origine du spot sur la plaque CCM.
Après que le solvant atteigne le front supérieur de la plaque CCM, on procède à
faire ressortir la plaque CCM de la chambre (cuve CCM) et la mètre sur un
support horizontal pour effectuer un léger séchage.
Enfin, on met la plaque CCM sous une lumière UV avec une longueur d’onde
(=256 nm).
Le schéma ci-dessous représente une révélation de deux composés séparés par la
méthode de séparation CTLC chirale vue sous une lampe UV.
Figure 3-22 : Plaque CCM sous une lampe UV, séparation de deux substances chirales avec deux Rf
différents.
Front de solvant
Première substance
Deuxième substance
Origine de spot
Rf1
Rf2
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
91
Les étapes décrites dans cette technique de séparation CTLC chirale est la même pour
les deux sélecteurs chiraux le D(-) mannitol et le D(+) saccharose.
b) Le calcul des facteurs des rétentions (Rf) pour chaque plaque CCM des deux
séparations chirales se résume selon le tableau ci-dessous : Pour l’évaluation
qualitative, le paramètre le plus utilisé est le facteur de rétention Rf ou encore sa valeur
multipliée par 100, notée HRf. La valeur de Rf est définie par la relation:
𝑹𝒇 =distance parcourue par la substance
distance parcourue par le front de solvant
Tableau de calculs des facteurs de rétention :
D(-) Mannitol D(+) Saccharose
Temps Rf2 Rf1 Temps Rf2 Rf1
t0 0,88 0,77 t0 0,84 0,75
t1 0,57 0,46 t1 0,84 0,75
t2 0,84 0,73 t2 0,84 0,75
t3 0,81 0,67 t3 0,82 0,69
t4 0,77 0,64 t4 0,80 0,65
t5 0,77 0,64 t5 0,88 0,75
t6 0,91 0,78 t6 0,80 0,66
t7 0,80 0,64 t7 0,82 0,66
t8 0,73 0,55 t8 0,75 0,57
t9 0,80 0,62 t9 0,73 0,51
t10 0,73 0,54 t10 0,82 0,57
t11 0,75 0,55 t11 0,82 0,63
t12 0,80 0,57 t12 0,73 0,53
Tableau III-6 : Calcule des Rf
L’exploitation des données de révélation pour chaque plaque CCM présente le calcul
des facteurs suivants : HRf, facteur de capacité, facteur de sélectivité et la résolution.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
92
𝑯𝑹𝒇 =𝒕𝒎
𝒕𝒎 + 𝒕𝒔=𝒅𝟏
𝒅× 𝟏𝟎𝟎
c) Facteur de capacité : une valeur facilement mesurée peut être directement liée à la
constante d'équilibre de coefficient de cloison ou d'échange ionique quels Haddad
et Jackson a appelé une équation fondamentalement importante :[6]
𝑲′ =𝒕𝟏−𝒕𝟎
𝒕𝟎=
𝒕𝒔
𝒕𝒎 𝑲′ =
𝑯𝑹𝒇−𝟓
𝟓
d) Sélectivité : Pour caractériser la distance séparant les sommets de deux pics
consécutifs 1 et 2, on utilise le facteur de sélectivité (ou rétention relative) défini
par la relation:
𝜶 =𝒕𝟐 − 𝒕𝟎
𝒕𝟏 − 𝒕𝟎=𝑲𝟐
𝑲𝟏
Où K1 et K2 sont les coefficients de partage des solutés 1 et 2 entre les phases
stationnaire et mobile.
Si 𝛼 = 1 : Les pics coïncident ; Si 𝛼 = 1.05 : La séparation est possible.
e) Résolution : La résolution R entre deux spots est définie par la relation:
𝑹 = 𝟐(𝒕𝟐 − 𝒕𝟏)
(𝒘𝟏 + 𝒘𝟐)
w1 : La largeur spot 1.
w2 : La largeur de spot 2.
Il découle de cette définition que la séparation est d’autant meilleure que R est plus
grand. Ainsi pour deux spots d’aires voisines, lorsque R est supérieur à 1, la séparation
est pratiquement complète, puisqu’il n’y a alors que 2% de recouvrement. Pour R
inférieur à 0,8 la séparation est généralement insuffisante. [7]
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
93
III-6-5 Résultats expérimentales de la CTLC chirale:
Les résultats caractéristiques des spots pour les deux sélecteurs chiraux sont représentés
dans les deux images de révélation et dans un tableau ci-dessous :
III-6-5-1 : Photos des plaques CCM après révélation :
Séparation chirale avec le D(-) mannitol.
Séparation chirale avec le D(+) saccharose
Figure 3-23 : Photos prise sous une lampe UV 254nm.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
94
III-6-5-2 : Résultats des facteurs de séparation CTLC chirale:
Tableau ci-dessous résume les résultats obtenus pour cette séparation :
D(-) Mannitol D(+) Saccharose
Temps HRf2 HRf1 K’1 K’2 α R Temps HRf2 HRf1 K’1 K’2 α R
T0 88 77 0.1363 0.2987 2.19 0.157 T0 84 75 0.1904 0.3333 1.75 0.211
T1 57 46 0.7543 1.1739 1.55 0.275 T1 84 75 0.1904 0.3333 1.75 0.211
T2 84 73 0.1904 0.3698 1.94 0.157 T2 84 75 0.1904 0.3333 1.75 0.180
T3 81 67 0.2345 0.4925 2.10 0.223 T3 82 69 0.2195 0.4492 2.04 0.200
T4 77 64 0.2987 0.5625 1.88 0.200 T4 80 65 0.2500 0.5384 2.15 0.357
T5 77 64 0.2987 05625 1.88 0.200 T5 88 75 0.1363 0.3333 2.44 0.216
T6 91 78 0.0989 0.2820 2.85 0.216 T6 80 66 0.2500 0.5151 2.06 0.215
T7 80 64 0.2500 0.5625 2.25 0.355 T7 82 66 0.2195 0.5151 2.34 0.266
T8 73 55 0.3698 0.8181 2.21 0.300 T8 75 57 0.3333 0.7543 2.26 0.450
T9 80 62 0.2500 0.6129 2.45 0.257 T9 73 51 0.3698 0.9607 2.59 0.628
T10 73 54 0.3698 0.8518 2.45 0.292 T10 82 57 0.2195 0.7543 3.43 0.714
T11 75 55 0.3333 0.8181 2.45 0.400 T11 82 63 0.2195 0.5873 2.67 0.292
T12 80 57 0.2500 0.7543 3.01 0.353 T12 73 53 0.3698 0.8867 2.39 0.333
Tableau III-7 : résultats obtenus de la séparation CTLC chirale.
III-6-5-3 Discussion des résultats :
Le 2-aryl-2, 3-dihydroquinolin-4(1H)-one présente une chiralité (un centre chiral), c’est
le carbone asymétrique portant quatre coordinats différents en position (2) dans le bloc
C (figure III-13). Donc, on a un mélange qui contient deux énantiomères. Si on fait une
lecture du tableau ci-dessus, on dit que durant soixante (60) minutes il y a toutes les
cinq (5) minutes un changement remarquable sur la distance entre les deux taches.
L’utilisation de l’agent chiral D(-) mannitol (phase mobile) dans cette séparation CTLC
chirale et après cinquante cinq minutes (55min) d’agitation donne à t11 une bonne
sélectivité α = 2,45 et une résolution moyenne R= 0,400.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
95
Toujours avec le même sélecteur chiral, on constate avec le temps que la séparation
devient de plus en plus favorable. On trouve aussi de bons résultats de la sélectivité et
de la résolution par exemple : t8 (α = 2,21 et R= 0,300) et t12 (α = 3,01 et R= 0,353).
t8 t11 t12
Figure 3-24 : plaque CCM de deux énantiomères séparés avec le D(-) mannitol.
Pour les résultats obtenus avec l’additif chiral D(+) saccharose, on trouve qu’à t10 (α =
3,43 et R= 0,714) la sélectivité et la résolution donne de très bons résultats, aussi on
remarque à t8 (α = 2,26 et R= 0,450) et à t9 (α = 2,59 et R= 0,628) de bons résultats.
t8 t9 t10
Figure 3-25 : plaque CCM avec des deux énantiomères séparés avec le D(+) saccharose.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
96
On observe durant le temps de séparation une divergence entre les deux taches pour
chaque plaque CCM dans les deux expériences.
O
HO
CH2OH
OH
HO
O
R
S
OCH2OH
OH
HO
O
Figure 3-26 : représentation d’une divergence de deux composés chiraux.
On peut dire que les interactions qui interviennent durant cette séparation sont celles des
liaisons hydrogènes (faible énergie) (-O--H-), (-N--H-) pour les deux sélecteurs chiraux,
figure ci-dessous (figure 3-26 et figure 3-27).
N
O
H
O
OH
O
O
O
O
H
H
H
H
C
O
H
HH
H
N
O
H
H C
O
H
HH
H
Figure 3-27 : Les interactions entre les deux énantiomères et le D(-)-Mannitol.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
97
O O
O
CH2OH
H
OH
OH
H
H
CH2OH
H
C
H
OH
OH
H
H
O
HN
O
N
O
H
H
OH
HH
Figure 3-28 : Les interactions entre les deux énantiomères et le D(+)-Saccharose.
Théoriquement, on remarque au cours de ces ponctions périodiques (toutes les cinq
minutes) que la variation des interactions moléculaires entre substance chirale, sélecteur
chiral et l’adsorbant (gel de silice) n’ont pas les mêmes interactions ; mais, elles
augmentent la séparation des deux taches sur la plaque CCM.
Notre point de vue consiste à proposer que ce phénomène soit expliqué de cette
manière :
1. D’abord, les interactions intermoléculaires ne se font pas au même temps
puisqu’il y a toujours un site d’interaction qui est favorisé par rapport à l’autre.
2. L’encombrement stérique des molécules peut influer sur ces interactions.
3. Insaturation entre les interactions moléculaires (additifs chiraux et les deux
énantiomères) dans les premières minutes ainsi que ces interactions poussent les
deux composés chiraux dans un sens qui diverge.
4. Saturation des interactions intermoléculaires car il ne reste pas beaucoup
d’engagement d’une ou plusieurs interactions entre chacun des deux composés
chiraux et d’additif chiral.
5. Si on considère que les phénomènes de cette séparation CTLC chirale sont les
mêmes que les phénomènes d’inhibition des principes actifs dans les
métabolismes, on peut dire que l’un des énantiomères sera séparé plus
rapidement que l’autre.
6. Le schéma ci-dessous (Figure3-28) illustre les phénomènes d’interaction.
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
98
Figure 3-29 : interactions moléculaires lors d’une séparation chirale
III-6: Conclusion :
La molécule de 2-aryl-2,3-dihydroquinolin-4(1H)-one consiste à donner deux
configurations géométriques « R » et « S » par la rotation effectuée sur le carbone
asymétrique. D’après les résultats obtenus et discutés au cours de ce même chapitre, on
peut dire que les tests de séparation des deux énantiomères aza-flavanones par cette
technique de séparation chirale CTLC sont positifs. On peut dire aussi que la sélectivité
et la résolution dans cette technique est bonne pour les dérivés aza-flavanones avec
l’utilisation des deux additifs chiraux le D(+) saccharose et le D(-) mannitol.
Substance
chirale Sélecteur
chiral
Adsorbant
plaque CCM Solvant
• van der waals
• dipôle-dipôle
• interaction π-π
• effets stériques
• liaisons ioniques
• forces de
dispersions
Chapitre 3 Synthèse et séparation chirale CTLC
99
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CSST (organisme canadien responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté
le 25 avril 2009.
CONCLUSION GENERALE
102
CONCLUSION
GENERALE
CONCLUSION GENERALE
103
Conclusion générale:
Notre travail s'inscrit dans le cadre du développement de nouvelles méthodes
de la séparation chirale. Plus précisément, la technique de la séparation CTLC chirale
qui a pour objectif d’essayer une séparation chirale pour d’autres substances qui
présentent une chiralité en rendant cette technique moins coûteuse et plus disponible
aux besoins des laboratoires pharmaceutiques.
Nous avons procédé à la synthèse du 2-aryle2,3dihydroquinolin4-(1H)-one selon
plusieurs étapes :
Synthèse de chlorure d’éthanoyle : réaction de substitution nucléophile inverse
à celle de la SNi (substitution nucléophile interne).
Synthèse de 2-aminoacétophénone : réaction de substitution électrophile
aromatique dans les conditions de l’acylation des substrats aromatiques selon la
réaction d’acylation de Friedel-Crafts.
Synthèse de 2-aryle2,3dihydroquinolin4(1H)-one.
Nous avons séparés les deux énantiomères par l’utilisation de deux sélecteurs chiraux
D(+) Saccharose et D(-) Mannitol ainsi l’étude de la séparation des énantiomères par
CTLC chiral montre l’influence qui existe entre le type de sélecteur chirale et les
facteurs de séparation (sélectivité et résolution).
D’autres études peut être effectué afin de continuer et finaliser ce qui a été présenté
précédemment :
L’utilisation d’autres agents chiraux pour la réalisation de la séparation CTLC
chiral.
La séparation CTLC chiral avec d’autre dérivés Azaflavanones .
une étude biologique pour déterminer les activité biologique du 2-
aryle2,3dihydroquinolin4(1H)-one.
Une étude de conception d’un modèle théorique (modélisation) pour connaître
les interactions moléculaires et intramoléculaires qui interviennent lors de la
séparation CTLC chiral.
Annexes
104
ANNEXES