Brevet FR2105005A1 — publié le 19720428

La présente invention est relative à la préparation de nouveaux radicaux nitroxydes, monoradicaux et biradicaux dérivés de l'adamantane. Conformément à l'invention, ces radicaux nitroxydes sont caractériséE en ce qu'ils comportent le cycle diaza -1,5 adamantane oxylé en position 1 et/ou 5. Ils répondent donc à l'une ou l'autre des formules I (monoWadical nitroxyde) et II (biradical nitroxyde) du tableau joint, dans lesquelles on retrouve le cycle de l'adamantane, mais avec des atomes d'azote dans le cycle en position 1 et 5. Les Ri (R1 à R8), R' i (R 2 R'4, R'6, R') sont des radicaux organiques ou des atomes d'hydrogène. Dans le cas du monoradical oxylé an position 5 (formule I), il peut être N ~ suhqtitué en position 1,R représentant alors un radical organique, et notamment un radical alcoyle tel que le groupe méthyle -CH3, mais R peut être également un simple atome d'hydrogène. Les radicaux nitroxydes selon l'invention sont des radicaux stables, utilisables notamment en pharmacie comme intermédiaires pour la préparation de médicaments dérivés de l'adamantane, en biologie pour le marquage de spin de certaines moldcules ou macromolécules, en chimie comme initiateurs de réactions radicalaires, capteurs de radicaux libres, inhibiteurs de polymérisation, anti-oxydants, en physique et à l'état solide comme éFhantillons purement organiques présentant des propriétés magnétiques particuliEres connues jusqu'alors uniquement chez les drivés metalliques (paramagnétisme en solution, diamagnétisme à l'état solide). Il semble que la stabilité de ces radicaux puisse être attribuée, soit à la présence de deux carbones quaternaires reliant directement l'atome d'azote si R1R5, R3 R 7 sont des groupements autres que l'hydrogène, soit au système bicyclique lui-mSme si R1R5, R3R7 sont des atomes d'hydrogène. L'invention a également pour objet un procédé de préparation de radicaux nitroxydes, caractérisé en ce qu'il comporte l'oxydation d'une diamine comportant le cycle diaza-1,5 adamantane. De préférence, il comporte la préparation d'un dérivé N-alcoyl.1 benzyl-5 du diaza-1,5 adamantane, et notamment celle du N-méthyl-1 benzyl-5 diaza-1,5 adamantane. Ce dernier dérivé est avantageusement préparé par réaction de la pseudopelletierine avec la benzylamine et reduction catalytique, puis cyclisation de la diamine obtenue, par bromuration en N-bromoamine et chauffage en milieu acide de la N-bromoamine. La pseudopelletierine peut être elle-même préparée, de manière connue, par réaction de Mannich entre le glutaraldéhyde, la méthylamine et l'acétone dicarboxylique acide. A titre d'exemple, on décrit ci-après, la préparation de trois radicaux particulièrement intéressants. En se référant aux formules développées représentées sur le tableau schématique des réactions joint, ces radicaux particuliers sont cqnstitués par les deux monoradicaux et le biradical où tous les R. et R'i sont des atomes d'hydrogène, R étant soit un atome d'hydrogène, soit le groupe méthyle, à savoir - le diaza -1,5 adamantane N - méthyle-l oxyle-5 (formule Il du tableau) - le diaza -1,5 adamantane amino-1 oxyle-5 (formule 9), - le diaza -1,5 adamantane dioxyle -1,5 (formule 6). Les dispositions particulières de mise en oeuvre qui seront décrites à propos de ces exemples devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions-équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du-cadre de cellerci. Le produit de base pour cette série de synthèse est la pseudopelletierine ou N-méthyl aza-9 bicyclo-3,3,1 nonanone-3 (formule 1), préparée par condensation de Mannich entre le glutaraldéhyde, la méthylamine et l'acétone dicarboxylique acide. S,ynChèse de N-méthvl aza-9-oicvclo-3-,3.1 nonane aminobenzyle-3 (formule 3) 15,3 g de pseudopelletierine 1 (1/10 de mole) sont dissous dans 200 ml de benzène. On ajoute ensuite 10,7 g de ben- zylamine (l/10 de mole) et 24,4 g d'acide p-toluène sulfonique. L'eau formée au cours de la réaction est éliminée par distillation azéotropique pendant 15 heures. près avoir obtenu 1,6 ml d'eau, la solution benzénique est concentrée sous,vide. L'huile obtenue (le produit 2 n'est pas isolé) est dissoute dans 150- ml de méthanol puis hydrogénée en présence de 1 g de PtO2 d'Adams à 50 C et à la pres sion ordinaire. L'hydrogénation terminée, le catalyseur est filtré et le filtrat concentré sous vide. On obtient alors 50 g de pat jaunâtre. Celle-ci est lavée plusieurs fois au pentane, puis dissoute dans l'eau. La solution aqueuse, saturée à la soude en pastilles, est extraite au chlorure de méthylène. De la solution de chlorure de méthylène, séchée sur sulfate de sodium anhydre puis concentrée sous vide, on obtient 22g de liquide visqueux rouge foncé. Après filtration sur 400 g d'alu. mine Woelm neutre activé 3, on a 18g de produit 3, huile incolore, mais jaunissant et se carbonatant très rapidement à l'air (rendement: 74%). Microanalyse : l'analysa est effectuée sur le dipicrate correspondant C16 H24N2, 2 [(C6H20H,N02)3 Point de fusion F = 2450C Calculé % C : 47,9 H : 4,27 N : 15,96 0 : 31,9 Trouvé % 47,83 4,24 15,94 31,96 Par évaporation de la solution de pentane, on récupère 4 g d'un mélange de pseudopelletierine 1 et de benzylamine n'ayant pas réagi. Synthèse de la N-bromoamine (formule 4) A 5,2g diamine 3 dissous dans 15 ml d'eau distillée, on ajoute 1,7 g de soude en pastilleset 100 ml de cyclohexane. Le mélange étant refroidi dans la glace, on ajoute goutte à goutte une solution de 1 ml de brome dans 150 ml de cyclohexane. On laisse sous agitation pendant lu.30 mn. La solution de cyclohexane est décantée, séchée sur sulfate de sodium anhydre, puis évaporée sous vide. On obtient 6,5 g de poudre jaune pâle. Cette N-bromoamine est utilisée telle quelle et très rapidement pour l'étape suivante. Synthèse de di-aza-1 5 méthvl-1 benzyl-5 adamantane (formule 5) 6,5 g de N-bromoamine sont dissous dans 70 ml d'acide sulfurique concentré à 84% (80 ml 504H2 concentré, 20 ml H20). La solution acide est chauffée sur bain d'huile entre 650C et 700C pendant 30 minutes. Après refroidissement, on verse cette solution dans 100 ml d'eau distillée, on ajoute ensuite lentement 300 ml d'une solution de soude à 50%. Après extraction au chlorure de méthylène, et évaporation sous vide, on obtient 4 g d'une huile rouge foncée.Une chromatographie sur 400 g d'alumine Woelm neutre activé 3 sépare - 2,2 g de produit de départ 3, élué au mélange benzène 50%, chlorure de méthylène 50%, - 350 mg de mélange 3 + 5, élué au mélange : benzène 20%, CH2Cl2 80% - 950 mg de produit cyclisé pur 5, élué au chlorure de méthylène. Les 350 mg de mélange 3 + 5 sont rechromatographiés sur alumine Woelm neutre activé 3 et donnent 200 mg de produit cyclisé 5. Au total, on a obtenu 1,150 mg de composé 5 (rendement 22%), huile incolore jaunissant à l'air. Ce produit est caractérisé par la microanalyse de son dipicrate et par son spectre de résonance magnétique nucléaire Dipicrate : C16H 22N2, 2C6H20H,(N02)3) Point de fusion F = 2600 C Calculé % C : 48,00 H : 4,03 0 : 31,97 N ::16,0 Trouvé % 48,03 4,19 31,86 15,75 Spectre de résonance magnétique nucléaire (CCl4) - pic à 145 cycles par seconde d'intensité 2 attribué au CH3 ; - pic large, centré à 168 cycles par seconde, dtinten- sité 4, attribué aux quatre protons en tête de pont - pic large, centré à 109 cycles par seconde, dtinten, sité 8, attribué aux huit protons du cycle de l'ada mantane - pic à 227 cycles par seconde, d'intensité 2, attribué au groupe CH2 du benzyle - pic à 431 cycles par seconde, d'intensité 5, attribué au groupement C 6H5. Synthèse du diaza-1 5 adamantane (formule 6) A 500 mg du composé 5 dans 25 ml d'eau distillée et 1,5 g de soude en pastilles, on ajoute une solution de 1,5 g de MnO4K dans 150 ml d'eau distillée. On laisse sous agitation à froid pendant 40 heures. On filtre la solution, le précipité est lavé plusieurs fois à l'eau chaude. La solution aqueuse est ensuite acidifiée par HCl concentré, chauffée 30 minutes à ébullition. L'eau est ensuite évaporée sous vide. Les cristaux obtenus sont repris par le minimum d'eau. La solution saturée è la soude en pastilles est ensuite extraite au chlorure de méthylène. Après évaporation du solvant, on obtient 250 mg de diamine 6. Microanalyse du dipicrate : C8H14N2, 2 L C6H2 H(N 2)3] Point de fusion : F = 3200 C Calculé % C : 40,28 H : 3,35 0 : 37,46 N t 16,60 Trouvé HJ 40,42 3,55 37,28 18,75 Spectre infra-rouge (nujolj : bande NH 3350 cm 1 Spectre de résonance magnétique nucléaire (benzène) - pic NH = 270 cycles par seconde, intensité 2 - pic CH = 180 cycles par seconde, intensité 4 pic CH2 103 cycles par seconde, intensité 6 Synthèse du diaza di N-méthyl-1 .5 adamantane (formule L On met à reflux pendant 12 heures, 3 g d'acide formique, 300 mg de diaza adamantane 6 et 6 ml d'aldéhyde formique 30%. Après refroidissement de la solution, on ajoute 20 ml d'eau distillée puis cn saturela solution à la soude en pastilles, puis extraction au chlorure de méthylène. Après évaporation du solvant, on obtient 360 mg d'amine diméthylé 2 (rendement 99%) sous forme d'aiguilles blanches très volatiles, le produit est caractérisé par son spectre de résonance magnétique nucléaire très simple Spectre de résonance magnétique nucléaire (C6D6) - pic CH3 = 158 cycles par seconde, intensité 6 - pic CH = 176 cycles par seconde, intensité 4 - pic CH2 = 117 cycles par seconde, intensité 8 Synthèse des radicaux 3 et 9 10/ Synthèse à partir de l'amine 6 250 mg d'amine 6 sont dissous dans le minimum d'eau, 4 ml environ.On ajoute 3 mg d'acide phosphotungstique et 0,6 ml d'eau oxygénée 110 volumes 30%. La solution est refroidie dans la glace. Au bout de 15 minutes, il se forme un précipité jaune que l'on filtre. On obtient ainsi 65 mg de cristaux jaunes, mélange de 8et 9. Les eaux-mères sont laissées sous agitation pendant 1 heure. Après extraction au chlorure de méthylène, on obtient 90 mg de produit pâteux mélange de 8 et 9 et d'amine 6 n'ayant pas réagi. Une chromatographie sur 15 g d'alumine neutre activé 5 des 150 mg de produit obtenu donne 35 mg de composé 8 (rendement 10 %) ; point de fusion F = 2160C 30 mg de composé 9 (rendement 10 %3 60 mg d'amine n'ayant pas réagi. 20) Synthèse du biradical 6 à partir de 5 A 1 g d'amine 5 dans 40 ml d'eau distillée, on ajoute 4 g de soude en pastilles puis une solution de 4 g de MnO4 K dans 220 ml d'eau. On laisse sous agitation à froid pendant une semaine environ. A ce moment, la solution est devenue radicalaire. On filtre ensuite la solution, on lave plusieurs fois à l'eau chaude, puis on procède à une extraction de la solution aqueuse au chlorure de méthylène. On obtient alors 200 mg de biradical a (rendement 30 %). Identification du biradical 3 ; point de fusion F = 216du (décomposition) Spectrographie de masse : M = 163 Microanalyse Calculé 10 : 57,13 H : 7,19 0 : 19,03 N ; 16,66 Trouvé r0 57,08 7,13 19,25 16,52 30) Synthèse du biradical 3 à partir de 7 A 50 mg d'amine diméthylée 7 dans 4 ml d'eau distillée, on ajoute 200 mg de soude en pastilles puis une solution de 200 mg de MnO4K dans 10 ml d'eau distillée. On laisse sous agitation à froid pendant 48 heures. A ce moment, la solution est devenue radicalaire.On filtre la solution aqueuse, on lave le précipité plusieurs fois à l'eau chaude, puis on extrait la solution aqueuse par le chlorure de méthylène. Après évaporation du chlorure de méthylène, on obtient 25 mg de poudre jaune biradical (rendement 50 %).Point de fusion F = 216 C. Synthèse du diaza-1.5 méthyl-1 adamantane (formule 10) 530 mg d'amine 5 dissous dans 60 ml d'alcool éthylique 500 mg de palladium sur charbon 10C sont hydragénés sous pres- sion à 70 atm, à 750C pendant 6h. Après refroidissement, on filtre le catalyseur puis évaporation sous vide du solvant. On obtient 500 mg de composé 10 (rendement 96 9. Il se présente sous forme de cristaux blancs- de point de fusion F w 1520C. Il est identifié par son spectre de résonance magnétique nucléaire. Svnthàse dud. za-1,5 N-méthvl-1 adamantane oxvle-5 (formule 11) 500 mg d'amine 10 sont dissous dans 6 ml d'eau distillée. On ajoute 5 mg d'acide phosphotungstique et 0,5 ml d'eau oxygénée 110 volumes 30 %. La solution est refroidie dans la glace. On laisse sous agitation pendant une heure environ. La solution radicalaire est ensuite extraite au chlorure de méthylène. Après évaporation du solvant, on obtient 300 mg de produit rouge foncé. Une chromatographie sur alumine Woelm neutre 5 sépare - 10 mg de composé biradical Q provenant de l'oxydation du radical N-CH3 - 100 mg de composé 11, point de fusion F = 2040C - 50 mg d'amine 10 n'ayant pas réagi. REVENDICATIONS 10) Radicaux nitroxydes caractérisés en ce qu'ils comportent le cycle diaza-1 ,5 adamantane oxylé en position 1 et/ou 5. 20) Radical nitroxyde selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit cycle est Nosu::soltué en position 1 et oxydé en position 5. 30) Radical nitroxyde selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par le diaza-1,5 adamantane dioxyle~1,5. 40) Radical selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par le diaza-1,5 adamantane amino-1 oxyle-5. 50) Radical selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un diaza-1,5 adamantane N-alcoyT=1 oxyler5. 60) Radical selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est constitué par le diaza-1,5 adamantane N-méthyl-1 oxyle-5. 70) Procédé de préparation de radicaux nitroxydes selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte l'oxydation d'une diamine comportant le cycle diaza-1 ,5 adamantane. 80) Procédé selon la revendication 7, caractér-sé en ce qu'il comporte la préparation d'un dérivé N-alcoyl-1 benzyl-5 du diaza-1,5 adamantane. 90) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dérivé est le N-.méthyl-1 benzyl-5 diaza-1 ,5 adamantane. 100) Procédé selon la revendication B ou 9,caractérisé en ce qu'il comporte l'oxydation dudit dérivé en présence de soude pour fournir un biradical nitroxyda. 110) Procédé selon la revendication B ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte l'oxydation dudit dérivé en deux étapes, en passant par une diamine bisecondaire dont l'oxydation par l'eau oxygénée fournit un mélange de monoradical et de biradical nitroxyde. 120) Procédé selon l'une quelconque des revendications 7, 8, 9, caractérisé en ce que ladite diamine est une diamine di N-méthylée et en ce qu'il comporte son oxydation pour fournir un biradical nitroxyde. 130) Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite diamine est obtenue à partir du dérivé N-alcoyl-1 benzyl-5. 140) Procédé selon la revendication 6 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte la réduction dudit dérivé par l'hydrogène et l'oxydation de la diamine N-alcoyl1 obtenue par l'eau oxygénée, fournissant un mélange de monoradical nitroxyde Nalcoyl-1 et de biradical nitroxyde. 150) Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte la réaction de la pseudopelletierine (N-n. thyl aza-9 bicyclo-3.,1 nonanone-3) avec la benzylamine et une réduction catalytique, puis la cyclisation de la diamine obtenue, par bromuration en N-bromoamine et chauffage en milieu acide de la N-bromoamine, la cyclisation fournissant le N-methyl-1 benzyl-5 diaza-1 ,S adamantane.