Brevet FR2673428A1 — publié le 19920904

La présente invention concerne des dérivés métallés de cyclophosphazènes substitués par des macrocycles, leur synthèse et leur utilisation comme réactifs organométalliques. La synthèse des cyclophosphazènes substitués est décrite dans les demandes de brevets FR 89/01782, FR 89/15484, PCT/FR 90/00097 et PCT/FR 90/00837. Ces documents décrivent en particulier la synthèse de dérivés macrocycliques des cyclophosphazènes, présentant la formule générale (I) suivante: dans laquelle les radicaux R 1 à R6 indépendamment l'un de l'autre représente un halogène ou les substituants R 1 à R6 pris deux à deux indépendamment les uns des autres représentent au moins une chaine de formule (Il) NR [(CH2O]p (CH2)n tNR (Il) dans laquelle R et R' représentent indépendamment l'un et l'autre un hydrogène ou un groupe alkyle en C1-C4 et m, m et p sont des entiers de 1 à 10, et n pouvant présenter des valeurs différentes dans la chaine alkoxy formée. En faisant varier les valeurs de m, m et p, les chaines de formule (II) sont reliées au cyclophosphazène soit par des substituants géminés R1 et R2, R3 et R4 ou R5 et R6 donnant des macrocycles de type SPIRO, soit par des substituants R 1-R6 pris deux à deux en position 1-3 pour donner des macrocycles de type ANSA (la chaine de formule II forme une "anse" reliant deux phosphores du noyau cyclophosphazène). Les dérivés métallés (ou complexes métalliques) de cyclophosphazènes de la présente invention sont représentés par la formule générale (III) suivante pour lequel R 1 à R6 sont les mêmes que définis précédemment, à l'exception des composés de type ANSA, et Me représente un métal ou un organométal, x et y sont des entiers qui indépendemment peuvent être égaux à I ou 2, les composés de la présente invention peuvent également se présenter sous forme de polymère des composés de formule (III). Les dérivés métal lés de la présente invention sont particulièrement les dérivés de cyclophosphazènes représentés par la formule générale (III) pour lesquels 2 5 R 6=Cl. et R3 et R4 représentent la chaîne de formule (II) pour laquelle R=R'=H. Préférentiellement, la chaîne de formule (II) est sous la forme (IV) -NH~(CH2)q~0~(CH2)ql~0~(CH2)q~NH~(IV) avec q et q' étant des entiers compris entre 1 et 5, plus particulièrement q=3 et q'=2. Les métaux des dérivés métallés de la présente invention sont choisis notamment parmi les métaux alcalins, alcalino-terreux, les métaux de transition, les lanthanides et les métaux du groupe de l'aluminium. Ces métaux sont préférentiellement choisi parmi le Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, Y, Cu, Gd, Ti, Eu, Tc, Cu, Zn, Al, Bi. Les métaux utilisés peuvent être complexé sous forme de métaux radioactifs notamment lorsque les complexes sont utilisés pour le marquage. Les organométaux des dérivés métallés de la présente invention sont de type alkylmétal, plus particulièrement de type alkylaluminium, avec un alkyle en C1-C4. Les dérivés métal lés de la présente invention sont plus particulièrement des composés de formules a) ou b): a) [CI4P2N3P(NH)(NMe)((CH 2 rO)2(CH2)532 b) [C14P2N P(NMe)2((CH2) -0)2(CH2)s]2 dans lesquelles r et s ont des valeurs comprises entre 1 et 5, plus particulièrement r=3 et s=2. Me est choisi parmi les métaux alcalins pour la formule a) et parmi Mg, Zn et AlCH3 pour la formule b). Les dérivés métallés selon la présente invention peuvent être polymérisés notamment sous la forme (V): POLYPHOSPHAZENE Les dérivés métallés de la présente invention peuvent être préparés en faisant réagir un cyclophosphazène de formule (I) défini précédemment avec un composé organométallique contenant le métal dans un solvant anhydre. La réaction est préférentiellement effectuée sous atmosphère inerte, plus particulièrement dans un solvant aromatique, tel que le benzène, le dichlorobenzène ou le toluène. Les réactions peuvent être décrites par les équations a) et b) suivantes a) [Cl4P2N3P(NH)(NMe)((CH2)O)2(CH2)5]2 + MeR RH e 4 2N3P(NH)(NMe)((CH2)r-O)2(CH2) r0 2(CH2)5J2 b) [Cl4P2N3P(NMe)2((CH2)rO)2(CH2)s]2 + MeR2 + 2RH + 0,5 [Cl4P2N3P(NMe)2((CH2)rO)2(CH2)s]2 avec R représentant un alkyle inférieur en C1-C4 et Me, r et s définis précédemment. Le rapport molaire des réactifs est de 1/1 pour la réaction a) alors qu'il n'a pas d'influence sur la réaction b). Les complexes selon la présente invention peuvent être une structure dimère tels que ceux qui peuvent être obtenus par le procédé a) en utilisant comme réactif le LiBu,Me=Li ou par le procédé b) en utilisant comme réactif ZnEt2 ou MgEt2, Me=Zn ou Mg. Ils peuvent également présenter une structure monomère tels que ceux qui peuvent être obtenus par le procédé b) en utilisant comme réactif Al(CH3)3, Me=AlCH3. Les dérivés métallés de la présente invention peuvent être utilisés comme réactifs, agents d'alkylation ou de marquage par un métal, particulièrement les dérivés pour lesquels Me est un alkylaluminium. Ils peuvent être utilisés sous leurs formes monomères ou polymères comme agents d'alkylation par substitution nucléophile sous atmosphère non contrôlée. Ils sont de plus employés pour marquer par un métal le proton de la fonction amide car ces réactifs, en particulier lorsque Me=AlCH3, sont spécifiques des protons amides à l'exclusion des protons amines ou hydroxyles. Ces composés peuvent être efficacement employés comme marqueurs métalliques de polymères contenant des liaisons ou substituants amides, comme les polyamides, polyacrylamides ou les polypeptides. Ce type de réactif permet de préparer des métalo-enzymes et de marquer les protéines. Les exemples suivants décrivent les synthèses et l'utilisation des dérivés métallés de la présente invention de formule III pour lesquels R1=R2-R5= R6=Cl et R3 et R4 sont une chaîne représentée par la formule IV où r=3 et s=2 (bicycle MACRO-SPIRO (30203) [1]) Me est Li, Zn, Mg et A1-CH3. Les produits sont obtenus avec un rendement élevé (supérieur à 70%). Toutes les synthèses de dérivés métallés selon l'invention ont été effectuées sous atmosphère d'azote anhydre, dans un appareil Stock. Les analyses élémentaires ont été effectuées par BELLER, Gèttingen (Allemagne). Les spectres de RMN du proton ont été enregistrés à 80 MHz sur appareil Brücker à transformée de Fourier. EXEMPLE I : Synthèse du [SPIRO 30203-H+Li12. C6H4C12 [2] Procédé a) 0,6093g (1,35 mM) de MACRO-SPIRO (30203) anhydre préparé selon le procédé du brevet FR-A- 890 1782 sont dissouts dans 22 ml de dichlorobenzène- 1,3. 0,563 ml d'une solution 2,45 molaire de n-buthyllithium dans l'hexane sont ajoutés goutte à goutte. Le produit précipite. Le mélange réactionnel est agité 12h à 80 C puis est laissé revenir à température ambiante. 0,566g de cristaux incolores sont obtenus. Rendement : 79 ,6 Point de fusion : 170-200 "C. C16H34Cl8Li2N10+P6. C6H4Cl2 (PM=1060,86) Analyse élémentaire : Calculée : C: 24,91 H: 3,61 N: 13,20 Trouvée : C: 26,38 H: 4,78 N: 13,64 EXEMPLE 2 : Synthèse du [SPIRO 30203-2H+Zn12. 2C6H5Cl [3] Procédé b) 0,2633 (0,5838 mM) de MACRO-SPIRO (30203) anhydre sont dissouts dans 6 ml de toluène. 5,584 ml d'une solution molaire de diéthylzinc dans l'hexane sont ajoutés goutte à goutte. La solution est agitée à 900C pendant 24h. Le solvent est ensuite évaporé sous pression réduite à 25"C. La poudre blanche obtenue est recristallisée dans le chlorobenzène. 0,3g de cristaux incolores sont obtenus. Rendement : 82% Point de fusion : 240 C C 16H32Cl8 N10 04P 6Zn2. 2C6H5C1 (PM= 1253,86) Analyse élémentaire: Calculée : C: 26,82 H: 3,38 N: 11,17 Trouvée : C: 29,23 H: 4,10 N: 10,65 EXEMPLE 3 : Synthèse du [SPIRO 30203-2H+MgJ2. 2C7H8 [4] Procédé b) Une suspension de 0,053g (0,64 mM) de diéthylmagnésium et de 0,2887g (0,64 mM) de MACRO-SPIRO (30203) anhydre est préparée dans 7 ml de toluène à température ambiante. Le mélange réactionnel est agité 48h à 90 C. Le solvent est évaporé sous pression réduite à 25 C. La poudre blanche obtenue est recristallisée dans le toluène. 0,289g de cristaux incolores sont obtenus. Rendement : 80% Point de fusion : 230 C C G2N10O4P6. 2C7HQ (PM-1130,85). Analyse élémentaire: Calculée : C: 31,86 H: 4,28 N: 12,39 Trouvée : C: 31,53 H: 5,06 N: 13,25 EXEMPLE 4 : Synthèse du [SPIRO 30203-2H+AlMeJ. 1,5 C7H8 [5] Procédé b) 4,46g (9,89 msl) de MACRO-SPIRO 30203 anhydre sont dissous dans 80ml de toluène. 4,94 ml d'une solution deux fois molaire de triméthyl aluminium dans le toluène sont ajoutés goutte à goutte. La solution est agitée 15h à 100 C. 9,7g de cristaux incolores sont obtenus après évaporation du solvant. Rendement : 7,896 Point de fusion : 210"C RMN du proton : - 0,5776 ppm (s) AI-CH C9Hl gAlCl4N502P3 1,5 C7H8 (PM = 629,21) Analyse élémentaire: : Calculée : C: 37,22 H: 4,97 N: 11,13 Trouvée : C: 31,55 H: 4,86 N: 10,84 EXEMPLE 5 : Polymérisation du [SPIRO 30203-2H+AlMe]. 1,5 C7H8 [5] Le composé [5] est polymérisé à 250 C. Le poly-[SPIRO 30203 - 2H+AlMe] est obtenu avec un rendement supérieur à 70%. EXEMPLE 6 : Utilisation de [SPIRO] [5] et poly-[SPIRO 30203-2H+AlMe] comme agents de méthylation. Le composé de formule [5] constitue un réactif de Grignard très stable dans lequel -le groupement méthyle est érigé en dehors du plan moyen du complexe ce qui permet de réaliser des méthylations très spécifiques. Ainsi la réaction Me4SnCl+[Spiro 30203-2H+AlMe] 5 Me4Sn+[Spiro 3020362H+AlCl] a un rendement de plus de 9096 à la température ambiante. En remplaçant le complexe par le polymère de l'exemple 5, la même réaction est obtenue avec le même rendement ce qui prouve que la polymérisation ne nuit pas à la réactivité du composé. REVENDICATIONS 1. Complexes métalliques de formule générale (III) dans laquelle R1, R2, R3, R4, R5 et R6 indépendamment les uns des autres représentent un halogène, et R1 et R2, R3 et R4, R5 et R6 indépendamment les uns des autres représentent au moins une chaîne de formule (II) - NR -[(CH - [(CH2)n-O]p-(CH2)m - NR' - (II) dans laquelle R et R' représentent indépendamment l'un de l'autre un hydrogène ou un alkyle en C1-C4 et, n, m et p sont des entiers de 1 à 10 avec n pouvant représenter des valeurs diffirentes dans la chaîne alkoxy, et Me représente un métal ou un organométallique, x est un entier ayant la valeur 1 ou 2, y est un entier ayant la valeur 1 ou 2, ainsi que les polymères de ces complexes. 2. Complexes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne de formule II est de la forme - NH - t(CH2)n-O]p-(CH2)m-NH- (Il) avec n, p et m définis précédemment et Rl=R2=R5=R6=Cl. 3. Complexe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chaîne de formule (II) est de la forme -NH-(CH:2) -O-(CH ) ,0-(CH2)q-NH- dans laquelle q et q' peuvent être des entiers de 1 à 5. 4. Complexe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Me est choisi parmi les métaux alcalins, alcalino-terreux, les métaux de transition, les lanthanides et les métaux du groupe de l'aluminium. 5. Complexe selon la revendication 4, caractérisé en ce que Me est choisi parmi : Li, Na, K, Mg, Ca, Ba, V, Gd, Ti, Eu, Tc, Cu, Zn, Al, Bi. 6. Complexe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Me est un alkylmétal. 7. Complexe selon la revendication 6, caractérisé en ce que Me est un alkylaluminium. 8. Composés de formules a) [Cl4P 4 P(NH)(Nhle)((CH2) -0)2(CH2) ]2 2(CH2)s]2 b) [Cl4P2N3P(NMe),((CH,) -0)2(CH2)s12 dans lequel r et s peuvent être des entiers de 1 à 5. 9. Composé selon la revendication 8, caractérisé en ce que Me est choisi parmi : les métaux alcalins pour la formule a) et, Mg, Zn et AI-CH3 pour la formule b). 10. Complexe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il se présente sous une forme polymerisée. Il. Procédé de préparation d'un complexe selon l'une des revendications I à 10, caractérisé en ce que l'on fait réagir un composé de formule (I) avec un composé organométallique contenant le métal Me dans un solvent anhydre. 12. Procédé selon la revendication Il, caractérisé en ce que la réaction est conduite sous atmosphère inerte. 13. Procédé selon l'une des revendications Il ou 12, caractérisé en ce que la réaction est conduite dans un solvent aromatique. 14. Utilisation des complexes définis selon l'une des revendications I d 10, comme agent de marquage par un métal ou agent d'alkylation. 15. Utilisation selon la revendication 14, pour le marquage par un métal du proton de la fonction amide. 16. Utilisation selon la revendication 15, caractérisé en ce que les amides sont des polymères, choisi parmi les polyamides, polyacrylamides. les polypeptides, les protéines et les enzymes. 17. Utilisation selon la revendication 14. d'un complexe défini selon l'une des revendications 6 ou 7, pour alkyler par substitution nucleophile à température ambiante sous atmosphère non contrôlée.