Brevet FR2802205A1 — publié le 20010615

Il a été montré dans la littérature que les isocyanates et plus particulièrement les oxosulfonyl isocyanates présentent un grand intérêt en tant qu'intermédiaires réactionnels en synthèse organique ou comme matière première à part entière . En effet, on les retrouve dans de nombreux domaines tels que l'industrie du plastique, des résines, des adhésifs et d'autres revêtements. [ J. L. Harper, A. H. Thomas (W. R. Grace & Co), FR 1440591,1965; N. J. Hayes, WM. C. Ross (W. R. Grace & Co), FR 28970940,1959; J. H. Saunders, R. J. Slocombe, Chem. Rev., 43. 203, 1948], l'industrie des matériaux de type textiles, cuirs et papiers, en tant que précurseurs de sulfonyl urées qui constituent une nouvelle génération d'herbicides et pesticides.[D. Véga, J. Bastide, C. Poulain, Weed Res., 32,149, 1992 ; E. Pichon, Phytoma, 48,414, 1991 ; C.D. Monks, J. W. Wilcut, J. S. Richburg, Weed Technol.,~7, 317, 1993] et enfin l'industrie pharmaceutique qui constitue le principal pôle d'application des oxosulfonyl isocyanates. Dans ce domaine, ce sont des précurseurs importants des sulfonamides dont bon nombre d'entre eux sont des agents chimiothérapeutiques tels que les sulfamides. Il est aussi possible d'accéder à diverses séries d'inhibiteurs de l'acyl COA de type urées, carbamates et thiocarbamates avec des IC50 Picard, P. O'Brien, J. Med. Chem., 39, 1243, 1996]. Toujours au niveau de l'industrie pharmaceutique, les oxosulfonyl isocyanates sont des produits de choix pour la formation de cycles P lactamiques grâce à des réactions de cycloaddition [2+2] avec divers alcènes. On accède ainsi à une large gamme d'agents antibactériens tels que les pénicillines, céphalosporines, nocardicines, carbapenemes et monobactames.[Z. Kaluza, W. Aabramski, Synlett, 539, 1994; A. G.Barrett, M. J. Betto, J. Org. Chem., 50, 169,1985]. D'un point de vue structural, les composés décrits dans la littérature sont formés généralement d'une partie arylée ArOSCNCO (Ar=Aryle) et quelques fois d'une partie alkylée ROS02NCO (R=alkyle). A notre connaissance aucune étude ne rapporte la synthèse d'oxosulfonyl isocyanates à chaîne fluorée. Pourtant l'introduction d'une chaîne hautement fluorée permet d'exacerber généralement les propriétés des édifices obtenus : inertie chimique et thermique, faible énergie de surface, faible adsolubilité, faible viscosité... Dans cette optique, nous nous sommes donc intéressés à développer la synthèse de composés de formule générale : RpCH2CH2OSO2NCO dans laquelle RF désigne une chaîne perfluoroalkylée linéaire ou ramifiée CnH2n+1 (n=l à 22) et plus particulièrement C4Fg, C6F13 et CSFI7. Cette stratégie de synthèse est basée sur les travaux de Lohaus réalisés sur le même type de composés en série arylée [G. Lohaus, Chem. Ber., 105,2791, 1972]. Il est ainsi possible de synthétiser l'isocyanate perfluoroalkylé en une seule étape en utilisant comme matériau de départ le chlorosulfonyl isocyanate (CSI) et le 2-F-alkyl éthanol. On remarque dans un premier temps la formation du chlorosulfonyl carbamate (I) à température ambiante ou à une température légèrement supérieure à celle-ci. Dans un deuxième temps cette réaction devient réversible à plus haute température et on obtient l'oxosulfonyl isocyanate (II) (tableau 1). Tableau 1: caractéristiquesphysico-chimiques des oxosulfonyl isocyanates RFC2H4OSO2NCO RF rendement% rendement ' % Teb à 10-2 mbar Tf C4Fg - 95% 50 60-62 C CttF13 == 95% 72 lOO-102 C CsF17 == 95% 62 140-142 C 79-81 C - après distillation Le deuxième aspect de la présente invention consiste à étudier le réactivité des oxosulfonyl isocyanates préparés précédemment vis à vis des diverses classes de nucléophiles et plus, particulièrement des amines, des alcools et composés polyfonctionnels, dans le but d'accéder à des intermédiaires utilisables dans le domaine biomédical ou à des agents tensioactifs pour la préparation de systèmes moléculaires organisés. La présente invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui suit. Toutefois, ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration des objets de l'invention et ne sont en aucune manière limitatifs. Exemple 1 : Préparation de l'oxosulfonyl isocyanate de 2-F-hexyléthyle C6Fi3C2H40SO2NCO Dans un montage placé sous atmosphère d'azote, constitué d'un ballon de 50 ml, d'un réfrigérant et d'une agitation magnétique, on introduit 5,46 g (0,015 mol) d'alcool de 2-F-hexyl éthanol en solution dans 30 ml de chlorobenzène. On additionne lentement et à 0 C, 2,15 g (0,015 mol) de chlorosulfonyl isocyanate. Le mélange est chauffé à 130 C pendant 10 heures. On récupère le chlorobenzène par distillation sous pression réduite (60 mm Hg, 53 C). L'huile obtenue est purifiée à l'aide du kugelrohr. On obtient une huile incolore. Le rendement est de 72 %. IR : 2259 cm-l, 1412 cnf 1, 1100-1300 cin7'. RMN 'H (solvant CDC13 / TMS) 8 (ppm): 2,7 (Tt, 2H, 3JH~F =17,7 Hz, 3JH~g = 6,1 Hz); 4,7(t,2H,3JH-H = 6,lHz). RMN 19F (solvant CDCl3 /CFC13) # (ppm) : -81,0 (s, 3F);-113,5 (m, 2Fa); -121,9 (m, 2Fss); -122,8 (m, 2Fy); -123,5 (m, 2Fs); -126,2 (m, 2F#). Masse (IE 70 ev) : m/z (%) 363 (1%) ; 169 (4%) ; 136 (100 %); 131 (16%) ; 119 (12%); 106 (91%); 69(51%). Exemple 2 : Préparation de carbamates de type Après avoir purgé le montage à l'azote, on place dans un bicol équipé d'un réfrigérant, d'une agitation magnétique et surmonté d'une ampoule à brome, 1g (0. 0021 mol) d'oxosulfonyl isocyanate de 2-F-hexyléthyle (C6F13C2H40SOzNCO). On ajoute goutte à goutte à 0 C, 0,0018 mol du 2[2-[2-méthoxy éthyloxy]éthoxy]éthanol . Le mélangé est alors chauffé à 40 C pendant deux heures, l'avancement de la réaction est surveillé par ccm ou IR. Après évaporation du solvant, le produit est purifié par chromatographie liquide (éluant: cyclohene/EtOH/CHCl3 1:1:1, révélation: ninhydrine). Le rendement est de 76%. IR : 3259 cidl, 2260 cire', 1758 crd', 1100-1300 cni'. RMN 'H (solvant CDC13 / TMS) 8 (ppm): 2,6 (Tt, 2H, 3JH~F= 17.7 Hz, 3JH~H = 7,OHz); 3,4 (s, 3H); 3,55-3,8 (m, 10 H); 4,25 (t, 2H,3JH-H= 2. 8 Hz); 4. 45 (t, 2H,3JH-H- 7,OHz). RMN 19F (solvant CDC13 /CFC13) 8 (ppm) : -81,0 (s, 3F);-113,5 (m, 2Fa); -121,9 (m, 2Fp); -122,8 (m, 2Fy); -123,5 (m, 2Fs); -126,2 (m, 2F#). Masse (IE 70ev) : m/z (%) 633 ( Exemple 3 : Préparation d'urées de type: Après avoir purgé le montage à l'azote, on introduit dans un bicol équipé d'un réfrigérant, 1,3 g (0,0027 mol ) d'oxosulfonyl isocyanate en solution dans 8 ml de THF anhydre fraîchement distillé. on ajoute goutte à goutte et à 0 C, 0,0024 mol de N, N-diméthyl-N'-decyl -[alpha],#- éthylene diamine. On remarque la formation d'un précipité blanc après une heure d'agitation. Le mélange est chauffé à 50 C pendant 12 heures afin de s'assurer que tous les produits de départ ont bien réagi. le solvant est par la suite évaporé, et le solide obtenu est recristallisé dans l'éther. Le rendement obtenu est de 78%. TF = 190-192 C. RMN 1H (solvant CD30D / TMS) # (ppm) : 0,83 (t, 3H,3JH-H=7 Hz); 1,03-1,5 (m, 16H); 2,50 (Tt, 2H, 3JH-F= 17,7 Hz, 3JH-H 7,0 Hz ); 2,8 (s, 6H); 3,05 (t, 2H, 3JH~H= 4,6 Hz); 3,25 (t, 2H, 3JH-h= 5,6 Hz); 3,60 (t, 2H, 3JH~H= 5,6 Hz); 4,35 (t, 2H, 3JH~.I=7,O Hz). RMN 19F (solvant CDC13 /CFC13) # (ppm) : -81,0 (s, 3F); -113,5 (m, 2Fa); -121,9 (m, 2Fp); -122,8 (m, 2Fy);-123,5 (m, 2Fs); -126,2 (m, 2F#). Masse (El 70 ev): m/z (%) 698 ( Exemple 4 : Les urées préparées selon le mode opératoire décrit dans l'exemple 3, comportent une terminaison amine tertiaire facilement transformable en tête ionique constituant de ce fait des précurseurs de choix pour la préparation de nouveaux agents tensioactifs de type cationique appartenant à la famille des urées. Pour accéder à cette catégorie d'amphiphiles monocatenaires F-alkylés nous avons quaternisé les urées avec un excès d'iodure de méthyle dans le chloroforme à 40 C pendant 4 jours. Après évaporation du solvant, le solide jaune obtenu est lavé plusieurs fois avec l'acétone à chaud puis purifié par chromatographie liquide (éluant: méthanol). Le produit est par la suite séché dans un dessicateur sous pression réduite. Le rendement obtenu est de 70 %. Le produit a été identifié par RMN du proton et du fluor. Seuls les protons proches de la partie quatemisée subissent un déblindage de 0,25 ppm comparativement à l'amine de départ. REVENDICATIONS 1) Nouveaux oxosulfonyl isocyanates fluorés de formule générale : RFCH2CH2OSO2NCO Dans laquelle, RF est une chaîne fluorocarbonée lineaire ou ramifiée de Ci à C22 carbones. 2) Procédé de fabrication des composés selon le revendication (1), dans laquelle RF= C4F9, C6F13, CgFi7. 3) Procédé de fabrication selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'ils sont préparés par action du chlorosulfonyl isocyanate sur le 2-F- alkyl ethanol en une seule étape. 4) Application des composés selon les revendications 1 à 3 ainsi que leurs intermédiaires de synthèse de type chlorosulfonyl carbamates et uréthannes en tant que précurseurs de tensioactifs cationiques et non ioniques mono ou multipodes. 5) Utilisation des composés selon la revendication 4 dans le domaine biomédical en tant que précurseurs de sulfonamides, d'antibactériens et de régulateurs lipidiques. 6) Utilisation des composés selon la revendication 4 en agronomie en tant que précurseurs d'herbicides et pesticides. 7) Utilisation des composés selon la revendication 4 en tant que précurseurs d'agents de revêtement de surface des matériaux .