adiosynthèse des acides aminés marqués au [18F]

4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4
4.1
Résultats et discussion
Choix d’une méthode de synthèse
Rappelons que le but de ce travail est d’améliorer la radiosynthèse des
acides aminés marqués au fluor-18 (6-[18F]fluoro-L-DOPA 1, 2-[18F]fluoro-Ltyrosine 2, 4-[18F]fluoro-L-phénylalanine 3 et 2-[18F]fluoro-L-phénylalanine 4) pour
permettre son implémentation dans un automate de synthèse FASTlab présent dans
notre laboratoire suite à une collaboration entre General Electric (GE) et le Centre de
Recherches du Cyclotron. La chimie devant être incorporée dans le FASTlab devra
être compatible avec le module et les rendements devront être aussi élevés que
possible. Le temps de synthèse devra être inférieur à 2 heures (t1/2 18F).
Les principales méthodes de préparation des acides aminés aromatiques
marqués au fluor-18 ont été décrites dans la partie bibliographique de ce travail. Au
départ de fluor électrophile, la synthèse comporte généralement 3 étapes : marquage
d’un précurseur acide aminé protégé ou non, hydrolyse des groupements protecteurs
éventuellement présents et purification sur HPLC semi-préparative. La méthode
proposée par Namavari en 1992 semble la plus intéressante à mettre en œuvre. Elle
permet d’obtenir la FDOPA 1 au départ d’un précurseur organostannique avec un
rendement corrigé de 25 % après 50 minutes de synthèse. De plus, cette synthèse a
été reprise par de nombreux auteurs afin de l’implémenter sur des automates
disponibles ou non dans le commerces (de Vries 1999, Chang 2000, Fuchtner 2008,
Kao 2011). Par la voie nucléophile, le fluor-18 est généralement introduit sur un
précurseur facile à marquer et le squelette de l’acide aminé est élaboré au cours
d’une synthèse multi-étapes ce qui implique une étape énantiosélective pour obtenir
le carbone chiral de l’acide aminé avec la bonne configuration. Parmi les différentes
méthodes de synthèse énantiosélective proposées dans la littérature pour la
préparation de la FDOPA 1, celle impliquant l’alkylation énantiosélective d’un
dérivé de la glycine au moyen d’un dérivé halogéné par PTC a été reprise par de
nombreux auteurs (Lemaire et al., 1999-2001-2004 ; Zhang et al., 2002 ; Yin et al.
2003 ) fournit un rendement en produit final (25 – 30 %) et l’excès énantiomérique
(> 95 %) est remarquable. Cette voie de synthèse a également été automatisée (Shen
et al. 2009).
Les principales caractéristiques de ces deux modes de production de la
FDOPA 1 sont reprises dans le tableau 10.
82
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Voie
électrophile
Voie
nucléophile
Equation nucléaire
20
Ne(d,)18F
18
O2(p,n)18F
H218O(p,n)
Nature de la cible
Gaz
Eau
Activité produite
9,25 - 37 GBq
250 - 1000 mCi
37 - 185 GBq
1 - 5 Ci
Agent de fluoration
[18F]F2
[18F-]
Rendement radiochimique
maximal théorique
50 %
100 %
Quantité de fluor-19
50 - 200 µmol
n.c.a.
Activité spécifique
74 MBq/µmol
2 mCi/µmol
> 37 GBq/µmol
> 1 Ci/µmol
Quantité (mg)
2 - 10
n.c.a.
Rendement radiochimique (%)
25
25-30
Excès énantiomérique (%)
97 - 99
97
Temps de synthèse (min)
50
100
Activité théorique disponible
en FDOPA 1 (EOS)
1,6 - 6,5 GBq
45 - 180 mCi
0,74 - 40,7 GBq
20 - 1100 mCi
Tableau 10 : Comparatif des
méthodes électrophiles et nucléophiles
L’utilisation du fluor [18F]F2 pose divers problèmes. Sa production nécessite
l’utilisation d’une cible gazeuse (18O2 ou 20Ne) et la présence de fluor-19 est
indispensable dans la cible lors de l’irradiation ce qui entraine une diminution de
l’activité spécifique (74 MBq (2 mCi)/µmol). Dans ce cas, l’activité maximale en
[18F]F2 pour démarrer une synthèse est de maximum 1 Ci (37 GBq) alors qu’avec la
méthode nucléophile, il est possible d’obtenir jusqu’à 10 Ci (370 GBq) de fluorure
[18F]F-.
La meilleure synthèse électrophile de FDOPA 1 est décrite dans la littérature
par Namavari et al. en 1992 [90]. Son rendement est de 25 % après 50 minutes de
synthèse. Pour la voie nucléophile, la méthode proposée par Lemaire et al. en 2004
[160] procède avec un rendement également de l’ordre de 25 % en FDOPA 1. La
synthèse est cependant plus complexe à mettre en œuvre puisqu’elle nécessite
plusieurs étapes et une durée de 100 minutes. Malgré ce temps de synthèse plus
83
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
long, la voie nucléophile est pour diverses raisons nettement plus avantageuse. En
effet, l’activité disponible en début de synthèse sous formes de [18F]F- peut être
supérieure à 10 Ci (370 GBq). Cette activité élevée est donc compatible avec un
temps de synthèse plus long.
Les excès énantiomériques obtenus par la voie électrophile (97 – 99 %) et
ceux obtenus par la voie nucléophile (97 %) sont forts similaires. Dans la méthode
électrophile, le précurseur de marquage est porteur du carbone chiral avec la bonne
configuration alors que la méthode nucléophile implique une étape énantiosélective
pour introduire le carbone chiral.
Notons que l’activité spécifique obtenue fin de synthèse par la méthode
nucléophile est au minimum 500 fois plus importante que celle obtenue par la
méthode électrophile. Une activité spécifique élevée permet d’étudier des récepteurs
présents en faible quantité sans risquer de saturer les sites de fixation ou d’induire
des perturbations dans le processus métabolique étudié. La faible quantité de produit
fluor-19 dans l’injectable est également un avantage du point de vue toxicologique.
En effet, certains de ceux-ci sont extrêmement toxique et ce même en faible
concentration (quelques g/l). L’utilisation de composés radiopharmaceutiques
produit par voie nucléophile permet d’injecter, si nécessaire, un volume plus
important (3 - 4 mL) sans dépasser la quantité au-delà de laquelle le composé froid
associé est toxique.
Au vu de ces différentes constatations, la voie nucléophile semble la plus
appropriée pour la préparation d’acides aminés marqués au fluor-18. Parmi les
nombreuses voies de synthèse évoquées dans la partie bibliographiques de ce travail,
l’approche proposée par Lemaire et al. en 1999 résumée dans la figure 68 semble la
plus prometteuse. Cette synthèse comporte deux étapes importantes. La première (I)
consiste à préparer le dérivé bromé au départ de l’aldéhyde marqué au fluor-18. La
seconde (II) consiste à introduire le centre d’asymétrie de la molécule. A notre avis,
moyennant certaines modifications, il devrait être possible de la mettre en œuvre
dans un automate de synthèse FASTlab (GE).
84
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 68 : Radiosynthèse de la
FDOPA 1 par PTC énantiosélective
Cependant avant toute automatisation, les points suivant de la radiosynthèse
devront être améliorés:


L’acide bromhydrique gazeux est un agent corrosif difficilement stockable
et manipulable qui en cas de fuite peut provoquer des brûlures et des
problèmes respiratoires chez les opérateurs ainsi que des dégâts (corrosion)
au matériel environnant. L’acide bromhydrique gazeux doit
impérativement être remplacé par un réactif plus simple à manipuler
L’excès énantiomérique final dépend directement de la température durant
l’étape d’alkylation. La synthèse décrite ci-dessus (Figure 68) nécessite le
refroidissement préalable du dérivé halogéné 12 avant son utilisation dans
la réaction d’alkylation qui doit impérativement se dérouler à 0°C. Si cette
condition n’est pas respectée, les excès énantiomériques en produit final
peuvent être relativement faibles (< 80 %). Le temps requis pour refroidir
cette solution d’halogénure de benzyle de la température ambiante à 0°C
rallonge d’autant la durée de synthèse et de ce fait, l’activité totale
disponible pour l’injection chez l’homme en est d’autant réduite.
Idéalement, cette réaction devrait se dérouler à température ambiante. La
synthèse et l’étude de nouveaux catalyseurs chiraux s’avère donc
indispensable.
85
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________

Les groupements méthoxy des précurseurs sont difficilement
hydrolysables et nécessitent des conditions dures (HI, 200°C, 20 minutes).
Des précurseurs possédant des groupements protecteurs plus labiles que les
méthoxy permettraient également de diminuer le temps de la synthèse et
ainsi d’accroitre l’activité disponible en fin de processus.
Au cours de ce travail, nous tenterons d’optimiser ces différents points. Les
solutions apportées à ces différents problèmes sont présentées dans ce chapitre qui
comprend quatre sections. La première décrit les améliorations réalisées pour la
préparation de divers halogénures de benzyle marqués au fluor-18. La deuxième est
consacrée à la synthèse de nouveaux catalyseurs chiraux et à l’évaluation de leur
efficacité dans la réaction d’alkylation. La troisième partie est dédiée à la recherche
de nouveaux groupements protecteurs. La dernière est dédiée à l’automatisation de
la synthèse ainsi modifiée au moyen d’un automate de synthèse du commerce
(FASTlab).
4.2
Préparation des halogénures de benzyle marqués au fluor-18
4.2.1 Généralités
Sur base de l’étude bibliographique réalisée ci-avant, il apparait que la
synthèse des halogénures de benzyle marqués au fluor-18 implique le plus souvent
la mise en œuvre de trois étapes clés :



Marquage par substitution nucléophile aromatique d’un composé
aromatique nitré ou de son sel d’ammonium quaternaire correspondant
Réduction de l’aldéhyde en phase liquide ou sur SPE au moyen d’un agent
réducteur
Halogénation de l’alcool [18F]fluorobenzylique obtenu au moyen d’un
réactif approprié
Exceptionnellement, cette préparation au départ de l’aldéhyde fluoré peut
être réalisée en phase liquide en une seule étape au moyen de diiodosilane. Même si
dans ce cas, la synthèse du dérivé halogéné au départ du benzaldéhyde marqué au
fluor-18 ne nécessite qu’une étape, cette méthode a été abandonnée car elle était
complexe à mettre en œuvre.
D’un point de vue chimique les réactions sur support solide sont
particulièrement intéressantes car dans ce cas, la réduction et l’halogénation peuvent
être réalisées sur le même support. De plus l’utilisation d’un large excès de ces
réactifs est non problématique puisqu’ils sont facilement éliminés.
86
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Cette approche sur support solide est maintenant couramment utilisée pour
la conversion de l’aldéhyde en alcool [136, 156, 160, 161, 179, 185-187]. Celui-ci
est cependant généralement élué du support avant de poursuivre la synthèse
Néanmoins, dans la synthèse nucléophile que nous avons retenue, la préparation du
bromure de 2-[18F]fluoro-4,-5-diméthoxybenzyle 12 est entièrement décrite sur la
phase solide (Figure 69). Dans cette méthode, l’aldéhyde 9 fixé sur un support solide
est réduit par du borohydrure de sodium en solution aqueuse. L’excès d’eau présent
sur la cartouche est déplacé au moyen d’hexane. La cartouche est conservée
mouillée avec ce solvant avant d’y faire passer un flux d’acide bromhydrique
gazeux.
Figure 69 : Préparation des halogénures
de [18F]fluorobenzyle sur SPE
Bien que cette approche fournisse le bromure de benzyle avec de bon
rendement, la manipulation d’un gaz n’est pas facile à mettre en œuvre surtout pour
du matériel destiné à être utilisé en milieu hospitalier. De plus, cette approche n’est
pas adaptée à la préparation du bromure de 2-[18F]fluorobenzyle 29 et du bromure de
4-[18F]fluorobenzyle 28, intermédiaires clés requis pour l’obtention de la 4-FPhe 3 et
2-FPhe 4. En effet, dans ce cas le processus s’accompagne d’une perte importante
d’activité sous forme de produit gazeux et le rendement en bromure de 2[18F]fluorobenzyle 29 et du bromure de 4-[18F]fluorobenzyle 28 sont très faibles
(± 15 %). Avant de poursuivre cette synthèse d’acides aminés, il s’avère donc
nécessaire d’optimiser cette étape.
4.2.2 Marquage du [18F]fluorobenzaldéhyde
La première étape de la synthèse des halogénures de benzyle marqués au
fluor-18 nécessite le marquage d’un [18F]fluorobenzaldéhyde. Cette étape de
substitution nucléophile sur aromatique au départ d’un précurseur ammonium ou
nitro est actuellement réalisable dans le diméthylsulfoxyde sans problème
particulier. La durée du marquage est cependant un peu plus courte au départ d’un
sel d’ammonium (2,5 min / 15 min).
Certains aldéhydes pouvant être obtenus au départ de 2 précurseurs
différents (dérivé nitré et sel d’ammonium quaternaire). Les précurseurs testés au
cours de ce travail pour la synthèse des acides aminés aromatiques marqués au
87
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
fluor-18 sont décrits dans le tableau 11 et leurs structures décrites dans la figure 70.
Différents précurseurs peuvent être utilisés pour obtenir le même acide aminé
aromatique marqué au fluor-18.
Figure 70
[18F]fluorobenzaldéhydes
Précurseurs
NMe3+ NO2
18
F
Acide
aminés
Rendement de
marquage (d.c., %)
H
OMe
31
R2,
R3,
R4
-
R1
-
34
R1
69 ± 3
(n = 5)
2-FPhe 4
33
R2,
R3,
R4
-
-
R1
34
R1
73
(n = 2)
2-FPhe 4
32
R1,
R2,
R4
-
R3
-
6
R3
73 ± 4
(n = 15)
4-FPhe 3
5
R1,
R2,
R4
-
-
R3
6
R3
71 ± 5
(n = 25)
4-FPhe 3
30
R2,
R4,
R3
R1
-
23
R1
74 ± 5
(n=50)
FTYR 2
16
R2
R3, R4
R1
-
9
R1
50 ± 5
(n = 10)
FDOPA 1
8
R2
R3, R4
-
R1
9
R1
61 ± 4
(n = 5)
FDOPA 1
7
R2
OCH2O
(R3,R4)
-
R1
35
R1
70 ± 3
(n = 3)
FDOPA 1
Tableau 11 : Précurseurs et rendements
de marquage corrigé de la décroissance (d.c.)
88
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
La procédure utilisée pour réaliser la préparation des différents
[ F]fluorobenzaldéhydes comporte deux étapes. La première consiste à activer le
fluor-18 et la seconde à réaliser l’introduction de ce fluor-18 sur le noyau
aromatique. Comme précédemment expliqué, le fluor-18 récupéré du cyclotron en
solution dans l’eau enrichie n’est pas réactionnel. La technique permettant
d’augmenter sa réactivité implique la fixation du fluorure [18F]F- en solution dans
l’eau sur une résine échangeuse d’ions (cartouche QMA; Waters) et l’élution de
celle-ci avec 500 µL d’une solution composée d’eau et d’acétonitrile (v/v 1/1)
contenant du carbonate de potassium (0.1 M) et du cryptand K222 (0.1 M). L’éluat
obtenu est évaporé à 110°C sous flux d’azote puis séché de manière azéotropique
avec de l’acétonitrile (3 X 100 µL) pour finalement obtenir du fluorure « anhydre »
(1000 - 10000 ppm eau).
18
Les différents précurseurs préalablement solubilisé dans le DMSO sont alors
ajoutés au résidu obtenu après évaporation. Les conditions de marquage des
composés décrits dans le tableau 10 sont légèrement différentes selon la nature du
groupement partant (NO2, NMe3+). La réaction est réalisée soit pendant 3 minutes au
départ des précurseurs ammoniums soit en 15 minutes au départ des dérivés nitrés.
Les rendements de marquage ont été déterminés en tenant compte de la
pureté radiochimique du produit marqué. Celle-ci a été déterminée par des analyses
TLC et HPLC. Pour ce calcul de rendement, l’activité en solution a également été
mesurée pour tenir compte du fluor-18 adsorbé sur les parois du réacteur de
marquage. Le rendement de marquage a finalement été déterminé en utilisant la
formule ci-dessous. Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 11:
Le marquage au départ de deux précurseurs différents (sel d’ammonium
quaternaire ou dérivé nitré) fournit le même [18F]fluorobenzaldéhyde. Par exemple
le trifluorométhanesulfonate de 2-formyl-N,N,N-triméthylbenzenaminium 31 et le 2nitrobenzaldéhyde 33 permettent d’obtenir le 2-[18F]fluorobenzaldéhyde 34. Le
trifluorométhanesulfonate de 4-formyl-N,N,N-triméthylbenzenaminium 32 et le 4nitrobenzaldéhyde 5 fournissent le 4-[18F]fluorobenzaldéhyde 6. Le 6[18F]fluorovératraldéhyde 9 est obtenu au départ du trifluorométhanesulfonate de 2formyl-4,5-diméthoxy-N,N,N-triméthylbenzenaminium
16
et
du
6nitrovératraldéhyde 8. A l’exception du composé 9, les rendements sont
généralement élevés.
89
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Récemment Machulla et son équipe ont décrit le N,N-diméthylformamide
(DMF) comme un solvant plus approprié que le DMSO pour réaliser le marquage
des benzaldéhydes [165, 192]. Cependant, dans notre cas l’utilisation de DMF n’a
pas permis d’obtenir de meilleurs rendements en [18F]fluorobenzaldéhydes.
Les précurseurs ammoniums quaternaires peuvent générer des rejets gazeux
radioactifs sous forme de [18F]fluorométhane lors de l’étape de marquage [193].
Lors de l’utilisation de ce type de précurseur, le bilan d’activité réalisé à la fin de la
synthèse est supérieur à 95 %.
4.2.3 Préparation des alcools [18F]fluorobenzylique
L’exploitation de la stratégie sur support solide à la préparation des
halogénures de benzyle marqués au fluor-18 implique la fixation de l’aldéhyde
préalablement marqué sur une cartouche en phase inverse (SPE) de type C18. Des
cartouches contenant différentes quantité de phase ont été évaluées (400 mg et 1 g).
Les détails de ces investigations sont repris dans le paragraphe dédiés aux
halogénures de benzyle.
Après marquage, la solution de DMSO contenant le [18F]fluorobenzaldéhyde
a été diluée dans l’eau (20 mL) et la solution résultante passée au travers d’une
cartouche SPE C18. Ceci s’accompagne de la fixation du [18F]fluorobenzaldéhyde
sur le support solide tandis que le DMSO et les réactifs n’ayant pas réagi ([ 18F]F-,
carbonate de potassium, précurseur ammonium quaternaire, K222) passent au
travers de la cartouche. Lors de l’utilisation d’un précurseur nitré, ce dernier reste
fixé sur la cartouche et suit la même chimie que le dérivé [ 18F]fluoré. Lors de la
purification finale du composé radiopharmaceutique, il faudra séparer le composé
marqué au fluor-18 du dérivé nitré. L’aldéhyde fixé sur SPE est ensuite converti en
alcool benzylique par passage d’une solution aqueuse de borohydrure de sodium (50
mg/mL) comme décrit dans la partie bibliographique de ce travail. Cette méthode
n’est pas vraiment innovante puisqu’elle est déjà en usage au Centre de Recherches
du Cyclotron mais de par sa facilité, nous avons décidé de la conserver.
Pour l’étape suivante d’halogénation, contrairement à beaucoup de méthodes
décrites dans la littérature, l’alcool [18F]fluorobenzylique est maintenu sur la
cartouche SPE pour l’étape subséquente d’halogénation.
4.2.4 Intermédiaires halogénures
Les principales méthodes de synthèse d’halogénure de benzyle [18F]fluorés
décrites dans la littérature ont été présentées dans la partie bibliographie de ce
travail. Nous avons notamment vu que les bromure de benzyle peuvent être préparés
soit au moyen d’acide bromhydrique en solution aqueuse (HBr 48%) [191], soit
90
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
d’acide bromhydrique en solution dans un solvant organique (HBr dans l’éther
diéthylique) [186] soit en phase gazeuse (HBrg) [156, 160].
L’acide bromhydrique en solution dans l’éther est incompatible avec la
synthèse sur support solide puisque dans ce cas, le dérivé bromé serait plus que
probablement élué du support solide. L’acide bromhydrique gazeux est un réactif
corrosif et difficile à manipuler rendant l’automatisation difficile. Dès lors, nous
avons décidé d’utiliser l’acide bromhydrique en solution aqueuse sur support solide.
En effet, la synthèse sur le support solide comme nous l’avons évoqué
précédemment possède plusieurs avantages.




Pas ou peu de purifications nécessaires
Après réduction, l’alcool précédemment obtenu est conservé sur le support
solide
Le dérivé halogéné devrait être disponible en fin de préparation dans un
faible volume (1,5 - 2,5 mL) du solvant organique de notre choix.
Aucune étape d’évaporation ne devrait être requise ce qui simplifiera
d’autant l’automatisation
La stratégie envisagée est résumée sur le schéma suivant (Figure 71).
Figure 71 : Stratégie mise en œuvre pour la préparation
du bromure de [18F]fluorobenzyle 24 sur SPE
Cette approche a tout d’abord été utilisée pour préparer le bromure de
benzyle de la 2-[18F]fluoro-L-tyrosine 2. Pour ce faire, le 2-[18F]fluoro-4méthoxybenzaldéhyde 23 a d’abord été préparé à partir du sel d’ ammonium par
substitution nucléophile au moyen de fluor-18 et réduit sur support solide comme
décrit ci avant pour obtenir l’alcool 2-[18F]fluoro-4-méthoxybenzylique 25.
Pour l’étape d’halogénation subséquente, l’alcool benzylique a été gardé sur
le support solide et une solution aqueuse d’acide bromhydrique (HBr 48%) passée
directement sur la cartouche. Après 5 minutes de réaction à température ambiante,
l’activité fixée sur la cartouche a été éluée au moyen de 2 mL d’acétonitrile. Ce brut
de réaction a ensuite été analysé par TLC et HPLC. Ces analyses montrent la
présence d’un composé majoritaire possédant un Rf (0,88 ; DCM/EtOAc 90/10) et
91
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
un temps de rétention (3,1 min ; 70/30 ACN/eau, 1 mL/min) correspondant à la
référence froide du bromure de 2-[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle 24. Dans ce cas, un
séchage préalable à l’hexane comme précédemment décrit lors de l’utilisation de
HBr gazeux n’est plus nécessaire.
Le rendement de conversion de l’aldéhyde [18F]fluoré en bromure de
benzyle est supérieur à 85 % et la pureté radiochimique est de 89 %. Les « wastes »
correspondant à l’étape de réduction et d’halogénation contiennent très peu
d’activité et les analyses réalisées dessus montrent que l’activité perdue l’est
uniquement sous forme de fluorures [18F]F-.
Dans un souci d’optimisation du temps de réaction, la cinétique de la
réaction a été étudiée. Pour cela, l’acide bromhydrique a été laissé en contact avec la
cartouche durant des temps plus courts (5; 3; 1; 0,5 min). L’activité est ensuite éluée
de la cartouche au moyen d’acétonitrile. Les analyses ont été réalisées comme décrit
ci-dessus et les résultats ne montrent pas de différences significatives de rendements
entre 30 secondes et 5 minutes de réaction. Tous les résultats acquis au cours de ce
travail l’ont été après 2 minutes.
De ces résultats, il apparait que l’acide bromhydrique gazeux initialement
utilisé par Lemaire et al. peut-être substitué avantageusement par une solution
aqueuse d’acide bromhydrique concentré. Des études complémentaires réalisées au
moyen d’acide de concentration inférieure (24%) fournissent un mélange d’alcool
benzylique et de dérivé halogéné dans un rapport 80/20. La réaction nécessite donc
l’utilisation d’acide concentré.
Lorsque le bromure de 2-[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle 24 est élué de la
cartouche avec un solvant organique non miscible à l’eau tel que le toluène,
dichlorométhane, éther diéthylique,…, une seconde phase apparait (300 – 400 µL).
Cette phase aqueuse à caractère acide est gênante pour la réaction d’alkylation que
nous envisageons de réaliser par la suite puisque cette réaction nécessite un milieu
fortement basique. De plus, la base de Schiff 19 nécessaire à la réaction s’hydrolyse
en milieu acide.
Pour résoudre ce problème diverses solutions ont été envisagées
La plus simple à mettre en œuvre consiste à laver la cartouche après
l’halogénation avec un faible volume d’eau (< 5 mL). Lors de cette opération,
aucune perte d’activité n’a été observée. L’activité a ensuite été éluée de la SPE soit
au moyen de toluène soit d’acétonitrile. Dans les deux cas, l’activité décrochée (15 20 %) est présente essentiellement sous forme d’alcool 2-[18F]fluoro-4-
92
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
méthoxybenzylique 25. La présence d’eau dégrade le dérivé halogéné. Cette voie a
donc été abandonnée.
Nous avons alors envisagé d’éliminer l’excès d’acide en passant l’éluat au
travers d’une cartouche contenant un composé capable de le neutraliser. Bien
qu’envisagée dans un premier temps, les résines échangeuses d’ions et les résines
porteuses d’une fonction amine tertiaire n’ont pas été utilisées à cause de leur faible
capacité. Il faudrait 4,4 g de résine à 1 milliéquivalent par gramme pour neutraliser
500 µL d’acide bromhydrique concentré (HBr 48%).
Pour éliminer cet excès d’acide, nous avons placé en ligne une cartouche
contenant du carbonate de potassium (1.8 g). Dans ces conditions, après élution au
toluène, l’éluat recueilli ne contient qu’une seule phase. Le bromure de 2[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle 24 est obtenu avec un rendement de l’ordre de 63 %.
La nature de l’activité restée sur la cartouche de carbonate a été déterminée après
lavage de celle-ci à l’acétonitrile. La TLC montre que la cartouche retient 3 % de
bromure de benzyle. L’utilisation d’une cartouche de 1 g de carbonate de potassium
permet de réduire les pertes en halogénure de benzyle à moins de 0,5 %
4.2.5 Halogénures de benzyle : autres
Cette méthode d’obtention du bromure de 2-[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle
23 a été extrapolée à la synthèse des dérivés iodés et chlorés. Pour cela, l’acide
bromhydrique a été substitué respectivement soit par de l’acide iodhydrique (HI
57%), soit par de l’acide chlorhydrique (HCl 37%). Les rendements en iodure de 2[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle (65 %) et en chlorure de 2-[18F]fluoro-4méthoxybenzyle (60 %) sont similaires à ceux du dérivé bromé (63 %)
Cette technique de préparation des halogénures de benzyle (X= Cl, Br, I) a
également été appliquée à la synthèse d’autres dérivés halogénés (Figure 72). Dans
ce cas la synthèse a été réalisée au départ des [18F]fluorobenzaldéhydes 6, 9, 23, 34
et 35 eux-mêmes préparés au départ des précurseurs ammonium quaternaire (@) et
nitrés (#) correspondants. Les résultats sont repris dans le tableau 12.
A l’exception des halogénures de benzyles 6 et 34 qui ont nécessité
l’utilisation d’une cartouche SPE contenant 1 g de phase C18, les résultats repris
dans le tableau ci-dessous (Tableau 12) ont été obtenus avec des cartouches C18 de
400 mg.
93
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 72 : Structure des
halogénures de [18F]fluorobenzyle
[18F]fluorobenzaldéhyde
Halogénures de benzyle (Figure 72)
[18F]
H
OCH3
X=Cl
X=Br
X=I
23@
24
R1
R2, R4
R3
60
63 ± 3
(n = 23)
65 ± 5
(n = 26)
9@
12
R1
R2
R3, R4
40
40 ± 3
(n = 3)
45 ± 5
(n = 6)
9#
12
R1
R2
R3, R4
-
51
52
35#
27
R1
R2
OCH2O
(R3,R4)
-
48
65
6@
28
R3
R1, R2,
R4
-
-
>2
-
34@
29
R1
R2, R3,
R4
-
-
>2
-
Tableau 12 : Rendements en halogénures
de [18F]fluorobenzyle (d.c.) au départ de précurseurs
ammoniums quaternaires (@) ou nitrés (#)
Les résultats repris dans ce tableau montrent que la réaction est presque
quantitative avec les composés 24, 12 et 27 à température ambiante. Cependant dans
ces conditions, aucune réaction n’est observée pour les composés 28 et 29 et ce
même après un temps de réaction relativement long (30 minutes).
Cette méthode développée pour obtenir les halogénures de benzyles
nécessaires à la préparation de la FDOPA 1 et de la FTYR 2 n’est malheureusement
pas applicable tel quel à la préparation des dérivés halogénés nécessaires à la
synthèse de la 2-[18F]fluoro-L-phénylalanine 4 et de la 4-[18F]fluoro-Lphénylalanine 3. En effet dans ces conditions, le rendement maximum en dérivé
halogéné est 2 %. Les améliorations réalisées pour tenter d’augmenter le rendement
sont décrites dans les paragraphes suivants.
94
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.2.6 Halogénures de benzyles de la [18F]fluorophénylalanine
4.2.6.1
Acides halogénés aqueux à 60°C
Il existe plusieurs méthodes qui permettent d’augmenter la vitesse d’une
réaction chimique: emploi d’un catalyseur, augmentation de la température de
réaction, changement de solvant, … . Pour une application future, la solution la plus
simple à mettre en œuvre serait de chauffer la cartouche. Dans ce cas aucun réactif
additionnel ne serait requis et la stratégie sur SPE toujours d’actualité.
Pour tester cette approche, l’alcool 4-[18F]fluorobenzylique 36 a été préparé
comme décrit précédemment sur des cartouches contenant 1 g de phase C18. La
cartouche préalablement mouillée au moyen d’acide halogéné concentré (HI 57%,
HBr 48%, HCl 37%) a été chauffée à 60°C durant 5 minutes. Après réaction,
l’activité a été éluée avec 3 mL d’acétonitrile et l’éluat analysé par HPLC et par
TLC. Sur base de la pureté radiochimique obtenue, le rendement global de ces
synthèses a été calculé. Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 13. D’après
les résultats y figurant, il apparait que cette approche est adaptée à la synthèse des
halogénures de 4-[18F]fluorobenzyles 28 (X = Cl, Br, I) (Figure 73). Les rendements
sont bons et la conversion du benzaldéhyde en dérivé halogéné est supérieure à
85 %. Néanmoins, un rendement plus faible est observé pour le dérivé chloré.
(Tableau 13)
Figure 73
Halogénures de 4-[18F]fluorobenzyle 28
(Figure 73)
Rendement (d.c., %)
X = Cl X = Br X = I
45
67
67
Tableau 13 : Rendements en
halogénures de 4-[18F]fluorobenzyle
Comme précédemment décrit, l’élution finale a été réalisée au moyen d’un
solvant organique tel que le toluène, le dichlorométhane et l’éluat passer au travers
d’une cartouche de 1 g de carbonate de potassium connectée à la sortie de la C18.
Malheureusement dans ces conditions et contrairement au composés halogénés 12,
24 et 27, le dérivé halogéné 28 se décompose pour fournir l’alcool 4[18F]fluorobenzylique 36.
95
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Pour éviter ce problème, d’autres sels inorganiques ont été testés : le
formiate de sodium (HCO2Na), l’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) et le
dihydrogénophophate de potassium (KH2PO4). Parmi ces cartouches, seule celles au
formiate de sodium permettent d’éviter la dégradation de l’halogénure de benzyle
28. En pratique, cette cartouche est également connectée directement à une seconde
colonne contenant un peu de desséchant (sulfate de sodium ou carbonate de
potassium). Ces conditions permettent la récupération du dérivé halogéné non
dégradé en phase homogène et en l’absence d’une seconde phase.
Les résultats obtenus pour les halogénures de 2-[18F]fluorobenzyle 29 et de
4-[ F]fluorobenzyle 28 au départ des sels d’ammoniums (@) et des dérivés nitrés (#)
sont présentés dans le tableau 14.
18
Figure 74 : Halogénures de
[18F]fluorobenzyle 28 & 29
Halogénure de benzyle (Figure 74)
R1
R2
X = Cl (%) X = Br (%) X = I (%)
29@
18
F
H
12 ± 2
(n = 3)
40
52
29#
18
F
H
14
59
62
28@
H
18
F
41
64 ± 4
(n = 9)
63 ± 5
(n = 6)
28#
H
18
F
36
59
58
Tableau 14 : Rendements (d.c.) en halogénures
de benzyle 28 et 29 au départ de précurseurs
ammoniums quaternaires (@) ou nitrés (#)
Au vu de ces résultats, les dérivé bromés et iodés sont obtenus avec
d’excellents rendements et ce aussi bien au départ des dérivés nitrés que des sels
d’ammoniums quaternaires. Par contre, la synthèse du dérivé chloré est moins aisée
comme en témoigne le faible rendement obtenu pour le chlorure de 2[18F]fluorobenzyle 29 dont le taux de conversion au départ de l’aldéhyde n’est que
de 18 %.
96
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.2.6.2
Bromation au moyen de HBr/HOAc (33%)
La méthode présentée ici apparait avantageuse puisqu’elle permet de réaliser
facilement, en un laps de temps très court, la conversion d’un aldéhyde [18F]fluoré
aromatique à l’halogénure de benzyle correspondant (X = Cl, Br, I). Cependant,
pour la préparation des composés 28 et 29, le chauffage de la cartouche est requis ce
qui complique une automatisation éventuelle. Pour surmonter ce problème, nous
avons décidé de tester un autre acide couramment utilisé en chimie organique : il
s’agit de l’acide bromhydrique en solution dans l’acide acétique (HBr/HOAc 33%).
Le 4-[18F]fluorobenzaldéhyde 6 a été préparé comme décrit ci-avant et la
réaction d’halogénation sur support solide testée au moyen de cet acide (HBr/ HOAc
33%). La réaction a été réalisée pendant 5 minutes à température ambiante et après
élution à l’acétonitrile, le milieu a été analysé par TLC et HPLC. Ces analyses
montrent que l’utilisation de cet acide est compatible avec une préparation à
température ambiante du dérivé bromé 28. Le rendement non purifié est de 58 %.
Dans une seconde série d’expériences, lors de l’élution au toluène, une
seconde phase non miscible est présente. L’éluat récupéré a ensuite été neutralisé et
séché par passage au travers d’une cartouche de formiate de sodium et de sulfate de
sodium. Dans ce cas, le processus s’accompagne d’une contre-pression élevée
rendant difficile une automatisation future. Alternativement, l’excès d’acide
halogéné peut également être éliminé au moyen d’une solution aqueuse de formiate
d’ammonium [194]. Nous avons préféré utiliser la forme sodique de ce sel qui évite
la formation d’ammoniac (NH3) capable de réagir avec les halogénures de benzyle.
Cependant, l’automatisation de ce procédé par lavage au formate de sodium devrait
être plus complexe à mettre en œuvre que l’utilisation d’un support solide.
Après l’halogénation, la cartouche a été lavée avec 5 mL d’une solution de
formiate de sodium. Cependant, ce lavage s’accompagne d’une élution partielle et
d’une perte importante du dérivé halogéné qui se retrouve dans le waste.
Néanmoins, l’activité encore présente sur la C18 est majoritairement du bromure de
4-[18F]fluorobenzyle 28 qui peut être élué au toluène. Dans ces conditions, le
rendement de la réaction n’est plus que de 28 %. Pour éviter cette perte, différentes
cartouches ou associations de cartouches ont été testées.
Après différentes optimisations, il s’avère qu’une cartouche Oasis HLB (400
mg) placée en série avec une cartouche C18 (1 g) permet de conserver le bromure de
4-[18F]fluorobenzyle 28 durant l’étape de lavage au formiate de sodium. Lors de
cette étape de lavage, l’activité migre de la C18 vers la cartouche Oasis placée en
ligne et par conséquent l’activité n’est plus perdue. Après élution des deux
cartouches au moyen de toluène, les analyses HPLC et TLC réalisées sur l’éluat
97
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
confirment bien la présence du produit recherché. Les rendements de synthèse en
bromure de 4-[18F]fluorobenzyle 28 et bromure de 2-[18F]fluorobenzyle 29 sont de
respectivement 58 ± 9 % (n = 4) et de 32 % par la voie acide acétique sur support
solide au départ des précurseurs ammoniums quaternaires. L’écart type important
observé lors de ces synthèses est dû à la présence d’un produit radioactif secondaire
non identifié qui apparait quelques fois lors ces préparations. Actuellement, cette
approche n’a pas été optimisée.
4.2.7 Halogénures de benzyle : résumé
Au cours de la première partie de ce travail, la synthèse des différents
halogénures de [18F]fluorobenzyle (X = Cl, Br, I) a été simplifiée. L’implémentation
de la méthode sur un support solide au moyen d’acide en solution aqueuse ou dans
l’acide acétique facilement manipulables simplifie grandement l’automatisation de
cette partie de la synthèse. En modifiant la nature de l’acide (HCl 37%, HBr 48%,
HBr/HOAc 33%, HI 57%), il est possible d’obtenir le dérivé chloré, bromé ou iodé
de divers halogénures de benzyle substitués ou non. Ces différents réactifs en
combinaison avec un support solide (C18, Oasis HLB) ont permis de convertir
rapidement l’alcool [18F]fluorobenzylique en halogénure de [18F]fluorobenzyle et ce
avec d’excellents rendements. Selon le substrat de départ, la synthèse des dérivés
halogénés (X = Cl, Br, I) est possible à température ambiante ou à 60°C. La synthèse
des dérivés bromés est cependant réalisable à température ambiante soit au moyen
de HBr 47% ou d’HBr/HOAc 33%.
L’excès d’acide utilisé pour la réaction d’halogénation est facilement
éliminé par passage sur une colonne de carbonate de potassium, de formiate de
sodium ou une combinaison de ces deux réactifs. La neutralisation peut également
être réalisée au moyen d’une solution aqueuse de formiate de sodium. Les
halogénures de benzyle marqués au fluor-18 peuvent être récupérés au moyen d’un
faible volume (2 - 2,5 mL) de solvant organique (dichlorométhane, acétonitrile,
toluène, …)
Comme les réactions de réduction et d’halogénation ainsi que les
purifications sont réalisées sur support solide, cette synthèse devrait facilement être
implémentée sur un automate de synthèse (FASTlab).
Les rendements des principaux halogénures de benzyles (Figure 75) synthétisés au
cours de ce travail sont résumés dans le tableau 15.
98
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 75 : Structure halogénures
de [18F]fluorobenzyle
Rendement en halogénures de benzyle (d.c., %) (Figure 75)
[18F]
H
OCH3
12@
R1
12
R2
X = Cl
X = Br
X=I
RT
60°C
RT
60°C
HBr/HOAc
RT
60°C
40
-
40 ± 3
(n = 3)
/
-
45 ± 5
(n = 6)
-
-
-
51
-
-
52
-
R3, R4
#
24@
R1
R2, R4
R3
60
-
63 ± 3
(n = 23)
-
-
65 ± 5
(n = 26)
-
27#
R1
R2
OCH2
(R3,R4)
-
-
48
-
-
65
-
-
36
-
59
-
-
58
R3
R1, R2,
R4
-
41
>2
64 ± 4
(n = 9)
58 ± 9
(n = 4)
-
63 ± 5
(n = 6)
-
12 ± 2
(n = 3)
>2
40
32
-
52
-
14
-
59
-
-
62
28#
28@
29@
R1
29#
R2, R3,
R4
-
Tableau 15 : Rendements en halogénures de [18F]fluorobenzyle au
départ de précurseurs ammoniums quaternaires (@) ou nitrés (#)
Dans la seconde partie de ce travail, ces halogénures de [18F]fluorobenzyle
seront utilisés pour réaliser la réaction d’alkylation de la base de Schiff 19 en
présence de différents catalyseurs chiraux.
99
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.3
Catalyseurs chiraux
4.3.1 Généralités
Dans la littérature, l’alkylation énantiosélective d’un dérivé de la glycine au
moyen d’un halogénure de [18F]fluorobenzyle peut être réalisée soit par utilisation
d’un auxiliaire de chiralité [128, 129, 131, 134, 161], soit par PTC [146, 156, 160].
Actuellement au Centre de Recherches du Cyclotron, la réaction d’alkylation de la
base de Schiff 19 est réalisée par PTC à 0°C au moyen d’un catalyseur de type
spiroammonium 22 (Figure 76). Cette méthode permet d’obtenir un excès
énantiomérique supérieur à 95 %.
Figure 76 : Alkylation énantiosélective par PTC
Cette approche présente néanmoins certaines limitations. Le temps requis
pour refroidir la solution d’halogénure de benzyle de la température ambiante à 0°C
rallonge d’autant la durée de synthèse et de ce fait, l’activité totale disponible pour
l’injection chez l’homme en est d’autant réduite. D’autre part, cette étape de la
synthèse nécessite un système de refroidissement ce qui complique l’automatisation.
Celle-ci serait grandement simplifiée si la réaction d’alkylation pouvait être réalisée
à température ambiante. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons étudié l’influence
de divers catalyseurs chiraux sur l’excès énantiomérique de cette réaction. La
structure des catalyseurs est présentée dans la figure 77 et le tableau 16.
Figure 77 : Catalyseurs chiraux
100
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Catalyseurs à base de cinchonidine (Figure 77)
R1
20 -CH=CH2
37
-C2H5
38
-C2H5
39
-C2H5
R2
R3
-CH2-anthracén-9-yl
-CH2-CH=CH2
-CH2-C6H4-2-CN
-CH2-CH=CH2
-CH2-C6H2-(3,4,5-F3) -CH2-CH=CH2
CH2-anthracén-9-yl
CH2-C6H5
Tableau 16 : Catalyseurs chiraux à base de cinchonidine
Le catalyseur 22 est un dérivé du binol. Les catalyseurs 20, 37, 38 et 39 sont
des dérivés de la cinchonidine 21 tandis que le catalyseur 40 est un dérivé
diphénique. Les catalyseurs présentés ci-dessus sont soit disponibles
commercialement (20 et 22), soit ont déjà été synthétisés dans notre laboratoire (37
et 38). Les catalyseurs 39 et 40 devront quant à eux être préparés. Leurs
caractéristiques ainsi que leurs synthèses [160, 161] sont décrites dans les
paragraphes ci-après.
4.3.2 Préparation des catalyseurs
4.3.2.1
Catalyseur à base de cinchonidine 39
Notre intérêt s’est tout d’abord porté sur le catalyseur 39 décrit par Lygo
[154]. Il s’agit du bromure de (1S, 2S, 4S, 5R)-1-(anthracèn-9-ylméthyl)-2-((R)benzyloxy(quinolin-4-yl)méthyl)-5-éthyl-1-azoniabicyclo-[2.2.2]- octane 39 dont la
structure est reprise dans la figure 78 . Les excès énantiomériques en chimie
classique obtenus à température ambiante (25°C) pour l’alkylation de la base de
Schiff 19 par divers dérivés bromés en présence de ce catalyseur sont repris dans le
tableau 17.
101
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 78 : Alkylation de la base de Schiff 19 au moyen de
divers halogénures de benzyles en présence du catalyseur 39
Quantité de catalyseur
(mol %)
R-X
Rendement
(%)
Excès énantiomérique
(%) (R)
10
PhCH2Br
85
94
10
4-Br-C6H4-CH2Br
80
94
10
(2-naphtyl)-CH2Br
83
93
10
CH2=CH-CH2Br
87
92
Tableau 17 : Excès énantiomérique et rendement
obtenu en présence du catalyseur 39
Les excès énantiomériques sont très bons à température ambiante et plus
particulièrement avec le bromure de benzyle et le bromure de 4-bromobenzyle
(94 %). Ces résultats prometteurs nous ont incités à réaliser la synthèse de ce
catalyseur dans notre laboratoire. Cette synthèse, bien décrite dans la littérature
implique trois étapes au départ de la cinchonidine 21 (Figure 79).
102
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 79 : Voie de
synthèse du catalyseur 39
La première consiste à réduire au moyen d’hydrogène la double liaison
présente sur le noyau quinuclidine de la cinchonidine 21. La seconde consiste à
quaterniser l’amine aliphatique de la dihydrocinchonidine 41 par le 9chlorométhylanthracène [152, 195]. La dernière étape implique la protection de la
fonction alcool sous forme d’éther benzylique [151]. Ces différentes étapes sont
décrites plus en détails dans les paragraphes suivants.

Préparation
de
yl)méthanol 41
(R)-((2S,4S,5R)-5-éthylquinuclidin-2-yl)
(quinolin-4-
La première étape de la synthèse consiste à hydrogéner la cinchonidine 21
(Figure 80)
Figure 80 : Hydrogénation de
la cinchonidine 21
Cette réaction a été réalisée à l’aide d’hydrogène et d’un catalyseur au
palladium. Le rendement de cette étape de réduction conduisant au (R)-((2S,4S,5R)-
103
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
5-éthylquinuclidin-2-yl) (quinolin-4-yl)méthanol) 41 est de 66 %. Ce faible
rendement résulte vraisemblablement de la mauvaise solubilité du produit hydrogéné
dans le solvant de la réaction. Les analyses par ESI-MS et la RMN 1H 13C (Annexes
1 & 2) ont permis de confirmer la structure du composé.

Synthèse du chlorure de (1S,2S,4S,5R)-1-(anthracèn-9-ylméthyl)5-éthyl-2-((R)hydroxy(quinolin-4-yl)méthyl)-1-azoniabicyclo[2.2.2]octane 42
La dihydrocinchonidine 41 a été quaternisée par réaction avec le 9chlorométhylanthracène. La réaction procède à reflux dans le toluène (Figure 81).
Figure 81 : Quaternisation de l’amine 41
Le produit 42 précipite dans le milieu réactionnel et peut selon ces auteurs
après filtration être directement utilisé pour l’étape suivante [195]. Cependant, dans
notre cas, cela n’a pas été possible car sa pureté était insuffisante. Pour cette raison
le produit a été purifié sur une colonne de silice au moyen d’un éluant composé de
dichlorométhane et de méthanol (93/7). Après évaporation des solvants, un solide
jaune a été obtenu avec un rendement de 63 %. La structure de l’ammonium
quaternaire a été confirmée par RMN (Annexes 3 et 4) et ESI-MS.

Synthèse du bromure de (1S,2S,4S,5R)-1-(anthracèn-9-ylméthyl)-2((R)benzyloxy(quinolin-4-yl)méthyl)-5-éthyl-1-azoniabicyclo-[2.2.2]octane 39
Lors de la dernière étape de cette synthèse, la fonction hydroxyle présente
sur l’amine 42 a été protégée sous forme d’éther benzylique (Figure 82) au moyen
de bromure de benzyle.
104
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 82 : Protection de la fonction alcool
pour obtenir le catalyseur 39
La protection a été réalisée dans un mélange eau/dichlorométhane. Dans ce
cas, l’agent de transfert est le réactif lui-même. Le produit a été récupéré en phase
organique puis purifié sur colonne de silice avec un rendement de 60 %. Les
caractéristiques du catalyseur 39 sont conformes à celles décrites dans la littérature.
Le spectre RMN 1H et 13C sont présentés dans les annexes 5 et 6.
Le rendement global de synthèse pour le catalyseur 39 à partir de la
cinchonidine 21 est de 25 %.
4.3.2.2
Catalyseur diphénique 40
Le deuxième catalyseur à avoir attiré notre attention est le catalyseur décrit
par l’équipe de Maruoka [196]. Quelques-uns des résultats obtenus par ces auteurs
au moyen de ce catalyseur de configuration (S) sont décrits dans le tableau cidessous (Figure 83 et tableau 18).
Figure 83 : Alkylation énantiosélective
en présence du catalyseur 40
105
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Quantité de
catalyseur 40
(mol%)
R-X
(Figure 83)
Conditions
(°C / h)
Rendement
(%)
Excès
énantiomérique
(%) (R)
1
PhCH2Br
0/6
95
98
1
PhCH2Br
25 / 4,5
97
97
0,1
PhCH2Br
25 / 11
96
97
0,05
PhCH2Br
25 / 20
94
97
0,01
PhCH2Br
25 / 24
95
96
Tableau 18 : Rendements et excès énantiomériques
obtenus en présence du catalyseur 40
Les excès énantiomériques générés avec ce catalyseur 40 sont de l’ordre de
98 % à 0°C et sont toujours supérieurs à 95 % lorsque la réaction est menée à
température ambiante. Même en très faible quantité (0,01 mol%), le catalyseur
s’avère toujours aussi efficace (97,5 % d’isomère R). Ces données intéressantes nous
ont conduits à synthétiser le catalyseur 40.
Sa synthèse au départ de l’acide 4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxydiphényl-2,2’dicarboxylique 43 n’est cependant que partiellement décrite par les auteurs de
l’article [196] (Figure 84).
Figure 84 : Schéma de synthèse du catalyseur 40
au départ de l’acide diphénique 43
106
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Par exemple, la préparation de l’acide diphénique 43 de configuration R ou
S n’est pas décrite. Les auteurs indiquent seulement que ce composé clé peut être
préparé au départ de l’acide 3,4,5-triméthoxybenzoïque 46. Sur base de ces
informations partielles, nous avons donc élaboré un schéma de synthèse de ce
diacide 43 au départ de 46. Celui-ci est repris dans la figure 85.
Figure 85 : Synthèse et résolution
de l’acide diphénique 43
La première partie de la synthèse consiste à préparer un mélange racémique
du composé 43 (Figure 85). La seconde partie de cette synthèse implique la
résolution du mélange racémique au moyen de quinidine. Ces différentes étapes
présentées en détails dans les paragraphes ci-dessous nous permettrons d’obtenir les
deux formes énantiomériquements pures du composé 43.

Synthèse du 3,4,5-triméthoxybenzoate de méthyle 47
Comme dit plus haut, la première partie de la synthèse est consacrée à la
préparation de l’acide 4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’-dicarboxylique 43 et
à sa résolution. Le produit de départ pour cette synthèse est l’acide 3,4,5triméthoxybenzoïque 46. Lors de la première étape, celui a été estérifié sous forme
d’ester méthylique (Figure 86).
107
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 86 : Estérification de l’acide
3,4,5-triméthoxybenzoïque 46
Le réactif utilisé est le chlorotriméthylsilane. Comparativement à d’autres
agents d’estérification, ce réactif possède plusieurs avantages : des conditions de
réactions plus douces, une moindre toxicité et l’absence de work-up, puisque dans ce
cas il suffit d’évaporer le milieu brut de réaction pour récupérer l’ester méthylique
attendu. Le rendement de cette étape est de plus quasi-quantitatif. Mais des
inconvénients sont aussi à noter : cinétique plus lente (quelques jours) et un apport
de chlorotriméthylsilane s’avère nécessaire au cours de la réaction. L’analyse du
spectre RMN 1H (Annexe 7) confirme la présence d’un groupement méthyle
supplémentaire (3,9 ppm). En RMN 13C (Annexe 8), le signal à 52 ppm confirme la
présence de l’ester méthylique. Le spectre de masse (GC-MS) est conforme à celui
attendu.

Synthèse du 2-bromo-3,4,5-triméthoxybenzoate de méthyle 48
Pour réaliser la réaction d’Ullmann, troisième étape de ce schéma de
synthèse (Figure 85), le composé doit être porteur d’un atome d’halogène sur la
position où aura lieu le couplage. Dans notre cas, la réaction de bromation a été
réalisée au moyen de brome en solution dans le chloroforme (Figure 87)
Figure 87 : Bromation de
l’ester 47 au moyen de dibrome
Après réaction, le brome en excès a été neutralisé par lavage avec une
solution aqueuse de métabisulfite de sodium (10%) et le dérivé halogéné extrait au
moyen de dichlorométhane. Après évaporation de ce solvant, le dérivé halogéné 48 a
été obtenu avec un rendement de 95 %. La pureté du dérivé bromé est suffisante que
pour pouvoir réaliser la réaction d’Ullmann sans purification préalable. Cependant,
108
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
le chloroforme et le brome sont des composés toxiques. Pour cette raison, une autre
méthode d’halogénation a été envisagée (Figure 88) :
Figure 88 : Bromation de l’ester 47 au
moyen de la N-bromosuccinimide
Dans ce cas, le brome peut avantageusement être remplacé par la Nbromosuccinimide (NBS) et la réaction réalisée dans un solvant moins toxique que
le chloroforme, à savoir l’acétonitrile. Le rendement obtenu par cette seconde
méthode, plus aisée à mettre en œuvre et qui utilise des réactifs plus faciles à
manipuler, est identique à celui de la première méthode. Le spectre de masse
confirme la présence d’un brome : un doublet (1/1) est présent m/z = 304 m/z = 306.
De plus, le spectre RMN 1H (Annexe 9) ne comporte plus qu’un proton aromatique
(7,1 ppm). Les autres signaux observés en RMN 1H correspondent aux groupements
méthyles présents sur la molécule. Le spectre 13C est disponible dans les annexes de
ce travail (Annexe 10)

Synthèse
de
dicarboxylique 43
l’acide
4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’-
Un couplage d’Ullmann avec le dérivé bromé 48 en présence de cuivre
permet d’obtenir le composé 49. La réaction est réalisée dans la Nméthylpyrrolidone (NMP) à reflux pendant 5 heures. Après purification par
extraction liquide/liquide, le diester a été saponifié au moyen d’hydroxyde de
potassium (Figure 89).
109
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 89 : Couplage d’Ullmann
et saponification
Le rendement du couplage n’est que de 40 % si l’on utilise du cuivre rouge
et du N,N-diméthylformamide comme solvant. Par contre, si la réaction est réalisée
sous atmosphère inerte, avec du cuivre bronze et de la N-méthylpyrrolidone comme
solvant le rendement de la réaction augmente jusqu’à 70 %.
L’étape de saponification n’a posé aucun problème particulier.
Le diacide 43 a été caractérisé par RMN 1H et 13C (Annexe 11 et 12). Le tableau
suivant (Tableau 19) reprend les différents signaux observés en RMN 1H et leurs
interprétations.
Déplacement
(ppm)
Nombre de protons
Attribution
12,26
2H
Protons acides (1)
7,32
2H
Protons aromatiques (2)
3,87
6H
Protons
3,80
6H
OCH3 (3)
3,48
6H
Tableau 19 : Signaux RMN 1H et attributions
pour l’acide diphénique 43
110
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________

Résolution de l’acide
4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’-dicarboxylique 43
L’acide 4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’-dicarboxylique 43 obtenu
via cette synthèse est racémique. La synthèse de nos acides aminés marqués au
fluor-18 nécessite l’utilisation d’un catalyseur énantiomériquement pur. Ce mélange
des deux isomères doit donc être résolu. A ce stade, nous ne disposons pas de
beaucoup d’informations. Une recherche bibliographique réalisée sur des composés
similaires montrent que l’éphédrine, la strychnine et la quinidine peuvent être
utilisées pour la formation de diastéréoisomères [197]. Nous avons choisi la
quinidine pour résoudre le diacide 43. Ce choix s’est avéré le bon puisque dans le
brevet publié quelques années plus tard, la quinidine est également utilisée par
l’équipe de Maruoka pour la résolution des isomères. Cette technique est basée sur
la formation de deux diastéréoisomères par réaction du diacide 43 avec de la
quinidine dans un solvant composé pour moitié d’eau et pour moitié d’éthanol. Le
principe de cette résolution est repris sur la figure suivante (Figure 90).
Figure 90 : Résolution de l’acide diphénique 43
au moyen de la quinidine
111
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Les deux diastéréoisomères possèdent des propriétés chimiques et physiques
différentes ce qui confèrent à ces deux composés des solubilités différentes dans le
solvant utilisé. De ce fait, l’acide de configuration (R) est essentiellement présent
dans le filtrat tandis que le précipité contient essentiellement le diacide de
configuration (S). Les détails pratiques des différentes opérations réalisées pour
résoudre le mélange racémique sont repris dans la figure 91.
112
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Acide racémique + quinidine (2 équivalents) EtOH/H2O 50/50
Filtrat 1
Précipité 1
Précipité 3
Filtrat 3
Précipité 5
Extraction
basique
Extraction
basique
Extraction
basique
Phase
organique
Phase
aqueuse
quinidine
Phase
organique
Phase
aqueuse
quinidine
Phase
organique
Extraction
acide
Extraction
acide
Phase
organique
isomère S
e.e. = 99.1%
Filtrat 2
Précipité 4
Précipité 2
Phase
aqueuse
Phase
organique
isomère R
e.e. = 97%
Phase
aqueuse
quinidine
Extraction
acide
Phase
aqueuse
Phase
organique
isomère R
e.e. = 99.9%
Figure 91 : Résolution de l’acide diphénique 43
113
Phase
aqueuse
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
L’acide diphénique 43 et la quinidine (2 équivalents) ont été dissous à chaud
dans un minimum de solvant composé d’eau et d’éthanol (50/50) et la solution
maintenue à reflux durant une minute. Après refroidissement de la solution, un
précipité 1 est apparu dans la solution. Celui-ci a été récupéré par filtration sur
Buchner et lavé abondamment au moyen d’éthanol froid. Ce solide a été recristallisé
dans l’éthanol à chaud ce qui nous a permis de récupérer le précipité 2. Celui-ci a été
recristallisé dans les mêmes conditions pour obtenir le précipité 3. Finalement,
l’acide (S)-4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényle-2,2’-dicarboxylique libre a été
généré à partir de ce précipité 3 via une extraction à pH contrôlée. Pour réaliser cette
étape, le diastéréoisomère énantiomériquement pur a été dissous dans un minimum
d’eau puis une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (20 %) a été additionnée
jusqu’à l’obtention d’un milieu basique (pH = 14). Après extraction de la quinidine
au moyen de dichlorométhane, la phase aqueuse contenant le dicarboxylate a été
acidifiée au moyen d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique (1 M) jusqu'à
l’obtention d’un pH acide (pH = 1). L’acide (S)-4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxy
diphényle-2,2’-dicarboxylique 43 qui a précipité sous forme d’un solide beige a été
extrait au moyen d’acétate d’éthyle.
Dans un second temps, le filtrat 1 contenant l’isomère (R) a été évaporé. Le
résidu obtenu a ensuite été recristallisé dans l’éthanol à chaud. Malheureusement
après refroidissement du milieu réactionnel, aucun solide n’est apparu. La solution a
de nouveau été évaporée et le résidu recristallisé cette fois dans un mélange
d’acétone et d’eau. Après refroidissement, le précipité 4 récupéré par filtration sur
Büchner a été de nouveau recristallisé dans l’éthanol. A l’issue de cette
recristallisation, le précipité 5 et le filtrat 3 ont été récupérés et traités séparément
pour régénérer le diacide 43 de configuration R par extraction à pH contrôlé.
Les excès énantiomériques ont été mesurés par HPLC chirale (colonne ODH Daicell) (Figure 92). Pour l’élution, un mélange composé de nhexane/isopropanol/TFA dans les proportions suivantes 90/10/0,1 a été utilisé. Le
flux était de 0,8 mL/min et la colonne était thermostatisée à 37°C. Dans ces
conditions, l’isomère de configuration R possède un temps de rétention de 8,3
minutes et l’isomère de configuration S possède un temps de rétention de 11
minutes. Avec cette méthode, les isomères R et S du diacide ont pu être récupérés
avec un excès énantiomérique proche de 99 % Le rendement de la synthèse au
départ de l’acide 3,4,5-triméthoxybenzoïque 46 est de 18 % pour l’isomère R et de
18 % pour l’isomère S.
114
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
Time (min)
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
Time (min)
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
Figure 92 : Chromatogrammes du diacide
mélange racémique (A) et isomère R (B) (220 nm)
(OD-H Daicell (5 µm; 150 mm * 4 mm),
n-hexane/isopropanol/TFA 90/10/0,1 ; 37°C; 0,8 mL/min)
Tous les exemples publiés par l’équipe de Maruoka montrent que l’acide
aminé de configuration R nécessite l’utilisation du
catalyseur chiral de
18
configuration S (Tableau 18). Or la 6-[ F]fluoro-L-DOPA 1, la 2-[18F]fluoro-Ltyrosine 2, la 4-[18F]fluoro-L-phénylalanine 3 et la 2-[18F]fluoro-L-phénylalanine 4
sont des acides aminés de configuration S. Nous en avons déduit que pour obtenir
cette configuration, le catalyseur chiral utilisé pour la réaction d’alkylation doit être
de configuration R.
Dans la littérature [196], la synthèse décrite pour obtenir le catalyseur chiral
40 de configuration S est réalisée au départ du diacide 43 de configuration S. Dans
notre cas, le catalyseur chiral de configuration R devra donc être synthétisé au départ
du diacide 4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’-dicarboxylique 43 de
configuration R.
115
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________

Synthèse du (R) 3,3’-dibromo-4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’diméthanol 44
Disposant du diacide 43 de configuration R, nous avons entrepris la synthèse
du catalyseur 40 sur base de la stratégie décrite dans la figure 84.
Alors que nous abordions ces étapes, un article sur le sujet est paru dans la
littérature [198]. Nous nous sommes donc inspirés des modes opératoires repris dans
cette publication. Le composé dibromé 44 nécessaire au couplage de Suzuki a pu
être synthétisé en deux étapes successives à partir du diacide 43 (Figure 93). La mise
au point des étapes suivantes a d’abord été effectuée avec le mélange racémique,
puis avec le bon énantiomère.
Figure 93 : Réduction et
halogénation du diacide 43
La première de celle-ci consiste à réduire les fonctions acides en fonctions
alcools. Cette étape nécessite l’utilisation du borane comme agent réducteur. Etant
donné que le borane est un gaz, il a été additionné dans le milieu réactionnel sous
forme de complexe avec le diméthylsulfure. Le triméthylborate a été utilisé afin
d’accélérer la cinétique de la réaction [199]. Lorsque l’entièreté du diacide a été
consommée, l’excès d’agent réducteur a été détruit par ajout de méthanol Après
évaporation des solvants organiques (THF, méthanol) une solution aqueuse d’acide
chlorhydrique dilué (1 M) a été ajoutée sur le résidu. Le 4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxydiphényl-2,2’-diméthanol a été extrait au moyen d’acétate d’éthyle. La
structure du composé obtenu a été confirmée par analyses RMN (1H et 13C).
L’étape suivante de bromation électrophile sur aromatique a été réalisée sur
le dérivé de l’alcool benzylique sans aucune autre purification préalable. L’addition
du brome sur le cycle aromatique a été réalisée comme décrit dans l’article de
Maruoka [198]. Après traitement et purification, le rendement de 40 % que nous
avons obtenu peut être considéré comme faible par rapport aux 95 % décrit dans
l’article de Maruoka [198].
116
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Diverses modifications ont été envisagées pour augmenter ce rendement:
sécher le THF avant l’utilisation, acheter une nouvelle bouteille de complexe borane
diméthylsulfure, utiliser de la pyridine fraichement distillée puis séchée, mise sous
atmosphère inerte du milieu réactionnel, …
Malgré toutes ces modifications, nous n’avons jamais pu atteindre un
rendement supérieur à 50 %.
Dans le spectre RMN 1H, le signal présent à 4,5 ppm, est attribué aux
hydrogènes en positions benzylique. Les protons hydroxyles sont également visibles
à 3,3 ppm tandis que le signal à 12,24 ppm correspondant aux hydrogènes acides a
disparu. En RMN du carbone, le signal correspondant à la fonction carbonyle (167,7
ppm) n’est plus présent.

Synthèse
du
(R)
3,3’-bis(3,4,5-trifluorophényle)-4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxydiphényl-2,2’-diméthanol 45
L’étape suivant consiste à ajouter le motif 3,4,5-trifluorophényle sur notre
substrat au moyen d’une réaction de Suzuki (Figure 94).
Figure 94 : Réaction de Suzuki
pour obtenir le composé 45
De nombreux essais de mise en œuvre de cette réaction tels que décrits dans
les articles de références [196, 198] ont été effectués pendant plusieurs semaines et
ce sans succès. Après réaction, le dérivé halogéné 44 était entièrement consommé.
Cependant, la très faible quantité du produit de couplage formé n’a jamais pu être
isolée du milieu réactionnel largement contaminé par un précipité de palladium.
Afin de favoriser la formation du catalyseur métallique au palladium,
nécessaire à la réaction de Suzuki, in-situ, certains paramètres ont été modifiés :
117
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
-
Un essai a été effectué avec un nouveau lot de tri-o-tolylphosphine et
d’acétate de palladium.
Le milieu a été placé sous atmosphère inerte durant toute la réaction. Le
solvant utilisé a préalablement été dégazé par passage d’azote.
Des solvants secs ont été utilisés
Le tétrahydrofurane a été remplacé par le dioxane pour pouvoir augmenter
la température de travail.
Malgré ces essais, le rendement est toujours resté proche de 0 %
Suite à ces différents échecs, nous avons contacté les auteurs des articles
[196, 198]. Selon ceux-ci, nos mauvais rendements seraient dus à la pureté de
l’acide boronique. De l’acide boronique pur à 99,9 % a alors été utilisé pour ces
manipulations. Malgré cette modification, il ne nous a jamais été possible d’obtenir
le produit de couplage de cette réaction de Suzuki
La synthèse du catalyseur ne fonctionnant pas par cette voie, nous avons
revu notre schéma de synthèse.

Modification du schéma de synthèse
Alors que nous nous débattions avec ces problèmes de synthèse, l’équipe de
Maruoka a déposé un brevet concernant la synthèse de ce catalyseur par transfert de
phase [200]. Dans cette demande, diverses approches sont décrites pour la
préparation du catalyseur 40. Citons notamment un couplage de Suzuki réalisé
cependant cette fois sur l’ester méthylique de l’acide 4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxydiphényle-2,2’-dicarboxylique 49. Cet intermédiaire de synthèse ayant
été préparé précédemment, un nouveau schéma de synthèse a été élaboré. Celui-ci
est décrit ci-dessous (Figure 95):
118
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 95 : Schéma de synthèse optimisé
du catalyseur 40

Synthèse du (R) 4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxybiphényle-2,2’-dicarboxylate de
méthyle 49
Cette nouvelle voie de synthèse nécessite dans un premier temps la
conversion de la fonction acide (composé 43) en ester méthylique correspondant 49,
au moyen de chlorotriméthylsilane (Figure 96).
Figure 96 : Estérification du diacide 43
Cette réaction très facile à mettre en œuvre est identique à celle utilisée lors
de la synthèse du 3,4,5-triméthoxybenzoate de méthyle 47. Cette réaction est
presque quantitative 92 %
119
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Sur le spectre RMN du carbone (Annexe 13), un nouveau signal
correspondant au groupement méthyle de l’ester méthylique apparait à 51,7 ppm.
Sur le spectre RMN 1H (Annexe 14), six protons supplémentaires correspondants 2
groupements méthyles sont présents.

Synthèse du (R) 3,3’-dibromo-4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxybiphényle-2,2’dicarboxylate de méthyle (50)
Le diester 49 ainsi synthétisé est au cours d’une deuxième étape halogéné
par addition électrophile de brome sur le noyau aromatique (Figure 97).
Figure 97 : Bromation du
diester méthylique 49
L’addition du brome a été réalisée à basse température. Ensuite, la réaction a
été poursuivie à température ambiante. En fin de réaction le brome excédentaire a
été détruit au moyen d’une solution de sulfite de sodium. Le composé dibromé a
finalement été recristallisé au moyen de méthanol. Le composé 50 est obtenu avec
un rendement de 78 %.
Lors de la synthèse du 2-bromo-3,4,5-triméthoxybenzoate de méthyle 48 le
brome avait avantageusement été remplacé par la N-bromosuccinimide.
Malheureusement dans ce cas, le produit 50 n’a pas pu être obtenu si la réaction est
réalisée avec la N-bromosuccinimide. Le dérivé dihalogéné a été caractérisé par
RMN 1H et 13C (Annexes 15 et 16). En RMN du proton, le signal à 7,32 ppm
correspondant aux deux protons aromatiques a disparu.

Synthèse
du
(R)
3,3’-bis(3,4,5-trifluorophényl)-4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxybiphényle-2,2’-dicarboxylate de méthyle 51
Au cours de cette étape, l’acide 3,4,5-trifluorophénylboronique est couplé
avec le dérivé halogéné 50 obtenu précédemment (Figure 98).
120
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 98 : Réaction de suzuki
au départ du diester bromé 50
Tous les réactifs ont été placés dans un ballon maintenu sous atmosphère
inerte et le milieu réactionnel porté à reflux. Directement, un composé de couleur
vert-kaki, probablement le complexe de palladium servant à catalyser la réaction de
Suzuki, apparait dans le milieu réactionnel. Lors de cette réaction de couplage, un
nouveau produit majoritaire identifié comme étant le produit attendu apparait après
quelques heures. Une filtration sur célite permet d’éliminer la majeure partie des
dérivés insolubles du palladium, avant la purification par HPLC préparative (250 g
de silice 15 - 40 µm) au moyen d’un éluant composé d’hexane et d’acétate d’éthyle
en proportion 60/40 (70 mL/minute). Le rendement de la réaction de couplage est de
81 %.
Le produit obtenu lors de cette synthèse a été caractérisé. Sur le spectre
RMN du proton (Annexe 17), un signal à 6,91 ppm sous forme de multiplet
confirme la présence des 4 hydrogènes aromatiques présents sur les noyaux
trifluorophényles. En RMN 13C (Annexe 18), les carbones substitués par un fluor
sont présents sous forme de multiplets : 150,6 (ddd JC-F = 247,9; 9,8; 2,5 Hz), 139
(dt, JC-F = 250,6; 15,2 Hz) et 132,4 (m). Les autres carbones du cycle
trifluorophényle sont présents à 128,9 et 114.1 ppm.

Synthèse
du
(R)
3,3’-bis(3,4,5-trifluorophényl)-4,4’,5,5’,6,6’hexaméthoxybiphényle-2,2’-diméthanol 45
Le composé 51 ainsi obtenu a ensuite été traité par de l’hydrure de lithium
aluminium (LiAlH4) et ce pour réduire la fonction ester en alcool benzylique (Figure
99).
121
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 99 : Réduction du diester 51
En fin de réaction, l’excès d’hydrure a été décomposé par ajout d’acide
chlorhydrique et les aluminates formés lors de la neutralisation de l’hydrure remis en
solution avec de l’acide chlorhydrique. Le produit de réduction a été extrait du
milieu réactionnel par extraction liquide/liquide. Aucune purification supplémentaire
n’a été nécessaire. La conversion de l’ester en alcool benzylique est de 90 %.
Sur le spectre RMN 1H (Annexe 19), les signaux correspondant aux protons
benzylique (4,0 – 3,9 ppm) associés aux protons de deux groupements éthers
méthyliques et aux protons de la fonction alcool (3 ppm) sont présents. Les signaux
à 3,8 et 3,7 ppm sont associés aux 4 groupements méthyliques encore présents dans
la structure. En RMN du carbone (Annexe 20), le signal à 167,1 ppm du carbone de
la fonction carbonyle a disparu.

Synthèse de l’ammonium quaternaire 40
Le diol 45 obtenu lors de l’étape précédente a d’abord été converti en
composé dihalogéné par réaction avec du tribromure de phosphore (Figure 100). La
réaction a été réalisée dans le dichlorométhane sec à 0°C en présence d’un excès de
tribromure de phosphore (3 équivalents).
Figure 100 : Préparation du catalyseur 40
par formation du bromure de benzyle puis
quaternisation avec la dibutylamine
122
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
La synthèse du dérivé dihalogéné est rapide (2 h) et sa purification réalisée
par extraction à pH basique. Après évaporation, le résidu obtenu a été utilisé pour la
réaction avec la dibutylamine, étape ultime de cette synthèse.
La dibutylamine joue le rôle de nucléophile et vient se substituer aux deux
atomes de brome présents. Le milieu doit être suffisamment dilué pour éviter la
formation de chaines dimères, trimères, etc. Le composé 40 a été purifié par HPLC
préparative (250 g de silice 15 - 40 µm) au moyen d’un éluant dichlorométhane /
méthanol (91 / 9) (70 mL/min). Dans ces conditions, le produit possède un temps de
rétention de 18 minutes. Le produit a finalement été recristallisé dans le toluène.
La structure du composé 40 a été confirmée par RMN du proton (Annexe
21) et du carbone (Annexe 22). Une masse exacte a également été réalisée (Annexe
23). La valeur obtenue de 748,306691 est conforme à la valeur présentée dans
l’article [198]. Le rendement en catalyseur depuis le diacide résolu est de 34,5 % et
celui au départ de l’acide 3,4,5-triméthoxybenzoïque 46 de 4,1 %.
4.3.3 Utilisation des catalyseurs chiraux
4.3.3.1
Comparaison des catalyseurs chiraux
Au terme de ces synthèses, six catalyseurs (22, 20, 37, 38, 39 et 40
(Figure 77)) sont maintenant disponibles pour réaliser la réaction d’alkylation
énantiosélective de la base de Schiff 19. L’efficacité de ces catalyseurs a donc été
évaluée dans cette réaction au moyen des halogénures de [18F]fluorobenzyle (12, 24
et 28) nécessaires à la préparation de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1 de la 2-[18F]fluoroL-tyrosine 2 et de la 4-[18F]fluoro-L-phénylalanine 3. Lors de ces essais,
l’avancement de la réaction de la réaction d’alkylation a été contrôlé par HPLC.
L’excès énantiomérique a été déterminé par HPLC chirale sur colonne (CR (+)
CROWNPACK, DAICELL) au moyen d’un détecteur radiochimique et ce après
hydrolyse du produit alkylé au moyen d’acide iodhydrique et purification de l’acide
aminé généré par HPLC semi-préparative. Ces différentes opérations sont reprises
dans la figure 101.
Figure 101 : Alkylation énantiosélective
et hydrolyse des groupements protecteurs
123
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
L’étape d’alkylation a été réalisée avec 3 mg de catalyseur et 25 mg de base
de Schiff 19 (84 µmol). Deux bases inorganiques différentes ont été utilisées :
l’hydroxyde de potassium en solution aqueuse (9 M, 200 µL) ou l’hydroxyde de
césium monohydraté sous forme solide (140 - 160 mg). Le solvant choisi pour
réaliser la réaction est le toluène. Dans chaque cas, l’entièreté du dérivé halogéné est
consommée après 5 minutes de réaction. Les excès énantiomériques obtenus avec
les différents catalyseurs pour divers acides aminés sont repris dans le tableau 20.
Entrée catalyseur
Base
Température
(°C)
Excès énantiomérique (%)
FDOPA FTYR
4-FPhe
1
22
CsOH.H2O
0
96
96
/
2
22
CsOH.H2O
RT
38
79
/
3
20
KOH 9M
RT
93
92
/
4
37
KOH 9M
RT
87
91
/
5
38
KOH 9M
RT
84
87
/
6
39
CsOH.H2O
RT
/
84
/
7
39
KOH 9M
RT
96
97
/
8
40
CsOH.H2O
RT
/
93
/
9
40
KOH 9M
RT
97
97
95
Tableau 20 : Excès énantiomériques obtenus
au moyen des catalyseurs 20, 22, 37, 38, 39 et 40
Le catalyseur 22, utilisé en routine au Centre de Recherches du Cyclotron
pour réaliser la synthèse des acides aminés, fournit d’excellents résultats à 0°C
(96 %) (Entée 1) mais perd sa sélectivité lorsqu’il est utilisé à température ambiante
(38 % et 79 %) (Entrée 2). Le catalyseur 20 a précédemment été utilisé dans la
littérature pour réaliser la réaction d’alkylation à 0°C ou à RT. Dans ce cas
cependant, les auteurs [158, 159] annoncent un excès énantiomérique de 100% ce
qui est surprenant sur base des résultats décrits dans notre laboratoire (e.e. = 97 %)
[146, 160]. Les essais réalisés dans le cadre de ce travail à température ambiante et
avec ce catalyseur 20 sont très décevants. Les excès énantiomériques sont à peine
supérieurs à 92 % (Entrée 3). Quant aux catalyseurs 37 et 38, leurs
énantiosélectivités à température ambiante sont nettement plus faibles et ces
composés n’ont pas retenus notre attention pour des études complémentaires (Entées
4 et 5).
124
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
De ce tableau (Tableau 20), il ressort que les deux catalyseurs, 39 et 40,
préparés dans le cadre de ce travail possèdent une sélectivité supérieure (Entrées 7 et
8) aux autres (Entrées 1, 2, 3 ,4 et 5) lorsque la réaction est réalisée à température
ambiante en présence d’hydroxyde de potassium. En effet dans ce cas, les excès
énantiomériques obtenus sont toujours supérieurs à 95 %. Sur base de ces résultats,
les deux catalyseurs 39 et 40 ont donc été sélectionnés pour optimiser la synthèse
des acides aminés aromatiques marqués au fluor-18 (FDOPA 1, FTYR 2 et 4-FPhe
3).
4.3.3.2
Influence de la température
Le solvant et la température interviennent au niveau de l’équilibre de
dissociation de la paire ionique (Figure 102) catalyseur chiral / énolate. Lorsque
celle-ci est dissociée, le dérivé halogéné peut attaquer les deux faces de l’énolate et
donc il y a formation des deux énantiomères. Le solvant déplace l’équilibre de la
réaction en (dé)stabilisant les espèces dissociées. Un solvant qui stabilise bien les
espèces chargées déplace l’équilibre vers la dissociation des charges. Le solvant
devra donc être suffisamment polaire pour permettre la déprotonation de la base de
Schiff à l’interface et la migration de la paire ionique au sein de la phase organique.
Figure 102 : Equilibre paire ionique
Vu les excellents excès énantiomériques obtenus à température ambiante
(25°C) avec les catalyseurs 39 et 40 (Tableau 20), la réaction d’alkylation a
également été étudiée à températures plus élevées. Les graphiques ci-dessous
reprennent les valeurs obtenues à 35°C, 50°C, 55°C, 65°C et 80°C et ce pour la 2[18F]fluoro-L-tyrosine 2 (Figure 103) et pour la 6-[18F]-fluoro-L-DOPA 1 (Figure
104).
125
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
100
E.e. (%)
98
96
94
92
90
10
20
30
40
50
60
Température (°C)
E.e. avec le catalyseur 39
70
80
90
E.e. avec le catalyseur 40
Figure 103 : Graphique des excès énantiomériques obtenus à différentes
températures au moyen des catalyseurs 39 et 40 pour la FTYR 2
Dans la figure 103, il apparait qu’avec le catalyseur diphénique 40 l’excès
énantiomérique en 2-[18F]fluoro-L-tyrosine 2 est toujours égal ou supérieur à 96 %
jusqu'à la température de 60°C ce qui est vraiment remarquable. A 80°C, cet excès
énantiomérique est toujours supérieur à 90 %. Par contre, le catalyseur à base de
cinchonidine 39 est moins performant. A 35°C, l’excès énantiomérique n’est plus
que de 93 % mais les valeurs obtenues restent cependant supérieures à 90 % jusqu'à
la température de 60°C. A température ambiante, les deux catalyseurs fournissent le
même excès énantiomérique (Figure 103).
126
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
100
E.e. (%)
98
96
94
92
90
88
10
20
30
40
50
60
Température (°C)
E.e. avec le catalyseur 39
70
80
90
E.e. avec le catalyseur 40
Figure 104 : Graphique des excès énantiomériques obtenus à différentes
températures au moyen des catalyseurs 39 et 40 pour la FDOPA 1
Dans le cas de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1 (Figure 104), la différence entre
les deux catalyseurs est moins marquée que dans le cas de la FTYR 2. En effet avec
ces deux catalyseurs, les excès enantiomériques obtenus similaires à 20°C (97 %) et
à 35°C (95,5 %). Cependant à 75°C, l’excès énantiomérique est supérieur à 93 %
avec le catalyseur diphénique 40 et n’est plus que de 90 % avec le catalyseur dérivé
de la cinchonidine 39.
Dans les deux cas, nous pouvons remarquer que le catalyseur diphénique 40
possède une efficacité remarquable. En effet, les excès énantiomériques avec ce
catalyseur sont supérieurs à 94 % jusqu’à 65°C.
4.3.3.3
Influence du solvant de la réaction
Afin de faciliter l’étape d’évaporation lors de l’automatisation de la
synthèse, la réaction d’alkylation en présence du catalyseur diphénique 40 a été
évaluée dans divers solvants (éther diéthylique, dichlorométhane, éther méthyle tertbutylique, éther diisopropylique, 1,2-dichloroéthane, éther méthyl cyclopentylique,
toluène et xylène). Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 21.
127
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Entrée
Solvant
Point
d’ébullition
(°C)
E.e.
FTYR
(%)
E.e.
FDOPA
(%)
1
Ether diéthylique
35
-
97
2
Dichlorométhane
40
73
51
3
Ether méthyle tert-butylique
55
97
97
4
Ether diisopropylique
68
97
98
5
1,2-dichloroéthane
83
67
47
6
Ether méthyle
cyclopentylique
106
96
98
7
Toluène
115
97
97
8
Xylènes
138
98
-
Tableau 21 : Excès énantiomériques obtenus
dans différents solvants en présence du catalyseur 40
De ce tableau, il apparait que l’utilisation des solvants chlorés (Entrées 2 et
5) est à proscrire car ils fournissent dans tous les cas des excès énantiomériques
inférieurs à 75 %. Les solvants éthérés (Entrées 1, 3, 4 et 6) et aromatiques (Entrées
7 et 8) fournissent d’excellents excès énantiomérique (> 96 %). Ces données
signifient que le toluène pourrait être avantageusement remplacé par un de ces éthers
possédant un point d’ébullition plus faible.
4.3.3.4
Essais avec les bases organiques
Nous avons également envisagé le remplacement de la solution d’hydroxyde
de potassium par une base forte soluble en milieu organique de type phosphazène.
Les phosphazènes (Figure 105) suivants ont été testés:



2-tert-butylimino-2-diéthylamino-1,3-diméthylperhydro1,3,2diazaphosphorine (BEMP),
tétramethyl(tris(diméthylamino)phosphoranylidène)phosphorictriamidéthyl-imine (P2Et),
tert-butylimino-tri(pyrrolidino)phosphorane (BTPP).
128
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 105 : Structures des bases
organiques BEMP, P2Et et BTPP
Les résultats obtenus lors de l’alkylation de la base de Schiff 19 par
l’halogénure de 2-[18F]fluoro-4-méthoxybenzyle 24 en présence du catalyseur 40
dans le toluène sont repris dans le tableau 22. Dans cette réaction, le phosphazène
était en léger excès par rapport à la base de Schiff 19 (1.5 équivalents).
Temps de réaction
T° (°C) E.e. (%)
(min)
Base
pKa (ACN)
BEMP
27,6
> 20
RT
ND
BTPP
28,4
> 20
RT
ND
P2Et
32,9
> 15
0
94
P2Et
32,9
5
RT
55
Tableau 22 : Excès énantiomérique en FTYR 2 avec
les différentes bases organiques (ND = non déterminé)
La réaction d’alkylation est très lente lorsque le BEMP ou le BTPP sont
utilisés comme base. Le P2Et, une base plus forte que les deux précédentes a dès lors
été utilisée. A température ambiante, avec cette base, l’alkylation est complète en 5
minutes mais les excès énantiomériques (55 %) sont décevants. Lorsque la réaction
est réalisée à 0°C dans le toluène, l’excès énantiomérique est supérieur à 94 %.
Cependant, la cinétique de la réaction est fortement ralentie (tréaction > 15 minutes).
Vu les résultats mitigés obtenus, cette approche n’as pas été approfondie.
4.3.4 Catalyseurs chiraux : résumé
L’alkylation énantiosélective de la base de Schiff 19 par les halogénures de
benzyles marqués au fluor-18 peut désormais être réalisée à température ambiante
grâce à l’utilisation de deux catalyseurs par transfert de phase synthétisés au cours
de ce travail (39 et 40) (Figure 106).
129
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 106 : Structures des catalyseurs
synthétisés dans le cadre de ce travail
A température ambiante, les excès énantiomériques pour la 6-[18F]fluoro-LDOPA 1, la 2-[18F]fluoro-L-tyrosine 2 et la 4-[18F]fluoro-L-phénylalanine 3 sont
supérieurs à 95 % (Tableau 23).
Catalyseur
Base
Excès énantiomérique (%)
FDOPA FTYR 4-FPhe
39
KOH 9M
96
97
/
40
KOH 9M
97
97
95
Tableau 23 : Excès énantiomériques pour la
FDOPA 1, la FTYR 2 et la 4-FPhe 3
en présence des catalyseurs 39 et 40
La synthèse du catalyseur 39 est relativement simple puisqu’elle implique
seulement 3 étapes (hydrogénation, quaternisation et protection sous forme d’éther
benzylique de la fonction alcool) au départ de de la cinchonidine 21. Le rendement
de cette synthèse est de 25 % Ce catalyseur donne d’excellents excès
énantiomériques à température ambiante (> 96 %) mais une faible élévation de la
température fait vite chuter celui-ci. Par exemple dans le cas de la 2-[18F]fluoro-Ltyrosine 2, lorsque la réaction d’alkylation est réalisée à 30°C, l’excès
énantiomérique chute à 93 % et à 95,5 % dans le cas de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1.
D’autre part, la synthèse du catalyseur diphénique 40 est nettement plus
complexe à mettre en œuvre puisqu’elle nécessite de nombreuses étapes (> 10) au
départ de l’acide 3,4,5-triméthoxybenzoïque 46. De plus, sa préparation inclut une
étape de résolution de l’acide 4,4’,5,5’,6,6’-hexaméthoxydiphényl-2,2’dicarboxylique 43 au moyen de quinidine ce qui entraine une perte de 50 % en
diacide sous forme du mauvais énantiomère. De plus, le rendement au départ de
130
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
l’acide 3,4,5-triméthoxybenzoïque 46 n’est que de 4 %. Cependant, ce catalyseur est
redoutablement efficace à température ambiante mais également à des températures
plus élevées. A 80°C, l’excès énantiomérique est encore de 91 % pour la 2[18F]fluoro-L-tyrosine 2 et à 73°C celui de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1 est de 93 %.
De plus son utilisation est compatible avec le toluène ou de nombreux solvants du
type éther.
4.4
Groupements protecteurs
4.4.1 Généralités et choix des groupements protecteurs
Dans la littérature, l’élimination des groupements éthers méthyliques,
couramment présents sur les précurseurs utilisés pour la synthèse de la 6-[18F]fluoroL-DOPA 1 et de la 2-[18F]fluoro-L-tyrosine 2 requiert l’utilisation d’acide fort
concentré et de hautes températures (180°C) durant 20 minutes [160, 201]. Des
précurseurs possédant sur la(les) fonction(s) phénol(s) des groupements protecteurs
plus labile(s) permettrai(en)t de réduire le temps de synthèse et donc d’augmenter,
en fin de processus, l’activité disponible en acides aminés marqués au fluor-18.
Dans cette partie, nous avons donc évalué la possibilité de remplacer les
groupements méthoxy par d’autres groupements protecteurs à priori plus faciles à
éliminer. Le choix de ceux-ci a été réalisé sur base des considérations suivantes. Ils
devront :




Etre stables dans les conditions basiques du marquage et de l’alkylation
Résister aux conditions réductrices lors de l’utilisation du borohydrure de
sodium
Etre insensibles aux conditions acides mise en œuvre lors de l’halogénation
de l’alcool benzylique
Etre hydrolysables dans des conditions douces (acide dilué, température
modérée, …)
De plus, la réaction devra être rapide (< 5 minutes) et quantitative (> 95 %) et
générer le moins possible de produits secondaires facilement éliminables.
Sur base de ces contraintes, un certain nombre de groupements généralement
utilisé pour la protection d’une fonction phénol ont été sélectionnés. Les principaux
groupements étudiés sont repris dans le tableau 24. Dans celui-ci figure également
les conditions de déprotection généralement utilisées. Dans les structures présentées,
le groupement R représente le groupement partant ( R = NMe3+ ou NO2).
131
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Nom
structure
Déprotection
Référence
10% Pd/C,
HCO2NH4,
MeOH, reflux
Ether
ou
allylique
NaI,
[202,
203]
DMSO,
130°C 3h
SiCl4, NaI
Ether
ou
isopropylique
TiCl4, CH2Cl2,
0°C
[204,
205]
H2, Pd/C
Ether
Ou
benzylique
TiCl4, dioxane,
reflux
[206-208]
CF3CO2H,
CH2Cl2
Ether
ou
4-méthoxybenzylique
[209-211]
Ce(TfO)3
CeCl3
MeOH
Ether
Résine Dowex
(H+)
Benzyloxyméthylique
(BOM)
[212,
213]
HCl,ACN, RT
HBr 48% AcOH,
Ether
70°C,
cyclopentylique
2h
132
[214,
215]
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Ether
CF3CO2H
9méthylanthracénique
0°C,
Nom
[216,
217]
DCM, 10 min
structure
Déprotection
Référence
HCl (aq)
ou
K2CO3
Ester
DMF, reflux
benzoïque
Ou
[218-221]
PhSK
MeOH/THF,
reflux
HCl 3N
4,5-dicarboéthoxy
Reflux
méthylènedioxy
[222]
2,5h
H2 Pd/C
Diphénylbenzo[d][1,3]
THF
dioxole-5carbaldéhyde
Ou
[223,
224]
AcOH(aq)
reflux
Tableau 24 : Groupements protecteurs envisagés
pour remplacer les groupements éthers méthyliques
Un certain nombres de ces précurseurs potentiellement utilisables pour la
radiosynthèse de la 2-[18F]fluoro-L-tyrosine 2 et de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1 ont
été préparés. Les résultats présentés dans cette section ont été obtenus avec l’aide
d’étudiants ayant effectués leurs stages de fin d’études au Centre de Recherches du
Cyclotron [225, 226]. Deux approches différentes ont été mises en œuvre pour la
préparation des substrats de marquages. La première concerne les sels
d’ammoniums quaternaires précurseurs de la FTYR 2 et la seconde les dérivés nitrés
utilisés au départ de la radiosynthèse de la FDOPA 1.
133
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.4.2 Stratégie de synthèse des précurseurs de la FTYR 2
La stratégie mise au point pour synthétiser les précurseurs de marquage de la
2-[ F]fluoro-L-tyrosine 2 est présentée dans la figure suivante (Figure 107).
18
Figure 107 : Schéma de synthèse des
nouveaux précurseurs de la FTYR 2
Cette approche est relativement simple pour préparer les sels d’ammonium
quaternaire (C, Figure 107). Elle consiste à réaliser la substitution nucléophile d’un
dérivé fluoré (A, Figure 107), par une amine secondaire et ensuite de quaterniser
cette fonction comme précédemment décrit par Damhaut et al. en 1997 [227]. Si la
fonction phénol du précurseur fluoré 52 est libre, sa protection au moyen de divers
groupements protecteurs peut être entreprise. Le composé A (Figure 107) servira
d’intermédiaire réactionnel pour la préparation des divers sels d’ammoniums
quaternaires (C, Figure 107) et de référence froide pour valider les synthèses
radioactives. Le dérivé fluoré A est converti en amine tertiaire (B, Figure 107) avec
de la diméthylamine générée in situ au départ chlorhydrate de diméthylamine et de
carbonate de potassium ajouté par petites portions au milieu réactionnel. Après la
conversion complète du dérivé fluoré, le milieu réactionnel est dilué avec une
solution aqueuse de carbonate de potassium et la phase organique extraite au moyen
d’un solvant organique approprié. Après purification, l’amine tertiaire (B, Figure
107)
est
quaternisée
dans
le
dichlorométhane
au
moyen
de
trifluorométhanesulfonate de méthyle. Généralement, le sel d’ammonium
quaternaire (C, Figure 107) précipite dans le milieu réactionnel et est récupéré par
simple filtration. Cette stratégie de synthèse est identique pour tous les sels
d’ammoniums préparés (C, Figure 107) et dès lors dans la suite de ce travail, seuls
les points les plus importants de la synthèse seront abordés dans les paragraphes cidessous.
134
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Sur base de cette approche, divers précurseurs potentiellement utilisables
pour la synthèse de la FTYR 2 ont été préparés. Ces composés sont décrits dans les
paragraphes suivants
4.4.2.1
Ether allylique
Dans un premier temps, nous avons réalisé la protection de la fonction
phénol sous forme d’éther allylique (Figure 108).
Figure 108 : Préparation du
4-allyloxy-2-fluorobenzaldéhyde 53
Le composé 53 a été obtenu par réaction entre le 2-fluoro-4hydroxybenzaldéhyde 52 et le bromure d’allyle (Figure 108) sur base d’une méthode
décrite pour un composé apparenté [228]. La synthèse a été réalisée par catalyse par
transfert de phase. Le milieu réactionnel est composé d’une phase organique
(dichlorométhane) contenant le phénol et le dérivé bromé et d’une phase aqueuse
contenant l’hydroxyde de sodium. Le transfert des réactifs entre les deux phases est
réalisé au moyen du bromure de tétrabutylammonium. Après 4 heures de synthèse,
le 4-allyloxy-2-fluorobenzaldéhyde 53 a été obtenu avec un excellent rendement
(91 %).
L’analyse par spectrométrie de masse (ESI-MS) montre un pic de m/z = 181
correspondant à la masse attendue [M+1]+. La RMN du proton montre que le signal
du proton CH de la fonction allyle est bien présent à 6,03 ppm. La structure de 53 a
également été confirmée par la RMN du carbone-13.
Figure 109 : Synthèse du 2-N,N-diméthylamino4-allyloxybenzaldéhyde 54
Dans une seconde étape, le dérivé fluoré 53 a été converti en amine tertiaire
avec de la diméthylamine (Figue 109). Plusieurs ajouts de carbonate de potassium et
135
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
de chlorhydrate de diméthylamine se sont avérés nécessaires pour convertir
complétement le composé 53 en 54. Après refroidissement, le milieu réactionnel a
été dilué avec une solution aqueuse de carbonate de potassium et l’amine tertiaire 54
extraite avec de l’éther diéthylique. Après évaporation, l’huile orange obtenue a été
purifiée sur colonne de silice et le 4-allyloxy-2-N,N-diméthylaminobenzaldéhyde 54
récupéré sous forme d’une huile jaune orange. Le rendement de cette étape est de
79 %.
En masse (ESI-MS), un signal m/z de 206 correspondant à la masse de
l’amine + 1 proton ([M+H]+) est observé. Le spectre RMN 1H montre le signal
caractéristique des 6 protons présents sur l’amine (2,9 ppm). En RMN du carbone13, le signal du carbone lié à l’amine est présent et le couplage C-F à disparu.
Figure 110 : Quaternisation
de l'amine tertiaire 54
La dernière étape consiste à quaterniser l’amine tertiaire 54. La réaction
procède dans le dichlorométhane à 0°C au moyen de trifluorométhanesulfonate de
méthyle (Figure 110). La solution passe progressivement du jaune à l’orange puis au
brun et un précipité apparait. Celui-ci est récupéré par filtration. Le solide obtenu a
été purifié par lavage avec du dichlorométhane et de l’éther diéthylique jusqu'à
l’obtention d’un solide blanc.
Le trifluorométhanesulfonate de 5-(allyloxy)-2-formyl-N,N,N-trimethyl
benzenaminium correspondant 55 a été obtenu avec un rendement de 22 %. L’ESIMS montre un signal à m/z égal à 220. Celui-ci correspond à l’ammonium ([MCF3SO3]+).
La comparaison des données RMN 1H et
l’ammonium montre que :


C de l’amine tertiaire et de
13
Le signal présent à 2,9 ppm correspondant aux 6 protons méthyliques de 54
à disparu et un nouveau signal correspondant aux 9 protons méthyliques de
55 est apparu à 3.74 ppm.
Le signal correspondant au 2 carbones méthyliques liés à l’amine 54 a été
remplacé par un signal à 57 ppm correspondant aux 3 carbones méthyliques
de l’amine quaternisée 55.
136
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________

4.4.2.2
Malheureusement, le quadruplet du au couplage carbone fluor du contre-ion
trifluorométhanesulfonate du sel n’est pas visible.
Ether isopropylique
Le deuxième groupement protecteur étudié est l’éther isopropylique.
Figure 111 : Préparation du
2-fluoro-4-isopropoxybenzaldéhyde 56
La
méthode
de
synthèse
du
composé
56
(2-fluoro-4isopropoxybenzaldéhyde) est identique à celle mise en œuvre pour préparer le
composé éther allylique 53 (Figure 111). Dans ce cas, l’éther 56 a été obtenu avec
un rendement de 74 % sous forme d’une huile jaune.
L’analyse par spectrométrie de masse (GC-MS) montre un pic parent de
masse 182 conforme à la masse attendue pour cette molécule. Les données RMN
proton et carbone du composé 56 sont en accord avec la structure attendue. Le
proton présent sur le carbone tertiaire du groupement isopropyle est visible à 4,42
ppm.
Figure 112 : Préparation du sel d'ammonium
quaternaire 58 au départ du dérivé fluoré 56
Le composé fluoré 56 a ensuite été converti en amine tertiaire et le 2-N,Ndiméthylamino-4-isopropoxybenzaldéhyde 57 obtenu sous forme d’une huile jaune
avec un rendement de 79 % (Figure 112). L’analyse GC-MS fournit pour le
composé 57 un pic parent de masse 207 correspondant à la masse attendue pour ce
produit, ce que confirme les analyses RMN 1H et 13C.
La dernière étape de quaternisation de l’amine tertiaire 57 s’est avérée
problématique (Figure 112). Il n’a pas été possible d’obtenir un solide blanc. Malgré
137
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
les nombreux lavages à l’éther et au dichlorométhane réalisés notre composé reste
coloré en rose. Une analyse RMN 1H confirme qu’une impureté non identifiée est
bien présente dans notre sel d’ammonium quaternaire 59.
Un deuxième essai de quaternisation réalisé dans l’éther diéthylique à -20°C
s’est avéré tout aussi difficile A la fin de l’ajout de l’agent alkylant, un fin précipité
est apparu. Après quelques heures, ce précipité a été récupéré par filtration. Le
solide récolté est également coloré en rose. Plusieurs tentatives de purification
(recristallisation et extraction liquide/liquide) ont été réalisées sans succès.
4.4.2.3
Ether benzylique
Un autre groupement intéressant à introduire est le groupement éther
benzylique. La protection a été réalisée au moyen de bromure de benzyle par
catalyse de transfert de phase. La préparation du dérivé fluoré est inspirée de la
littérature [229] (Figure 113).
Figure 113 : Synthèse du
4-benzyloxy-2-fluorobenzaldéhyde 59
L’analyse TLC montre que le dérivé phénolique 52 est entièrement
consommé après 24 heures. Le composé 59 protégé a été extrait du milieu
réactionnel et purifié par recristallisation (éther diéthylique/hexane). Le 4benzyloxy-2-fluorobenzaldéhyde 59 a été obtenu sous forme d’un solide blanc avec
un rendement de 89 %.
L’analyse GC-MS du seul pic présent à 3,4 minutes a une masse de 230
conforme à la masse attendue pour le produit. Les analyses RMN 1H et 13C valident
ce résultat. La présence du groupement benzylique sur le dérivé aldéhydique est
confirmée par la présence sur le spectre RMN 1H de 5 protons aromatiques (7,856,7) et les 2 protons benzyliques (5,13 ppm).
138
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 114 : Préparation du
sel d’ammonium quaternaire 61
Ensuite, le dérivé fluoré 59 a été converti en 4-benzyloxy-2-N,Ndiméthylaminobenzaldéhyde 60 comme déjà décrit précédemment (Figure 114). Le
solide orange 60 a été récupéré avec un rendement de 76 %. L’analyse ESI-MS
fournit une masse de m/z de 256 ce qui est la masse attendue pour l’amine
secondaire ([M+H]+). Les protons visible en RMN 2,9 ppm correspondent aux
protons de l’amine. La RMN 13C confirme la disparition des couplages carbone /
fluor et l’apparition d’un signal à 45 ppm correspondant aux méthyles présents sur
l’amine 60.
Finalement, l’amine tertiaire 60 a été quaternisée à 0°C avec du
trifluorométhanesulfonate de méthyle dans un mélange dichlorométhane / éther
diéthylique (80/20) (Figure 114). Au cours de la synthèse, la coloration de la
solution passe du jaune orange au rouge. Un précipité apparait après 2 heures de
réaction. Celui-ci a été extrait du milieu réactionnel avec de l’eau. Après
évaporation, le trifluorométhanesulfonate de de 5-(benzyloxy)-2-formyl-N,N,Ntrimethylbenzenaminium 61 est obtenu sous forme d’un solide rose pâle. Le
rendement de cette étape est de 34 %. La masse de 270 obtenue en ESI-MS
correspond à celles attendue pour le composé 61. Les données RMN 1H et 13C
confirment également la structure du produit.
4.4.2.4
Ether 4-méthoxybenzylique
Ce groupement protecteur est fort semblable au dérivé benzylique
préalablement cité (59-61). Il possède un avantage majeur, il peut facilement être
retiré avec de l’acide trifluoroacétique à température ambiante.
139
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 115 : Préparation du phénol protégé
sous forme d'éther 4-méthoxybenzylique 62
Le groupement protecteur a été introduit sur le benzaldéhyde 52 par
réaction de ce dernier avec le bromure de 4-méthoxybenzyle (Figure 115). La
synthèse a été réalisée à reflux dans l’acétone selon un mode opératoire adapté de la
littérature [209]. L’analyse TLC (éther de pétrole (40 - 60) / acétate d’éthyle 50 / 50)
de la réaction montre l’apparition d’un nouveau composé (Rf = 0,76). Une analyse
GC-MS réalisée sur le brut de réaction fournit une masse de 260 pour le composé
élué à 9,6 min. La masse obtenue est conforme à celle attendue [M]+. Après réaction,
le solvant a été évaporé et le résidu repris dans de l’eau. Le composé 62 a été extrait
au moyen d’éther diéthylique. Après évaporation le 2-fluoro-4-(4méthoxybenzyloxy) benzaldéhyde 62 a été récupéré sous forme d’un solide jaune
avec un rendement de 89 %. Par rapport au spectre RMN 1H de 52, 4 protons
aromatiques supplémentaires à 7,36 et 6,95 ppm sont observés. Ils se présentent sous
la forme de deux doublets avec un couplage de 8,3Hz. Le signal correspondant aux
protons benzyliques (5,05 ppm) et celui correspondant aux protons du groupement
méthyle (3,83 ppm) sont également présents. La RMN carbone-13 confirme la
structure.
Figure 116 : Préparation
du sel d’ammonium 64
L’étape suivante consiste à transformé le dérivé fluoré 62 en 2-N,Ndiméthylamino-4-(4-méthoxybenzyloxy)benzaldéhyde 63 selon la méthode décrite
ci-dessus (Figure 116). Un solide jaune est obtenu avec un rendement de 95 %. Une
analyse ESI-MS présente un pic majoritaire de m/z = 286 ce qui correspond à la
140
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
masse de l’amine tertiaire ([M+H]+). En RMN 1H, les 6 protons correspondants au
groupement méthyles présent sur l’azote de l’amine tertiaire 63 sont observés sous la
forme d’un singulet à 2,9 ppm. L’analyse du spectre RMN carbone-13 confirme la
structure du composé.
L’essai de quaternisation de l’amine tertiaire 63 a été réalisé au moyen de
trifluorométhanesulfonate de méthyle dans un mélange dichlorométhane / éther
diéthylique (Figure 116). Durant cette réaction, aucun précipité n’est apparu. Une
analyse par TLC sur le milieu réactionnel indique que l’entièreté de l’amine 63 a été
consommée mais une analyse en ESI-MS montre que le composé attendu 64 n’est
pas dans le milieu réactionnel. Malgré de nombreuses tentatives en modifiant les
conditions de réactions (température, solvant, temps de réaction), le sel
d’ammonium quaternaire 64 n’a pas pu être obtenu.
4.4.2.5
Ether benzyloxyméthylique (BOM)
Ce groupement protecteur est de la même famille que les éthers MEM et
MOM. La synthèse présentée ici est adaptée d’un mode opératoire trouvé dans la
littérature [230]. Le groupement BOM est introduit par réaction entre le chlorure de
benzyloxyméthane et le phénol 52 comme indiqué dans la figure ci-dessous (Figure
117).
Figure 117 : Synthèse du dérivé fluoré
protégé par un groupement BOM 65
Le 4-(benzyloxyméthoxy)-2-fluorobenzaldéhyde 65 a été récupéré après
purification sur colonne de silice sous forme d’une huile incolore avec un rendement
de 77 %. Sur le spectre RMN proton, le signal correspondant aux 5 hydrogènes
présents sur le noyau aromatique benzylique est présent sous forme d’un multiplet à
7,32 ppm. Les protons benzyliques et les protons méthyléniques situés entre les deux
atomes d’oxygène sont présents à 5,3 ppm et 4,73 ppm. Les protons du noyau
aromatique fluoré sont observés respectivement à 7,8, 6,9 et 6,84 ppm. La structure
a également été confirmée par RMN du carbone.
141
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 118: Préparation du précurseur 67
au départ du dérivé fluoré 65
La synthèse du 4-(benzyloxyméthoxy)-2-fluorobenzaldéhyde 66 en 4(benzyloxyméthoxy)-2-(N,N-diméthylamino)benzaldéhyde 65 n’a pas posé de
problèmes particuliers (Figure 118). Le composé 66 se présente sous forme d’une
huile jaune. Le rendement de cette réaction est de 79 %.
Malgré de nombreux autres essais (solvants, température, quantité de
réactif), le sel d’ammonium quaternaire 67 n’a pas pu être obtenu.
4.4.2.6
Ether cyclopentylique
La synthèse du 4-cyclopentoxy-2-fluorobenzaldéhyde 68 a été réalisée dans
le N,N-diméthylformamide en présence de bromure de cyclopentyle et de carbonate
de potassium selon un mode opératoire décrit dans la littérature [214, 215] (Figure
119).
Figure 119 : Protection du phénol 52
sous forme d'éther cyclopentylique
Après 1 heure de réaction, le milieu réactionnel a été dilué avec une solution
aqueuse de carbonate de potassium et le dérivé fluoré 68 extrait au dichlorométhane.
Après évaporation du dichlorométhane, le résidu a été purifié sur colonne de silice.
Le composé 68 a été récupéré sous forme d’une huile jaune avec un rendement de
84 %.
La synthèse a également être réalisée par PTC comme décrit pour le 4allyloxy-2-fluorobenzaldéhyde 53 (Figure 120).
142
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 120 : Synthèse du 4-cyclopentoxy-2-fluorobenzaldéhyde 68 par PTC
Dans ce cas, 24 heures de réaction se sont avérés nécessaires pour
consommer l’entièreté du 2-fluoro-4-hydroxybenzaldéhyde 52. Après extraction
liquide/liquide du composé 68 en phase organique et évaporation du
dichlorométhane, le résidu a été purifié sur colonne de silice. Après celle-ci, le
rendement est de 88 %.
Les deux méthodes décrites ci-dessus fournissent des rendements élevés. La
première approche est rapide mais nécessite de travailler à 80°C. Elle nécessite
également l’élimination du DMF avant la chromatographie. La deuxième méthode
procède à température ambiante et ne nécessite pas de surveillance; par contre la
réaction est plus longue. Dans les deux cas, le produit obtenu est pur. en RMN du
proton, les protons du groupement cyclopentyle sont clairement visibles. Les 8
protons correspondant aux 4 méthylènes sont rassemblés dans un massif entre 2,02
ppm et 1,44 ppm. L’hydrogène présent sur le carbone tertiaire du groupement
cyclopentyle apparait sous forme d’un multiplet à 4,75 ppm.
La substitution nucléophile du fluor par la diméthylamine fournit l’amine
tertiaire 69 avec un rendement de 90 % (Figure 121). Le 4-cyclopentoxy-2-(N,Ndiméthylamino)benzaldéhyde 69 se présente sous la forme d’une huile jaune. Le
produit a été caractérisé en RMN 1H et 13C.
Figure 121 : Préparation et
quaternisation de l'amine tertiaire 69
La dernière étape de quaternisation a été réalisée avec du
trifluorométhanesulfonate de méthyle dans le dichlorométhane à 0°C (Figure 121).
Après plusieurs heures, aucun précipité n’est visible. Une extraction en phase
143
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
aqueuse a permis d’obtenir une huile jaune orange qui après trituration avec de
l’éther diéthylique donne un solide blanc jaune. Malheureusement, la quantité
obtenue était trop faible que pour réaliser des analyses et confirmer la présence de
l’ammonium quaternaire 70.
4.4.2.7
Ether 9-méthylanthracénique
La préparation du composé fluoré 71 (Figure 122) a été réalisée selon les
indications trouvées dans la littérature [217].
Figure 122 : Préparation
du dérivé fluoré 71
La réaction procède à température ambiante dans le DMF. A la fin de la
réaction, le milieu réactionnel a été dilué avec une solution aqueuse de carbonate de
potassium et le composé 71 extrait au dichlorométhane. Le résidu obtenu après
évaporation fournit après recristallisation (dichlorométhane/hexane) le 4-(anthracèn9-méthyloxy)-2-fluorobenzaldéhyde 71 sous forme d’un solide jaune. Le rendement
est de 79 %. La structure a été confirmée par RMN (1H et 13C)
L’amine tertiaire 72 a été obtenue selon la procédure déjà décrite (Figure
123).
Figure 123 : Préparation du précurseur 73
au départ du dérivé fluoré 71
Le brut de la réaction d’amination a été purifié par recristallisation. Celui-ci
a été solubilisé dans le dichlorométhane à reflux et l’ajout de n-hexane à la solution
144
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
a permis de précipiter le 4-(anthracèn-9-méthyloxy)-2-(N,N-diméthylamino)
benzaldéhyde 72. Après filtration, un solide jaune a été obtenu avec un rendement
de 53 %. Les signaux correspondant aux 2 groupements méthyles de la fonction
amine sont visibles en RMN du proton (2,9 ppm) et en RMN du carbone (45,4 ppm).
Le reste de la structure du composé est confirmé par RMN 1H et 13C.
La quaternisation de l’amine tertiaire 72 a été réalisée (Figure 123).
Malheureusement, l’ammonium quaternaire 73 n’a pas été obtenu.
4.4.2.8
Résumé de la synthèse des précurseurs ammoniums quaternaires de la
FTYR 2
Le tableau 25 résume les rendements obtenus lors de chaque étape pour ces
différents composés.
Rendements (%) (Figure 107)
Groupements protecteurs (PG =)
Etape 1
R1 = F
Etape 2
R1 = NMe2
Etape 3
R1 = NMe3+
Global
Ether allylique
91
79
22
16
Ether isopropylique
74
79
*
*
Ether benzylique
89
76
34
23
Ether 4-méthoxybenzylique
89
95
/
/
Ether benzyloxyméthylique
77
79
/
/
Ether cyclopentylique
86
90
/
/
Ether 9-méthylanthracénique
79
53
/
/
Tableau 25 : Rendements des intermédiaires de
synthèse des précurseurs de la FTYR 2
De ce tableau, il ressort qu’il a été possible d’introduire les différents
groupements protecteurs sur le 2-fluoro-4-hydroxybenzaldéhyde 52. Il en est de
même pour la synthèse de l’amine tertiaire. Par contre la réaction de quaternisation
de cette amine au moyen du trifluorométhanesulfonate de méthyle s’est avérée
généralement difficile. Seul 3 précurseurs ont pu être synthétisés : le
trifluorométhanesulfonate
de
2-formyl-5-isopropoxy-N,N,N-trimethyl
benzenaminium 58, le trifluorométhanesulfonate de 5-(allyloxy)-2-formyl-N,N,Ntrimethylbenzenaminium 55 et le trifluorométhanesulfonate de 5-(benzyloxy)-2-
145
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
formyl-N,N,N-trimethylbenzenaminium 61. Le trifluorométhanesulfonate de 2formyl-5-isopropoxy-N,N,N-trimethylbenzenaminium 59 a été obtenu mais sa
pureté n’est pas suffisante pour déterminer le rendement de la synthèse.
Récemment, de nouvelles conditions ont été mises au point au Centre de
Recherches du Cyclotron pour la quaternisation du 2-N,Ndiméthylamino-4,5diméthoxybenzaldéhyde afin d’obtenir le précurseur de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1.
Dans ce cas, la réaction est réalisée à température ambiante dans l’acétate d’éthyle et
la solution doit être suffisamment diluée (0,1M). De plus, l’agent de méthylation est
ajouté en léger défaut (0,8 équivalent). Malheureusement, cette technique n’a pas pu
être testée sur les composés préparés au cours de ce travail.
4.4.3 Evaluation de la synthèse radiochimique de la FTYR 1 au départ de ces
nouveaux précurseurs
Ces nouveaux précurseurs dont la fonction phénol est protégée soit sous
forme d’éther allylique 55, d’éther isopropylique 58 ou d’éther benzylique 62 ont été
mis en réaction pour évaluer la radiosynthèse de la FTYR 2 (Figure 124).
Figure 124 : Synthèse de la
FTYR 2 au départ de 55/58/61
Chacune des étapes de la synthèse reprise ci-dessus (Figure 124) a été
réalisée séparément (marquage, réduction/halogénation, alkylation et hydrolyse).
Elles ont été si possible optimisées afin d’obtenir le rendement le plus élevé
possible. Tous les intermédiaires de cette synthèse ([18F]fluorobenzaldéhyde,
halogénure de [18F]fluorobenzyle, produit d’alkylation) ont été identifiés par
146
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
comparaison avec les temps de rétentions (HPLC) et les Rf (TLC) des différentes
références froides (fluor-19).
4.4.3.1
Synthèse radiochimique au départ du précurseur allylique 55
Le substrat de marquage 55 protégé sous forme d’éther allylique a été
obtenu en très faible quantité. De ce fait, peu d’essais de radiosynthèse (Figure 125)
ont pu être réalisés.
Figure 125 : Préparation de la FTYR
racémique 2 au départ du précurseur 55
Le rendement de marquage en 4-allyloxy-2-[18F]fluorobenzaldéhyde 74 est
de 73 % après 150 secondes de réaction à 140°C.
Le fluorobenzaldéhyde 74 a été converti en bromure de 4-allyloxy-2[18F]fluorobenzyle 75. Pour réaliser cette étape, le brut de marquage contenant
l’aldéhyde a été dilué avec de l’eau et la solution résultante passée au travers d’une
cartouche C18 préalablement conditionnée. Le composé 74 adsorbé sur la SPE a été
réduit par passage d’une solution aqueuse de borohydrure de sodium et l’alcool
[18F]fluorobenzylique correspondant converti en bromure de [18F]fluorobenzyle 75
par passage de 2 mL de HBr 48% au travers de la cartouche. Le dérivé bromé 76 a
ensuite été élué de la cartouche au moyen de toluène. Le rendement de conversion
de l’aldéhyde en dérivé bromé (réduction et halogénation) est de 73 %.
La réaction d’alkylation a été réalisée en présence de bromure de
tétrabutylammonium, de base de Schiff 19 et de 200 µL d’une solution aqueuse
d’hydroxyde de potassium (9 M). Les analyses TLC montre que l’entièreté du dérivé
halogéné n’est pas consommé et ce même après 1 h 30 de réaction. Ensuite, la
réaction d’hydrolyse a été réalisée en présence de HBr 48% à 180°C durant 20
minutes. Le tableau 26 reprend les rendements obtenus lors de chaque étape
147
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Réaction
Composé
[18F]F-
[18F]F-
marquage
74
Rendement
de l’étape (%)
Rendement
global (%)
Rf
100
73
73
0,74
(DCM)
Réduction et
halogénation
75
73
53
0,93
(90/10
DCM/EtOAC)
Alkylation
76
90
48
0,01
(DCM)
Hydrolyse
2
30
14
Tableau 26 : Rendements des différentes étapes
de la synthèse de la FTYR 2 au départ du précurseur 56
Les étapes de marquage, de réduction-halogénation et d’alkylation procèdent
avec un bon rendement. Malheureusement, le rendement de l’étape d’hydrolyse
n’est que de 30 % malgré l’utilisation d’acide bromhydrique concentré à 180°C
durant 20 minutes. Le rendement final en acide aminé est de 14 %.
Le groupement protecteur éther allylique peut aisément être retiré au moyen
d’un catalyseur organométallique métallique (Rh(PPh3)Cl, Pd(PPh3)4), d’un agent
oxydant (NBS, peroxydisulfate de tétrabutylammonium, tert-butylhydroperoxyde,
pyridinium chlorochromate, …) ou d’un acide de Lewis (TiCl 3, Ti(iPrO)4, SmI2,
BF3-Et2O, AlCl3) [201]. Comme indiqué au début de la section 4.4.1, nous
souhaitions réaliser une déprotection en milieu acide compatible avec les autres
groupements protecteurs (ester tert-butylique et imine). Pour cette raison les
différentes options proposées ci-dessus n’ont pas été envisagées dans le cadre de ce
travail.
4.4.3.2
Radiosynthèse de la FTYR au départ du précurseur 58
Le deuxième groupement protecteur étudié est l’éther isopropylique. La
synthèse au départ du trifluorométhanesulfonate de 2-formyl-5-isopropoxy-N,N,Ntrimethylbenzenaminium 58 est reprise dans la figure 126.
148
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 126 : Préparation de la
D,L-FTYR 2 au départ du précurseur 58
Le marquage a été réalisé dans le DMSO à différentes températures durant
12 minutes. Les résultats obtenus sont repris dans le tableau 27.
Température (°C) Rendement (d.c., %)
90
14
130
31
155
42
180
41
Tableau 27 : Rendement de
marquage du précurseur 58
Le meilleur rendement de marquage a été obtenu à 155°C. Au-delà de cette
température, aucune amélioration du rendement de marquage n’est observée. Le 2[18F]fluoro-4-isopropoxybenzaldéhyde 71 obtenu possède un Rf de 0,31 (DCM) et
un temps de rétention de 3,0 minutes en HPLC (75/25 ACN/eau). Ces valeurs sont
identiques à celles obtenues pour la référence froide.
Le 2-[18F]fluoro-4-isopropoxybenzaldéhyde 77 a été converti en bromure de
2-[ F]fluoro-4-isopropoxybenzyle 78. Le rendement de cette étape n’est que de
41 %.
18
Celui-ci a ensuite été utilisé pour réaliser la réaction d’alkylation. Après 10
minutes, la TLC de contrôle montre la disparition du composé bromé 78 et
l’apparition d’un nouveau composé 79.
149
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Une hydrolyse du produit obtenu après alkylation a été réalisée en présence
de 1 mL d’acide chlorhydrique 12 M à 140°C durant 5 minutes. Après purification
sur colonne semi-préparative, la 2[18F]fluorotyrosine 2 est obtenue avec un
rendement de 12 % au départ du [18F]fluorure.
Les rendements des différentes étapes de la synthèse sont repris dans le
tableau 28.
Réaction
Composé
Rendement
de
l’étape (%)
[18F]FMarquage
Réduction et
halogénation
Rendement
global (%)
[18F]F77
78
Rf
Temps de
rétention (min)
100
42
42
41
17
Alkylation
79
92
16
Hydrolyse
2
75
12
0,31
(DCM)
0,84
(DCM)
0,04
(DCM)
3,0
(75/25
ACN/H2O)
4,5
(75/25
ACN/H2O)
17,2
(75/25
ACN/H2O)
Tableau 28 : Rendements des différentes étapes
de la synthèse de la FTYR 2 au départ du précurseur 58
Le rendement de l’étape réduction et d’halogénation est faible (41 %). Pour
comparaison, dans la section 4.2 au départ d’un précurseur protégé sous forme
d’éther méthylique, le rendement de conversion du [18F]fluorobenzaldéhyde en
halogénure de [18F]fluorobenzyle est supérieure à 95 %. Une analyse des fractions
éluées de la cartouche lors de la fixation, de la réduction et de l’halogénation
permettrait de savoir si le faible rendement observé est dû à une mauvaise fixation
sur la cartouche ou alors si le groupement protecteur est partiellement hydrolysé.
Malheureusement, par manque de temps, cette analyse n’a pas pu être réalisée au
cours de ce travail.
Au niveau de la réaction d’hydrolyse, le rendement est satisfaisant (75 %)
alors que cette réaction n’a pas encore été optimisée. De nouveaux essais avec ce
précurseur devront être réalisés afin de confirmer les résultats obtenus.
150
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.4.3.3
Préparation de la FTYR 2 au départ du précurseur benzylique 61
Le dernier groupement protecteur étudié est l’éther benzylique. La
radiosynthèse de la FTYR 2 au départ de ce substrat de marquage est illustrée dans
la figure 127.
Figure 127 : Préparation de la FTYR
racémique 2 au départ du précurseur 61
Le
trifluorométhanesulfonate
de
5-(benzyloxy)-2-formyl-N,N,Ntrimethylbenzenaminium 61 a été marqué à 140°C durant 150 secondes. L’analyse
du brut de marquage indique un rendement de 77 % en 4-benzyloxy-2[18F]fluorobenzaldéhyde 80.
Au départ du [18F]fluorobenzaldéhyde 80, le bromure de 4-benzyloxy-2[18F]fluorobenzyle 81 a été obtenu avec un rendement de 76%. L’alkylation de la
base de Schiff 19 au moyen du dérivé bromé préalablement préparé est finie après 5
minutes de réaction. Le nouveau composé obtenu a été identifié comme étant le
produit d’alkylation correspondant.
La réaction d’hydrolyse a été réalisée au moyen de l’acide bromhydrique
concentré (HBr 48%) à 180°C durant 20 minutes.
Le tableau 29 reprend les rendements des différentes étapes de la synthèse.
151
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Réaction
[18F]F-
Rendement
de
Rendement
Composé
l’étape
global (%)
(%)
[18F]F-
Rf
Temps de
rétention
(min)
4,4
(70/30
ACN/H2O)
100
Marquage
80
77
77
0,85
(EtOAc)
Réduction et
halogénation
81
76
59
0,78
(DCM)
5,6
(70/30
ACN/H2O)
Alkylation
82
95
56
0,01
(DCM
14,3
(70/30
ACN/H2O)
Hydrolyse
2
35
19
Tableau 29 : Rendements des différentes étapes
de la synthèse de la FTYR 2 au départ du précurseur 62
Les étapes de marquage, de réduction-halogénation et d’alkylation procèdent
avec un excellent rendement. Malheureusement, le rendement de l’étape d’hydrolyse
n’est que de 35 % malgré les conditions dures déjà utilisée (HBr 48%, 180°C, 20
minutes) ce qui fait fortement chuter le rendement final en acide aminé.
Pour l’élimination de ce groupement protecteur d’autres méthodes de
déprotection sont décrites dans la littérature [201]:
-
-
réduction au moyen de nickel de Raney ou bien d’hydrogène et d’un
catalyseur au palladium
utilisation d’un métal réducteur tel que le lithium, le sodium, le
potassium, le magnésium, le calcium le zinc. en présence d’un
acide de Lewis (Me3SiI, Me2BBr, FeCl3, BCl3, …),
par méthode oxydative (CrO3/AcOH, ozone, NaBrO3,..)
Celles-ci ne sont cependant pas adaptées en radiochimie et n’ont dès lors pas
été envisagées dans le cadre de ce travail.
4.4.4 Stratégie générale de synthèse des précurseurs de la FDOPA 1
Vu les problèmes rencontrés lors de l’étape de quaternisation de nos amines
tertiaires, nous avons évalués la synthèse de nouveaux substrats de marquages de la
FDOPA 1 au départ d’un composé nitré. En effet, nous avons vu dans la partie
152
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
bibliographique que le groupement nitro activé par un groupement électroattracteur
(ici la fonction carbonyle) est également un bon groupement partant [121]. Une
stratégie de préparation des substrats de marquage de la 6-[18F]fluoro-L-DOPA 1 a
donc été mise au point au départ du 2-nitro-4,5-dihydroxybenzaldéhyde 83 (Figure
128).
Figure 128 : Protection du
2-nitro-4,5-dihydroxybenzaldéhyde 83
L’approche présentée ici est théoriquement plus facile à mettre en œuvre que
celles décrites pour la préparation des sels d’ammoniums car elle ne comporte
qu’une étape (Figure 128). Le catéchol 83 n’est pas disponible commercialement. Il
peut être synthétisé [231, 232] au départ du 6-nitropipéronal 7 disponible en grande
quantité à un prix abordable (Aldrich 75,5 € / 25 g). La préparation de 83 est
présentée dans la figure 129.
Figure 129 : Déprotection du 6-nitropipéronal 7
pour obtenir le 2-nitro-4,5-dihydroxybenzaldéhyde 53
La première étape consiste à ouvrir l’acétal en présence de chlorure
d’aluminium. L’éther chlorométhylique est ensuite hydrolysé à température
ambiante au moyen d’une solution d’acide bromhydrique concentré. La réaction a
été suivie par TLC (DCM/méthanol : 98/2; Rf 83 = 0,52).
Après deux jours de réaction, le diol a été extrait au moyen d’acétate
d’éthyle et le résidu obtenu après évaporation recristallisé dans l’eau. Le rendement
de cette étape de déprotection est quantitatif.
Les spectres RMN 1H et 13C obtenus sont conformes à ceux de la littérature.
Par contre le point de fusion de fusion (195,4°C) est légèrement inférieur
(littérature : 203-204°C).
153
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.4.4.1
Ether allylique
Un certain nombre de groupements protecteurs déjà décrits lors de la
synthèse des précurseurs de la FTYR 2 ont été utilisés. La fonction éther allylique a
été introduite sur le catéchol 83 (Figure 130).
Figure 130 : Préparation du
4,5-diallyloxy-2-nitrobenzaldéhyde 84
La synthèse a été réalisée dans le DMF en présence de carbonate de
potassium. L’avancement de la réaction a été suivi par TLC avec un mélange
hexane/acétate d’éthyle (70/30). Dans ces conditions, le composé protégé possède
un Rf de 0,65. A la fin de la réaction, le milieu réactionnel a été dilué avec une
solution aqueuse saturée en chlorure de sodium. Le composé organique 84 a été
extrait au moyen d’acétate d’éthyle. Après évaporation de celui-ci, le résidu a été
purifié sur colonne de silice et le 4,5-diallyloxy-2-nitrobenzaldéhyde 84 récupéré
sous forme d’un solide avec un rendement de 86 %. Le produit 84 a été analysé par
ESI-MS, RMN 1H et 13C.
Sur la RMN proton, le multiplet observé à 6,15-5,89 ppm correspond aux
deux protons CH des fonctions allyles. Les 4 protons méthyliques présents sur la
double liaison de la fonction allyle se présentent sous la forme de deux multiplets
(5,46 ppm et 5,39 ppm). Le multiplet à 4,77-4,54 ppm correspond aux 4 protons
allyliques.
4.4.4.2
Ether isopropylique
Le groupement éther isopropylique a également été introduit sur le catéchol
83 (Figure 131).
Figure 131 : Synthèse du
4,5-diisopropoxy-2-nitrobenzaldéhyde 85
154
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
La réaction a été réalisée dans l’acétone. Dans ces conditions, la réaction est
très lente. Après 1 mois, il reste encore du produit de départ.
L’acétone a été avantageusement remplacée
par du N,N-diméthyl
formamide. Le changement de solvant permet de réaliser la réaction en 2 semaines à
température ambiante. Le 4,5-diisopropoxy-2-nitrobenzaldéhyde 85 a été obtenu
sous forme de solide avec un rendement de 62 %. Les protons présents sur les
carbones tertiaires des groupements isopropyles sont visibles sur le spectre RMN 1H
à 4,69 ppm (tt, J = 12,2; 6,1 Hz). Le signal correspondant aux 4 groupements
méthyles est visible à 1,41 ppm (t, J = 6,5 Hz). La RMN 13C confirme la structure.
4.4.4.3
Ether 4-méthoxybenzylique
La synthèse a été réalisée selon un mode opératoire de la littérature [209]
(Figure 132).
Figure 132 : Obtention du
4,5-bis((4-méthoxy)benzyloxy)benzaldéhyde 86
Un solide brun a été obtenu avec un rendement de 70 %. Les analyses
spectroscopiques RMN 1H et 13C confirment la structure du 2-nitro-4,5-bis(4méthoxybenzyloxy)benzaldéhyde 86.
4.4.4.4
Ether benzyloxyméthylique
Le groupement protecteur BOM a été introduit sur le catéchol 83 comme
expliqué ci-dessous (Figure 133).
Figure 133 : Préparation du
4,5-dibenzyloxyméthoxybenzaldéhyde 87
155
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
L’avancement de la réaction a été suivi par TLC (70/30 éthers de pétrole /
acétate d’éthyle). Le nouveau composé (Rf = 0,36) a été purifié par extraction
liquide/liquide et chromatographie sur colonne de silice et une huile noire visqueuse
a été obtenue. L’analyse ESI-MS montre la présence du composé 87 (Tableau 30).
Masse (m/z)
Structure supposée
482
[M+AcO]-
422
[M-H]-
302
Perte d’un groupement BOM
Tableau 30 : ESI-MS (négative) de 87
Le rendement s’avère cependant supérieur à 100%. La présence de solvant
résiduel peut expliquer l’état huileux. Malgré une évaporation sous vide prolongée,
le produit 87 n’a pas cristallisé.
Un spectre RMN 1H a également été enregistré. Bien que les protons
caractéristiques de la molécule 87 soient présents, d’autres signaux provenant de
produits non identifiés sont visibles. Le 4,5-di(benzyloxyméthoxy)-2nitrobenzaldéhyde 87 devra à nouveau être purifier avant utilisation en
radiosynthèse.
4.4.4.5
Ether cyclopentylique
Le catéchol 83 a été protégé sous forme d’éther cyclopentylique. La
procédure appliquée est identique à celle présentée plus haut pour le groupement
BOM (Figure 134).
Figure 134 : Synthèse du composé 88
La réaction a été suivie par TLC (éthers de pétrole / acétate d’éthyle( 80/20).
Le produit 88 possède un Rf de 0,5. Il a été extrait du milieu réactionnel au moyen
d’acétate d’éthyle et le résidu obtenu après évaporation purifié sur colonne de silice.
Un solide brun-jaune a été récupéré avec un rendement de 73 %.
156
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Une analyse (ESI-MS) a été réalisée sur ce composé purifié. Les principaux
pics présents en mode négatif sont repris dans le tableau 31.
Masse (m/z) Structure supposée
378
[M+AcO]-
318
[M-H]-
Tableau 31 : ESI-MS (négative) pour 88
88 a également été contrôlé par spectroscopie RMN 1H. L’analyse montre
que le 4,5-dicyclopentoxy-2-nitrobenzaldéhyde 88 est majoritairement présent dans
l’échantillon. Cependant, des impuretés identifiées comme étant des solvants
résiduels de la synthèse (acétate d’éthyle, éthers de pétrole, DMF) sont également
présentes. Avant son utilisation en radiosynthèse, ceux-ci devront être éliminés.
4.4.4.6
Ester benzoïque
L’ester benzoïque 89 a été synthétisé selon la méthode décrite dans la
littérature [233, 234] (Figure 135).
Figure 135 : Préparation du catéchol fluoré
protégé sous forme d'ester benzoïque 82
Le résidu obtenu après acylation a été purifié par recristallisation avec de
l’acétate d’éthyle et de l’éther de pétrole (60-40). Le 4,5-dibenzoyloxy-2nitrobenzaldéhyde 89 a été récupéré sous forme d’un solide blanc. Le rendement est
de 52 %. Le tableau 32 reprend les données RMN obtenues pour ce composé 89.
157
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Déplacement (ppm) Nombre de protons attributions
10,47
1
Aldéhyde
8,3
1
1
8,06
5
2 et 3
7,62
2
5
7,43
4
4
Tableau 32 : Déplacements
RMN 1H et attributions
En RMN du carbone, les carbonyles des deux fonctions esters sont présents
à 186,6 et 186,5 ppm.
5-formyl-6-nitrobenzo[d][1,3]dioxole-2,2-dicarboxylate d’éthyle
Ce groupement protecteur fait partie de la famille des acétals. La protection
a été réalisée simultanément sur les deux fonctions phénols selon un mode
opératoire de la littérature [222].
4.4.4.7
Figure 136 : Préparation du substrat 90
Le produit 90 a été obtenu en faisant réagir dans l’acétone à température
ambiante le catéchol 83 et le 2,2-dibromomalonate de diéthyle en présence de
carbonate de potassium (Figure 136). L’avancement de la réaction a été suivi par
158
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
TLC (éthers de pétrole (40-60) / acétate d’éthyle en proportions 50/50, Rf (90) =
0,32).
Après quelques jours, le catéchol 83 est entièrement consommé. Le solvant
de la réaction a été évaporé puis le résidu repris dans l’eau. Après extraction à
l’éther et évaporation du solvant, le résidu a été purifié par chromatographie sur
colonne de silice. Les différentes analyses réalisées confirment que le solide jaune
obtenu avec un rendement de 67 %. est le 5-formyl-6-nitrobenzo[d][1,3]dioxole-2,2dicarboxylate d’éthyle 90.
Les protons CH3 des groupements éthyles se présentent sous la forme
multiplet à 6,29 ppm et les protons CH2 sous la forme d’un quadruplet à 4,38 ppm
(J= 7,04; 7,32 Hz). Le déplacement des 2 protons aromatiques et du proton
aldéhydiques sont respectivement de 7,46 ppm, 7,66 ppm et 10,28 ppm. La RMN du
carbone est également en accord avec la structure du composé 90.
4.4.4.8
Diphénylbenzo-[d]-[3,5]-dioxole-5-carbaldéhyde
Ce groupement acétal a été introduit sur le catéchol 83 selon une approche
identique à celle présentée ci-dessus (Figure 137)
Figure 137: Synthèse
du dérivé nitré 91
L’iodure de potassium ajouté dans le milieu réactionnel agit comme
catalyseur. La réaction suivie par HPLC (75/25 ACN/H2O 1 ml/min) montre
l’apparition d’un nouveau produit (Tr = 1,97 minute). Le 6-nitro-2,2diphenylbenzo[d][1,3]dioxole-5-carbaldehyde 91 est purifié par extraction
liquide/liquide et recristallisé (éther de pétrole (40-60)/éther diéthylique). Le
composé 91 est un solide blanc (rendement : 57 %). Les RMN 1H et 13C montrent
que le produit désiré a été obtenu.
159
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
4.4.4.9
Résumé de la synthèse des précurseurs nitrés de la FDOPA 2
Le tableau 33 résume les rendements obtenus pour chacun des composés
préparés ci-dessus.
Groupement protecteur
(PG =)
N°
Rendement
(%)
Ether allylique
84
86
Ether isopropylique
85
62
Ether 4-méthoxybenzylique
86
70
Ether benzyloxyméthylique
87
*
Ether cyclopentylique
88
*
Ester benzoïque
89
52
>C(CO2Et)2
90
67
>C (Ph)2
91
57
Tableau 33 : Rendement de synthèse des
précurseurs nitrés de la FDOPA 1
De ce tableau, il ressort qu’il a été possible d’introduire les différents
groupements protecteurs sur le 4,5-dihydroxy-2-nitrobenzaldéhyde 83. Les substrats
de marquage 87 et 88 devront à nouveau être purifiés avant d’être utilisés en
radiosynthèse.
4.4.5 Utilisation des dérivés nitrés pour la radiosynthèse de le 6-[18F]fluoro-LDOPA
Les nouveaux substrats de marquages nitrés dont les fonctions phénols sont
protégées soit sous forme d’éthers, d’esters ou d’acétals 84, 86, 89, 90 et 91 ont été
utilisés pour la radiosynthèse de la FDOPA 1 (Figure 138).
160
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 138 : Synthèse de la FDOPA 1 au
départ des dérivés nitrés 84, 86, 89, 90 et 91
Les différentes étapes de la synthèse reprise ci-dessus (Figure 138) ont été
réalisée séparément (marquage, réduction/halogénation, alkylation et hydrolyse) et si
possible optimisée. Chaque intermédiaire réactionnel ([18F]fluorobenzaldéhyde,
halogénure de [18F]fluorobenzyle, produit d’alkylation) a été identifié par HPLC et
par TLC.
4.4.5.1
Radiosynthèse de la FDOPA au départ du précurseur allylique 84
Le premier précurseur testé est le 4,5-diallyloxy-2-nitrobenzaldéhyde 84. La
radiosynthèse au départ de ce composé est reprise dans la figure 139.
161
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 139 : Schéma de synthèse de la
FDOPA 1 au départ du dérivé nitré 84
Le marquage a été réalisé dans le DMSO à 140°C durant 20 minutes. Dans
ces conditions, le rendement corrigé en 4,5-diallyloxy-2-[18F]fluorobenzaldéhyde 92
est de 28 %.
Le [18F]fluorobenzaldéhyde a été converti en bromure de 4,5-diallyloxy-2[18F]fluorobenzyle 93 selon le mode opératoire explicité dans la section 4.2
consacrée à la préparation des halogénures de [18F]fluorobenzyle. Le rendement de
cette étape est de 28 %.
La réaction d’alkylation a été réalisée dans le toluène en présence de
catalyseur par transfert de phase (bromure de tétrabutylammonium), de la base de
Schiff 19 et d’hydroxyde de potassium en solution aqueuse. Après 10 minutes de
réaction, le milieu brut de réaction a été analysé par HPLC (70/30 ACN/eau). Un
nouveau composé possédant un temps de rétention de 13,9 minutes a été identifié
comme étant le produit d’alkylation. Le dérivé bromé est encore présent dans le
milieu réactionnel. Après 1h30 de réaction, il reste encore 6 % de dérivé bromé
(TLC) dans le milieu réactionnel.
Les rendements des différentes étapes de la synthèse réalisées au départ du
précurseur 84 sont repris dans le tableau 34.
162
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Réaction
Composé
[18F]F-
[18F]F-
Marquage
Réduction et
halogénation
92
93
Alkylation
94
Hydrolyse
1
Rendement
de
l’étape (%)
Rf
Temps de
rétention
(min)
28
0,74
(DCM/EtOAc
90/10)
3,5
(ACN/H2O
70/30)
8
0,91
(DCM/EtOAc
90/10)
5,1
(ACN/H2O
70/30)
Rendement
global (%)
100
28
28
94
7
13,9
(ACN/H2O
70/30)
Tableau 34 : Rendements radiochimiques (d.c.) des différentes
étapes de synthèse de la FDOPA 1 au départ du précurseur 84
Le rendement de l’étape réduction et d’halogénation est faible (28 %). Alors
que le rendement corrigé en halogénure de 4-allyloxy-2-[18F]fluorobenzyle 75 était
de 73 % au départ du [18F]fluorobenzaldéhyde correspondant 74 et aucune
dégradation n’était observée. (section 4.4.3.1), Actuellement, aucune raison n’a été
trouvée pour expliquer le faible rendement obtenu en dérivé bromé 93.
La réaction l’alkylation de la base de Schiff par le bromure de 4,5diallyloxy-2-[18F]fluorobenzyle 93 est particulièrement lente. La même constatation
avait été réalisée lors des essais avec le bromure de 4-allyloxy-2-[18F]fluorobenzyle
75. Il semble que la présence des fonctions éthers allyliques en lieu et place des
éthers méthyliques actuellement utilisés comme groupements protecteurs lors de la
radiosynthèse des acides aminés marqués au fluor-18, est problématique pour la
réaction d’alkylation par PTC.
4.4.5.2
Radiosynthèse de la FDOPA 1 au départ du précurseur 86
Un second substrat de marquage, le 4,5-di(4-méthoxybenzyloxy)-2nitrobenzaldéhyde 86 a été marqué dans le DMSO à 140°C durant 10 minutes. Dans
ces conditions, le rendement corrigé en 4,5-di(4-méthoxybenzyloxy)-2-[18F]fluoro4,5-(4-méthoxybenzyloxy) benzaldéhyde 95 est de 10 % (DCM/EtOAc 90/10; Rf 95
= 0,61). Cette réaction est illustrée dans la figure 140.
163
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 140 : Radiosynthèse
du dérivé bromé 96
Une tentative de conversion du fluorobenzaldéhyde 95 en halogénure de
[18F]fluorobenzyle 96 a été réalisée. Lors de l’étape d’halogénation environ un tiers
de l’activité présente sur la cartouche est décrochée et éluée par la solution d’acide
bromhydrique concentrée. Une analyse par TLC indique que l’activité éluée possède
un Rf = 0 (90/10 DCM/EtOAc). Il peut donc s’agir soit de [18F]fluorures ou de
dérivé halogéné marqué au fluor-18 déprotégé. L’activité résultante présente sur la
cartouche a été éluée au moyen de 3 mL de toluène. L’analyse TLC de l’éluat
comporte un signal de Rf nul. Il semble que le groupement protecteur éther 4méthoxybenzylique n’ait pas résisté aux conditions de la réaction d’halogénation
(HBr 48%, 5’, SPE). Suite au manque de temps, cette hypothèse n’a pas pu être
confirmée
4.4.5.3
Marquage du précurseur ester benzoïque 89
Le marquage du 4,5-di(benzoyloxyméthoxy)-2-nitrobenzaldéhyde 82 a été
réalisé dans différentes conditions (Figure 141).
Figure 141 : Réaction de
marquage du dérivé nitré 89
Un premier essai à 145°C durant 15 minutes dans le DMSO s’est avéré non
concluant. Dans ce cas, le substrat de marquage 89 se dégrade lors de la réaction. Un
second essai a réalisé à 120°C montre que même après 30 minutes, le produit fluoré
97 attendu n’est pas synthétisé. Le groupement ester benzoïque ne convient donc pas
pour réaliser la réaction de fluoration.
4.4.5.4
Radiosynthèse au départ des précurseurs acétals 90 & 91
Le 5-formyl-6-nitrobenzo[d][1,3]dioxole-2,2-dicarboxylate d’éthyle 90 et le
6-nitro-2,2-diphenylbenzo[d][1,3]dioxole-5-carbaldehyde 91 ont également été
164
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
testés. Malgré de nombreuses tentatives, il n’a pas été possible d’obtenir le dérivé
fluoré 98 (Figure 142).
Figure 142 : Radiosynthèse du dérivé 98
Par contre, le 6-nitro-2,2-diphenylbenzo[d][1,3]dioxole-5-carbaldehyde 91 a
pu être marqué avec un rendement corrigé de 34 % (Figure 143). Le 6-[18F]fluoro2,2-diphenylbenzo[d][1,3]dioxole-5-carbaldehyde 99 a été caractérisé par TLC
(90/10 DCM/EtOAc ; Rf (99) = 0,69).
Figure 143 : Préparation du bromure
de [18F]fluorobenzyle 100
Malheureusement, l’aldéhyde 99 n’a pas pu être converti en halogénure de
[18F]benzyle 100 (Figure 144). Le groupement protecteur s’hydrolyse avec l’acide
bromhydrique concentré passé sur la cartouche. La protection par des acétals ne
convient pas.
4.4.6 Groupements protecteurs résumé
Dans cette section, nous nous sommes intéressés à la synthèse de substrats de
marquage possédant des groupements protecteurs potentiellement plus labiles que
les éthers méthyliques actuellement utilisés. Deux catégories de précurseurs ont été
étudiées. Il s’agit de sels d’ammoniums quaternaires pour la FTYR 2 et de dérivés
nitrés dans le cas de la FDOPA 1.
Ces groupements appartiennent pour la plupart à la famille des éthers, des
acétals et des esters. Ils sont repris dans le tableau 35. Les essais réalisés en
radiosynthèse montrent que certains de ces précurseurs ne peuvent être marqués au
fluor-18. Dans un second temps, nous avons tenté de convertir les
[18F]fluorobenzaldéhyde 55, 58, 61, 84, 86 et 91 en dérivé halogéné correspondant et
seul les composés 55, 58, 61 et 84 ont un réel potentiel pour la poursuite de la
synthèse. Les autres ont été testés pour l’obtention des acides aminés correspondant.
Malheureusement certains groupements protecteurs (86 et 91) n’étaient pas stables
165
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
dans les conditions de réactions mises en œuvre pour l’halogénation (HBr 48%, 5’,
SPE).
166
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Figure 144 : Précurseurs utilisés pour la synthèse de la FDOPA 1 et de la FTYR 2
Structure du précurseur
(Figure 144)
Nom
Ether
allylique
Ether
isopropylique
Ether
benzylique
Ether 4-méthoxy
benzylique
Ether benzyloxy
méthylique (BOM)
Ether
cyclopentylique
Ether 9-méthylanthracénique
Ester
benzoïque
4,5-dicarboéthoxy
méthylènedioxy
Diphénylbenzo[d][1,3]
dioxole-5carbaldéhyde
Rdt
précurseur
(%)
Rdt
marquage
d.c. (%)
Rendement
CH2X
d.c. (%)
Rdt
[18F]FAA
d.c. (%)
R1
NMe3+
NO2
NMe3+
NO2
R2
CH2CH=CH2
CH2CH=CH2
CH(CH3)2
CH(CH3)2
R3
H
CH2CH=CH2
H
CH(CH3)2
N°
55
84
58
85
16
86
n.d.
62
73
29
42
53
8
17
14
NMe3+
Bn
H
61
23
77
59
19
NMe3
NO2
NMe3+
NO2
NMe3+
NO2
(4MeO-C6H4)
(4MeO-C6H4)
CH2OCH2Ph
CH2OCH2Ph
C5H9
C5H9
H
(4MeO-C6H4)
H
CH2OCH2Ph
H
C5H9
64
86
67
87
70
88
/
70
/
/
/
/
10
0
NMe3+
CH2-anthracene
H
73
/
NO2
PhC(O)
PhC(O)
89
52
0
+
NO2
C(CO2Et)2
90
67
0
NO2
C(Ph)2
91
57
34
Tableau 35 : Rendements de synthèse des précurseurs et résultats obtenus en radiosynthèse (d.c.)
167
0
12
4 Résultats et discussion
____________________________________________________________________
Les sels d’ammonium quaternaire porteurs des fonctions éthers 4méthoxybenzylique 86, benzyloxyméthylique (BOM) 67, cyclopentylique 70 ou 9méthyl-anthracénique 73 n’ont pas pu être obtenus car la réaction de quaternisation
de l’amine tertiaire pose problème. Les dérivés nitrés porteurs des groupements
éthers benzyloxyméthylique (BOM) 87 ou cyclopentylique 88 ont été obtenus mais
avec un degré de pureté insuffisant que pour réaliser un marquage.
L’utilisation du groupement protecteur éther allylique (55 et 84) semble
ralentir la cinétique de la réaction d’alkylation. De plus, l’hydrolyse procède avec un
rendement de seulement 30 % et nécessite des conditions dures (HBr 48%, 180°C 20
minutes). Ce groupement protecteur ne convient donc pas pour remplacer les
groupements éthers méthyliques.
Le groupement éther isopropylique 58 a été hydrolysé facilement dans des
conditions douces (HCl 12M, 140°C, 5 minutes) et avec un bon rendement (76 %).
Cependant, le sel d’ammonium quaternaire n’a pas pu être obtenu avec une grande
pureté ce qui explique peut-être pourquoi le rendement de marquage de ce composé
n’est que de 42 %. Des essais complémentaires au départ du précurseur nitré 85,
plus facilement accessible, devraient être réalisés pour confirmer ces résultats.
Le groupement éther benzylique 61 ne convient pas car le rendement de
l’hydrolyse est au maximum de 35 % lorsque celle-ci est réalisée à 180°C en
présence de HBr 48% durant 20 minutes. Pour cette raison, le groupement éther 4méthoxybenzylique (64 & 86) plus aisé à hydrolyser a été testé. Malheureusement,
ce groupement protecteur n’est pas stable lors de la conversion du 2-[18F]fluoro-4,5di(4-méthoxybenzyloxy)benzaldéhyde 95 en l’halogénure de [18F]fluorobenzyle 96.
Parmi les différents précurseurs envisagés dans cette section, celui dont la
fonction phénol est protégée sous forme d’éther isopropylique semble le plus adapté
aux conditions de la radiosynthèse de la FTYR 2. De plus, ce groupement protecteur
est éliminé dans des conditions plus douces (HCl 12M, 140°C, 5’) que celles
actuellement utilisées pour l’hydrolyse du groupement éther méthylique. Ce résultat
devra être confirmé lors de la radiosynthèse de la FDOPA 1.
168