Ligands macrobicycliques. Cryptants
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faible). En se basant sur le TDA1, le pK de première protonation des
cryptants devrait donc être voisin de 7. La valeur de 7,7 trouvée pour le
composé [3.3.3] est proche de celle du TDA1, ce qui confirme que les deux
fonctions amine sont quasiment indépendantes. Quand la taille du cryptant
diminue, la valeur de pKI augmente : le passage du [3.3.3] au [2.1.1]
s’accompagne d’un accroissement d’environ 3 unités pK (Tableau 3.5).
L’augmentation régulière de pKi s’explique par la stabilisation de plus en
plus grande de la forme monoprotonée par la fonction amine libre. De plus,
les atomes d’oxygène en 4 contribuent à cette stabilisation en formant des
liaisons hydrogène avec le proton fixé dans la cavité. Ce dernier point est
étayé par les structures aux rayons X du 18-Nz-04 (Fig. 1.43, page 213) (56)
et du [2.1.1] Hz2+ (voir plus loin) ainsi que par des calculs de mécanique
moléculaire (2378).
Notons enfin que la basicité globale (log K i + log K?) des cryptants
augmente du [3.3.3] au [2.1.1]; cette évolution est l’inverse de celle observée
avec les diamines linéaires (voir tableau 3.6). Cette augmentation de la
basicité globale montre que, dans le cas des petits cryptants, la forte valeur
de ApK est largement compensée par la stabilisation de la forme monoprotonée (on remarque de plus que le passage du [3.3.3] au [2.1.1] s’accompagne d’un léger accroissement de pK2).
D’un point de vue thermodynamique, la protonation des cryptants présente
donc beaucoup de singularités. Les interprétations proposées sont encore
largement spéculatives car peu d’études précises ont été faites jusque là. De
bons modèles de comparaison (linéaires et macrocycliques) manquent tout
particulièrement.
6) Méthodes d’étude du transfert de proton
Méthode empirique de détermination de l’accessibilité d’un site basique. L’orientation des sites azotés dans les diaza- 1, (k + 2) bicyclo (k, k, k) alcanes a
été étudiée pour k = 7, 8, 9, 10, 12 et 14, en utilisant le spectre infrarouge
du chloroforme deutérié comme sonde (238a). Ce solvant a comme avantage
de se lier faiblement aux amines sans affecter leur structure :
.
- / N --- D-CC13
La formation d’une liaison hydrogène est détectée dans le spectre IR par
la présence d’un satellite de la raie v C . ~ à une fréquence inférieure à celle de
CDCl3 libre (VC-D = 2254cm-’) (Fig. 3.91)
Ces satellites sont nettement visibles avec la quinuclidine et le diazabicyclooctane (vc.” = 2170 et 2190 cm-’ respectivement). Dans les macrobicycles, on peut s’attendre à ce que le déplacement de fréquence s’observe
seulement quand les atomes d’azote sont orientés vers l’extérieur, en position
G exo )) (CDCI3 est trop grand pour diffuser dans la cavité moléculaire). Les
résultats montrent, dans tous les cas, l’absence de liaison hydrogène lorsque
k est pair. Pour les composés [7.7.7] et [9.9.9], un satellite à 2170 cm-’ montre
l’existence d’une liaison hydrogène, mais elle est très faible, ce qui peut
suggérer soit une conformation essentiellement (< endo, endo », soit une gêne
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faible). En se basant sur le TDA1, le pK de première protonation des
cryptants devrait donc être voisin de 7. La valeur de 7,7 trouvée pour le
composé [3.3.3] est proche de celle du TDA1, ce qui confirme que les deux
fonctions amine sont quasiment indépendantes. Quand la taille du cryptant
diminue, la valeur de pKI augmente : le passage du [3.3.3] au [2.1.1]
s’accompagne d’un accroissement d’environ 3 unités pK (Tableau 3.5).
L’augmentation régulière de pKi s’explique par la stabilisation de plus en
plus grande de la forme monoprotonée par la fonction amine libre. De plus,
les atomes d’oxygène en 4 contribuent à cette stabilisation en formant des
liaisons hydrogène avec le proton fixé dans la cavité. Ce dernier point est
étayé par les structures aux rayons X du 18-Nz-04 (Fig. 1.43, page 213) (56)
et du [2.1.1] Hz2+ (voir plus loin) ainsi que par des calculs de mécanique
moléculaire (2378).
Notons enfin que la basicité globale (log K i + log K?) des cryptants
augmente du [3.3.3] au [2.1.1]; cette évolution est l’inverse de celle observée
avec les diamines linéaires (voir tableau 3.6). Cette augmentation de la
basicité globale montre que, dans le cas des petits cryptants, la forte valeur
de ApK est largement compensée par la stabilisation de la forme monoprotonée (on remarque de plus que le passage du [3.3.3] au [2.1.1] s’accompagne d’un léger accroissement de pK2).
D’un point de vue thermodynamique, la protonation des cryptants présente
donc beaucoup de singularités. Les interprétations proposées sont encore
largement spéculatives car peu d’études précises ont été faites jusque là. De
bons modèles de comparaison (linéaires et macrocycliques) manquent tout
particulièrement.
6) Méthodes d’étude du transfert de proton
Méthode empirique de détermination de l’accessibilité d’un site basique. L’orientation des sites azotés dans les diaza- 1, (k + 2) bicyclo (k, k, k) alcanes a
été étudiée pour k = 7, 8, 9, 10, 12 et 14, en utilisant le spectre infrarouge
du chloroforme deutérié comme sonde (238a). Ce solvant a comme avantage
de se lier faiblement aux amines sans affecter leur structure :
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- / N --- D-CC13
La formation d’une liaison hydrogène est détectée dans le spectre IR par
la présence d’un satellite de la raie v C . ~ à une fréquence inférieure à celle de
CDCl3 libre (VC-D = 2254cm-’) (Fig. 3.91)
Ces satellites sont nettement visibles avec la quinuclidine et le diazabicyclooctane (vc.” = 2170 et 2190 cm-’ respectivement). Dans les macrobicycles, on peut s’attendre à ce que le déplacement de fréquence s’observe
seulement quand les atomes d’azote sont orientés vers l’extérieur, en position
G exo )) (CDCI3 est trop grand pour diffuser dans la cavité moléculaire). Les
résultats montrent, dans tous les cas, l’absence de liaison hydrogène lorsque
k est pair. Pour les composés [7.7.7] et [9.9.9], un satellite à 2170 cm-’ montre
l’existence d’une liaison hydrogène, mais elle est très faible, ce qui peut
suggérer soit une conformation essentiellement (< endo, endo », soit une gêne