4
Bull. SOC. Chirn. Belg. vol.91/no 9/1982 CONTRIBUTION A L'ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE DERIVES DE L'ACIDE MERCAPTO-3 PYRIDINE CARBOXYLIQUE-2 PARTIE I1 : Etude polarographique du m6thylthio-3 pyridine carboxylate-2 de m6thyle et de l'acide mkthylthio-3 pyridine carboxylique-2 R. LEJEUNE*, J.L. VANDENBALCK~, C.J. PATRIARCHE~ et C.L. LA PIE RE^ X Aspirant F.N.R.S. - Institute de Pharmacie U.Lg. et U.L.B. XX Institut de Pharmacie de l'Universit6 Libre de Bruxelles Campus Plaine - Bd. du Triomphe - C.P. 205/6 - 1050 Bruxelles Institut de Pharmacie de 1'Universitk de Lisge Rue Fusch - 4000 Libge XH Received : 10/02/1982 - Accepted : 18/08/1982 ABSTRACT 3-methylthiopyridine-2-carboxylic acid and its methylic ester have been investigated by recent electrochemical techniques such as direct (DC), alternating (AC) current, differential pulse polarography (DPP) , controlled potential coulometry ana cyclic voltammetry. The influence of polarographical parameters, pH and concentration on the electrochemical behaviour of these compounds permits to explore several of their chemical properties. On the other hand, the opti- mal conditions for the quantitative determination of traces have been established. INTRODUCTION L'acide m6thylthio-3 pyridine carboxylique-2 et son ester m6thylique sont apparent& aux iodures de carboxy-2 m6thyl- 1 m6thylthio-3 pyridinium et de mkthoxycarbonyl-2 m6thyl- 1 m6thyl- thio-3 pyridinium, ainsi qu'aux iodures de mercapto-3 m6thoxycarbonyl-2 m6thyl-1 pyridinium et de carboxy-2 mercapto-3 m6thyl-1 pyridinium Studies pr6ckdement ( 1 1. Proches de l'acide mer- capto-3 pyridinecarboxylique-2 et de son ester msthylique, compos6s inhibiteurs de la n6oglu- cog6n&e, les mol6cules S-m6thyl6s correspondantes envisag6es dans ce travail, ont 6tk synth6- tis6es dans nos laboratoires (2,3). Ces d6riv6s sont caract6risbs par la prksence de deux, voire trois 6quilibres acido-basique indgpendants, tous susceptibles d'influencer fortement la r6ductibilit6 de la substance. APPAREILLAGE ET REACTIFS L'appareillage et les r6actifs sont identiques 2 ceux qui ont servi 2 1'6tude des compo- s6s m6thyl6s 2 l'azote correspondant (1) et B l'analyse des d6riv6s de l'acide mercapto-2 pyri- dine carboxylique-5 (4). ct SCHJ 1) Etude en fonction du pH et du signal surimposk. Comme on peut le constater sur la figure 1, qui N coockI3 repr6sente la d6pendance du potentiel de demi-onde des vagues polarographiques en fonction du pH, l'es- ter 6tudi6 B une concentration de 3.10- M fournit une seule vague (a FIG. 1) entre pH 6 et 9,5 tandis qu'B des pH plus bas apparaissent une ou deux vagues suppl6mentaire.s (b et c FIG.1). 4 - 759 -

Contribution a L'étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Contribution a L'étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

Bull. S O C . C h i r n . B e l g . vol.91/no 9 / 1 9 8 2

CONTRIBUTION A L'ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE DERIVES DE L'ACIDE MERCAPTO-3 PYRIDINE CARBOXYLIQUE-2 PARTIE I1 : Etude polarographique du m6thylthio-3 pyridine carboxylate-2 de m6thyle

et de l'acide mkthylthio-3 pyridine carboxylique-2

R. LEJEUNE*, J.L. VANDENBALCK~, C.J. PATRIARCHE~ et C.L. LA PIE RE^ X Aspirant F.N.R.S. - Institute de Pharmacie U.Lg. et U.L.B. XX Institut de Pharmacie de l'Universit6 Libre de Bruxelles

Campus Plaine - Bd. du Triomphe - C.P. 205/6 - 1050 Bruxelles Institut de Pharmacie de 1'Universitk de Lisge Rue Fusch - 4000 Libge

X H

Received : 10/02/1982 - Accepted : 18/08/1982

ABSTRACT

3-methylthiopyridine-2-carboxylic acid and its methylic ester have been investigated by recent electrochemical techniques such as direct (DC), alternating (AC) current, differential pulse polarography (DPP) , controlled potential coulometry ana cyclic voltammetry. The influence of polarographical parameters, pH and concentration on the electrochemical behaviour of these compounds permits to explore several of their chemical properties. On the other hand, the opti- mal conditions f o r the quantitative determination of traces have been established.

INTRODUCTION L'acide m6thylthio-3 pyridine carboxylique-2 et son ester m6thylique sont apparent& aux

iodures de carboxy-2 m6thyl- 1 m6thylthio-3 pyridinium et de mkthoxycarbonyl-2 m6thyl- 1 m6thyl- thio-3 pyridinium, ainsi qu'aux iodures de mercapto-3 m6thoxycarbonyl-2 m6thyl-1 pyridinium et

de carboxy-2 mercapto-3 m6thyl-1 pyridinium Studies pr6ckdement ( 1 1 . Proches de l'acide mer- capto-3 pyridinecarboxylique-2 et de son ester msthylique, compos6s inhibiteurs de la n6oglu- cog6n&e, les mol6cules S-m6thyl6s correspondantes envisag6es dans ce travail, ont 6tk synth6- tis6es dans nos laboratoires (2,3). Ces d6riv6s sont caract6risbs par la prksence de deux, voire trois 6quilibres acido-basique indgpendants, tous susceptibles d'influencer fortement la r6ductibilit6 de la substance.

APPAREILLAGE ET REACTIFS L'appareillage et les r6actifs sont identiques 2 ceux qui ont servi 2 1'6tude des compo-

s6s m6thyl6s 2 l'azote correspondant ( 1 ) et B l'analyse des d6riv6s de l'acide mercapto-2 pyri- dine carboxylique-5 (4).

ct SCHJ 1 ) Etude en fonction du pH et du signal surimposk.

Comme on peut le constater s u r la figure 1, qui N coockI3 repr6sente la d6pendance du potentiel de demi-onde des vagues polarographiques en fonction du pH, l'es- ter 6tudi6 B une concentration de 3.10- M fournit une seule vague (a FIG. 1) entre pH 6 et 9,5 tandis qu'B des pH plus bas apparaissent une ou deux vagues suppl6mentaire.s (b et c FIG.1).

4

- 7 5 9 -

Page 2: Contribution a L'étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

FIG. 1 : Variation du poten t ie l de

demi-vague du m6thylthio-3 pyridi-

necarboxylate-2 de m6thyle en fonc-

t i o n du pH. Concentration : 3.lOW4M

Ces d e w dernisres sont cependant

moins b ien d6finies e t masqu6es par

l a &charge du proton lorsque l ' a -

c i d i t 6 devient tr& importante.

La vague v i s i b l e dans tou te l a zone

de pH etudi6 ( a FIG. 1 ) a son po-

t e n t i e l de demi-palier invar iab le

2 pH infer ieur 2 0. Au d e l l de

c e t t e zone, l e p o t e n t i e l de demi-

onde var ie lin6airement avec l e pH selon une pente de 66 mV par uni t6 de pH. Ceci a d6jh 6 t6

observ6 l o r s de 1'6tude de l ' i o d u r e de carboxy-2 mercapto-3 m6thyl-1 pyridinium ( 1 ) .

L'6tude coulometrique r6a l i s6e d i f f6ren ts pH a demontr6 que c e t t e vague e s t bi6lectronique.

Toutefois, l e s mesures sont fortement perturb6es par l e s ph6nodnes d'adsorption que nous al-

lons d6crire . Nous avons confirm6 notre point de vue par l a comparaison avec l e s d6riv6s 6tu-

d ies prec6demment. A pH 8,6, l a vague t6moigne d'un courant qui v a r i e proportionnellement 1 l a

racine carrde de l a hauteur de l a colonne de mercure en polarographie c lassique e t 2 l a rac ine

carr6e de l a fr6quence en polarographie a l te rna t ive . Le d6calage de phase s e l i m i t e 2 45'. Ceci implique que l a reac t ion e s t contrbl6e principalement par l a d i f fus ion du depolar isant .

Cependant. en polarographie a l te rna t ive un 6paulement s e manifeste qui e s t trss sens ib le aux

var ia t ions de fr6quence. En polarographie impulsionnelle d i f f 6 r e n t i e l l e l e p ic form6 e s t pro-

port ionnel 2 l 'ampli tude e t r e s t e bien d6fini quand la v i t e s s e de balayage a u p e n t e ou quand

l a dur6e d'impulsion s e redui t . A l 'except ion de l a valeur du p o t e n t i e l de demi-onde l ' a s p e c t

des vagues n ' e s t pas fondamentalement modifid par l e s var ia t ions de pH.

Les voltammogrames cycliques ne permettent pas de v i s u a l i s e r l a formation de thiometha-

no1 par l a mult ipl icat ion des balayages ( 1 ) . Le p ic de reduction du produit e s t par a i l l e u r s

bien v i s i b l e sous forme d 'un pic cathodique, mais lors du balayage en re tour , l 'absence du p ic

anodique d6montre l ' i r r 6 v e r s i b i l i t e de l a r6act ion. L'augmentation de l a v i tesse de balayage

jusqu'b 100 V s-l ne modifie pas l e s t rac6s pr6c6dent.s.

2 ) Etude en fonction de l a concentration

A pH 2, en polarographie implllsionnelle d i f f e r e n t i e l l e , il e x i s t e deux p ics non par fa i te -

ment resolus e t c e t t e s i t u a t i o n s e maintient quand l a concentration du d6polar isant diminue.

Ceci implique que l ' adsorp t ion n ' e s t pas 3 l ' o r i g i n e des courants observ6s. A p a r t i r de pH 7 par contre , une seu le vague ou un s e u l p ic bien marqu6 subs is te f a c i l i t a n t l e s d6 teminat ions

quant i ta t ives . La polarographie c lassique permet de doser l e produi t lorsque s a concentration

e s t comprise en t re 3.

l a concentration e s t comprise entre 3. lop4 e t 1 .

pond 2 1.10-6M s o i t 0,18 mg/l e t 2 pH -1 e s t de 1.10-7M s o i t 0,018 mg/l.

e t 3.10-% e t l a polarographie impulsionnelle d i f f e r e n t i e l l e lorsque

La l i m i t e de d6tect ion 2 pH 7 corres-

- 7 6 0 -

Page 3: Contribution a L'étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

quand l a substance s e trouve totalement sous forme d6-

proton6e, on observe une vague h -1,88 V. Dans l e s tm- pons habituellement u t i l i sGs , c e t t e onde e s t masqu6e par l a d6charge de 1 ' 6 l e c t r o l y t e de sup-

por t . D& pH 1 1 , apparai t l a vague qui t6moigne de l a r6duction du produi t sous des formes

mono- ou pluri-proton6es. La var ia t ion du poten t ie l de demi-vague en fonction du pH e s t visua-

l i s k e sur l a f igure 2. Lorsque l e p o t e n t i e l se s t a b i l i s e h -0,73 V L pH inf6r ieur 0 , on peut

consid6rer que l a r6duction s ' e f fec tue sur une forme t r iproton6e. Le mode r6act ionnel de ce

produi t , except6 1 '6tape de protonation suppl6mentaiz-e e s t superposable 2 ce lu i de l ' e s t e r

m6thylique correspondant. Les deux ondes observ6es sont s6par6es par une diff6rence de poten-

t i e 1 comprise en t re 60 e t 120 mV (FIG. 2 , a e t b ) . Le f a i b l e &car t de poten t ie l ex is tan t en t re

l e s deux vagues ne permet pas une s6paration des deux ph6nomhes, en polarographie & courant

continu lorsque l e pH e s t sup6rieur 4.

OH- TMn' * 1 1 9,9 993 8,5 734

I N 800 40 220 470 810 860

FIG. 2 : Variation du p o t e n t i e l de

demi-onde de l ' a c i d e m6thylthio-3

pyridinecarboxylique-2 en fonction

du pH. Concentration : 3.10-4M.

6-7

870

En fonction de l a hauteur de l a co-

lonne de mercure, on observe une va-

r i a t i o n des deux courants cumul6s

proport ionnel le B l a rac ine carr6e

de c e t t e hauteur. Par contre en po-

larographie a l te rna t ive l a d i s t inc-

t i o n des deux p ics permet une analyse

s6par6e des d e u ph6nomSnes. On con-

s t a t e que l ' i n t e n s i t 6 des deux p ics

var ie proportionnellement a l a rac ine

carr6e de l a fr6quence e t accuse un r e t a r d de phase l6g;rement sup6rieur 2 45O pour l e premier

e t plus accus6 pour l e deuxibme. Ceci implique que l e courant e s t contrbl6 principalement par

l a diffusion. Ces carac ts r i s t iques res ten t t r S s semblables jusqu'h pH 8. Au deld de ce pH, l a

d6pendance du poten t ie l de demi-vague vis-k-vis du pH diminue e t l a &act ion manifeste a l o r s

un caract&-e cin6t ique (Tableau I ) qui s e t r a d u i t par une diminution de l a &pendance de l ' i n -

t e n s i t 6 en fonction de l a hauteur de l a colonne de mercure e t de l a frGquence, respectivement

en polarographie c lassique e t a l te rna t ive .

- 7 6 1 -

Page 4: Contribution a L'étude Électrochimique de Derives de L'Acide Mercapto-3 Pyridine Carboxylique-2

Quant aux voltammogrammes cycliques, s ' i l s confirment l ' i r r e v e r s i b i l i t 6 de l a reac t ion , i l s ne

permettent pas l a mise en 6vidence du thiomethanol l ib6r6 dans l a r6act ion.

2 ) Effet de l a var ia t ion des paramstres en polarographie impulsionnelle d i f f g r e n t i e l l e

A pH 9,3, l a hauteur du pic e s t proport ionnel le 2 l ' m p l i t u d e imposbe e t e s t t rbs sensible

2 l a var ia t ion de l a v i t e s s e de balayage ou au temps de chute de l a gout te . En fonct ion de l a

duree d'impulsion, on observe une augmentation de l ' i n t e n s i t 6 quand l a duree de l ' impulsion

s ' accro i t . L ' in tens i t6 double quand l a dur6e de l ' impulsion passe de 12,s 2 25 m s e t aueplente

de 50 % quand l a dur6e de l ' impulsion passe de 25 2 50 m s . Pour des dur6es d'impulsion plus

grandes, l a var ia t ion s ' e f fec tue dans l e mzme sens mais s 'a t t6nue fortement. Entre 50 e t 100m

l'augmentation n ' a t t e i n t plus que 10 %. Le mbme phenomsne s 'observe 2 pH 7 mais l e s diff6rences

observ6es sont plus fa ib les (50 % ent re 1 2 , 5 e t 100 m s ) . A pH 4 e t 2 , l e comportement prkcedent

n ' e s t plus observ6.

3) Etude en fonction de l a concentration

A pH 7 , l e s dro i tes d'etalonnage ont 6 t6 6 tab l ies 2 des concentrations comprises en t re

1 .

phie impulsionnelle d i f f e r e n t i e l l e e t jusqu ' s 1 . 10-5M par polarographie c lassique.

e t 1 . 10-6M. Le dosage peut b t r e envisage dans tou te l a zone e x p l o d e par l a polarogra-

Dans l ' ac ide sulfur ique I M, il e s t possible d'augmenter d'un facteur d ix l a s e n s i b i l i t 6

des mesures t a n t en polarographie c lassique qu'impulsionnelle d i f f k r e n t i e l l e . Dans ce dern ier

milieu, l a l i m i t e de ddtect ion a t t e i n t l . lO- 'M, ce qui correspond 2 0,017 ag/l.

CONCLUSIONS

L'etude de l a reduction de l ' a c i d e methylthio-3 pyridinecarbowlique-2 e t de son e s t e r

msthylique, complbte l e s travaux consacr6s antkrieurement 2 d 'au t res isombres de pos i t ion (4 2 7) e t a 6t6 r6a l i s6e grkce 2 l ' u t i l i s a t i o n de diverses techniques 6lectrochimiques modernes.

Les modifications du comportement electrochimique indui tes par l 'absence du groupement m6thyle

au niveau de l ' a z o t e het6rocyclique ont 6 t6 misesen 6vidence lors de l 'k tude en fonction du pH.

Nous avons eu recours 2 l a comparaison de ces d6riv6s e t des composks N-mgthylks correspondants

dkcrits ant6rieurement ( 1 ) .

REMERCIEMENTS Nos remerciements vont au Fonds National de l a Recherche Sc ien t i f ique (FNRS) pour l ' a i d e

pr6cieuse apport6e 2 plusieurs d 'en t re nous ( R . L . , G.J.P. e t C.L.L. )

REFERENCES

1 . R . Lejeune, J . L . Bandenbalck, G . J . Patr iarche e t C.L. Lapibre. ( 2 p a r a i t r e ) 1982. 2. R . Lejeune. L. Thunus e t C.L. Lapibre. J. Pharm. Belg. 3, 12 (1980). 3. R. Lejeune e t L. Thunus. J. Pharm. Belg. 35, 98 (1980). 4. R. Lejeune, J .L . Vandenbalck, G . J . Patr iarche e t C.L. Lapibre. Bul l . SOC. Chim. Belg. 90, 5 . R . Lejeune, J . L . Vandenbalck, G . J . Patr iarche e t C.L. Lapisre. B u l l . SOC. Chim. Belg. 90, 6. R . Lejeune, J . L . Vandenbalck, G.J. Patr iarche e t C.L. Lapibre. Anal. Le t te rs . &, ( B 15)

7. R . Lejeune, J . L . Vandenbalck, G . J . Patr iarche e t C.L. Lapibre. A n a l . Let ters . 15, ( A 15)

663 (1981).

681 (1981).

1279 (1981).

1311 (1981).

- 7 6 2 -