Ligands macrocyliques d'ions lanthanide : synthèse et évaluation comme marqueurs luminescents

Lanthanide ion macrocyclic ligands : synthesis and evaluation as luminescent probes

• Auteur / Autrice : Ghassan Bechara
• Direction : Claude Picard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la matière
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminescence

Synthèse (chimie)

Composés macrocycliques

Métaux des terres rares -- Composés

Mots clés libres

Complexes lanthanidiques

Luminescence

Macrocycles polyazotés

Polypyridine

Polyaminocarboxylique

Pyridine-Pyrazole

Cyclène

Résumé

Dans ce travail, nous avons synthétisé et étudié les propriétés photophysiques en milieu aqueux de deux séries de complexes lanthanidiques présentant des durées de vie d'émission particulièrement longues (ordre de la milliseconde), autorisant ainsi des détections résolues dans le temps. La première série porte sur des macrocycles polyazotés de 15 à 21 chaînons intégrant dans leur structure un motif chromophore (mono, bi, tri-hétérocycle) intracyclique permettant d'exalter la fluorescence d'ions lanthanide (Eu3+ et Tb3+) et un motif polyaminocarboxylique (acide triéthylène tétraamine N, N', N", N"'-tétraacétique) assurant la solubilité et la stabilité du complexe lanthanidique en milieu aqueux. La deuxième série concerne des macrocycles dérivés du cyclène (1,4,7,10-tétraazacyclododécane) fonctionnalisé par trois groupements acide acétique et intégrant dans leur structure d'une manière extracyclique un motif chromophore di-hétérocycle N, C- pyridine-pyrazole. L'étude des propriétés de luminescence des complexes Eu3+ et Tb3+ révèle pour certains complexes des rendements quantiques particulièrement élevés (48%), des durées de vie de luminescence longues comprises entre (1 et 3 ms) ainsi qu'une solubilité et stabilité en milieu aqueux autorisant l'utilisation de tels complexes dans différentes applications biologiques et dans la technique de transfert d'énergie par résonance de fluorescence (FRET).

In this work, we synthesized and studied the photophysical properties in aqueous medium of two series of lanthanide complexes showing particularly long-emission lifetimes (in the millisecond range), and allowing a luminescence time-resolved detection. The first series relates to polyazamacrocycles of 15-21 membered ring incorporating in their structure an intracyclic chromophore unit (mono-, bi-, tri-heterocycle) for photosensitizing lanthanide ions (Eu3+ and Tb3+) and a polyaminocarboxylic core (triethylenetetraaminetetraacetic acid) to ensure solubility and stability of lanthanide complexes in aqueous medium. The second series concerns cyclen macrocycles derivatives (1,4,7,10-tetraazacyclododecane) functionalized by three acetic acid groups and incorporating in their structure an extracyclic chromophore unit based on a di-heterocyclic N, C-pyridine-pyrazole-moiety. The study of the luminescence properties of the Tb3+ and Eu3+ complexes reveals for some complexes: particularly high quantum yields (48%), long luminescence lifetimes between 1 and 3 ms, solubility and stability in aqueous media, allowing the use of these complexes in various bioanalytical applications and fluorescence resonance energy transfer (FRET) experiments.