α-Phenyl-N-tert-butylnitrone-Type Derivatives Bound to β-Cyclodextrins: Syntheses, Thermokinetics of Self-Inclusion and Application to Superoxide Spin-Trapping

• Published in: Chemistry : a European journal 2007-01, Vol.13 (33), p.9344-9354
• Main Authors: Bardelang, David, Charles, Laurence, Finet, Jean-Pierre, Jicsinszky, Laszlo, Karoui, Hakim, Marque, Sylvain R. A., Monnier, Valérie, Rockenbauer, Antal, Rosas, Roseline, Tordo, Paul
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: beta-Cyclodextrins - chemistry; Cyclic N-Oxides - chemical synthesis; Cyclic N-Oxides - chemistry; cyclodextrins; EPR spectroscopy; Magnetic Resonance Spectroscopy; Spin Trapping; superoxide; Superoxides - analysis; supramolecular chemistry
• ISSN: 0947-6539; 1521-3765
• DOI: 10.1002/chem.200700369

α‐Phenyl‐N‐tert‐butylnitrone (PBN) derivatives bound to β‐cyclodextrin derivatives have been synthesized. Inclusion of the PBN group into the β‐cyclodextrin moiety is host‐ and temperature‐dependent. In the case of the nitrone linked to permethylated cyclodextrin (Me3CD‐PBN), the thermokinetic parameters are in favour of a slow chemical exchange between a tight and a loose complex. In contrast, 2,6‐di‐O‐Me‐β‐cyclodextrin‐grafted PBN (Me2CD‐PBN) exists either in a fast exchange or as a strongly self‐associated complex. The covalent cyclodextrin–PBN compounds have been used to trap carbon and oxygen‐centred free radicals. The self‐associated forms of the β‐CD‐spin‐traps are compatible with effective spin‐trapping, affording spin‐adducts with enhanced EPR signal intensities relative to noncovalent CD–nitrone systems or the nitrone alone. This kind of cyclodextrin‐bound nitrone is the first type of covalent supramolecular spin‐trap and should open new possibilities for the study of biological free radicals in vivo. α‐Phenyl‐N‐tert‐butylnitrones (PBNs) attaché à Des β‐cyclodextrines fonctionaliséees par l'(α)‐phenyl‐N‐tert‐butylnitrone (PBN) ont été préparées pour la première fois. Les processus d'inclusion du fragment PBN dans la cavité des cyclodextrines dépend du type de cyclodextrines et de la température. Dans le cas d'un fragment PBN attaché a une cyclodextrine perméthylée (Me3CD‐PBN), les paramètres thermodynamiques supportent l'échange lent entre un complexe ayant un fragment PBN fortement associé et un complexe ayant un fragment PBN faiblement associé. Par contre, avec la 2,6‐di‐O‐Me‐β‐cyclodextrine portant un groupe PBN (Me2CD‐PBN), il est difficile de différencier entre un échange rapide entre un fragment PBN inclus dans la cavité et l'autre a l'extérieur et un complexe avec un fragment PBN fortement associé dans la cavité. Ces systèmes covalents cyclodextrine–PBN se sont révélés être des pièges efficaces à radicaux libres centrés sur le carbone ou sur l'oxygène. Les signaux de RPE des adduits sont nettement plus intenses avec des systèmes covalents qu'avec des systèmes binaires (nitrones+cyclodextrine) ou qu'avec la nitrone pure. Ces molécules sont la première génération de systèmes de ce type et offrent de nouvelles possibilités pour l'étude des radicaux libres in vivo. Linear spin traps based on α‐phenyl‐N‐tert‐butylnitrone (PBN) grafted on β‐cyclodextrins have been prepared (see figure). The covalent link gives strongly self‐included complexes, w