Nouveaux marqueurs de pH utilisables en RMN du 31P. Détermination de la relaxation longitudinale en fonction de la structure chimique, de la température, du pH et du milieu biologique

RésuméUne nouvelle série d'α-aminophosphonates dérivés du (2-méthylpyrrolidin-2-yl) phosphonate de diéthyle a été obtenue par addition nucléophile de différents phosphites de dialkyle sur la 2-méthyl-1-pyrroline. Ces composés, testés in vitro pour leurs propriétés de marqueurs de pH en RMN du 31P, ont des pKa proches de la neutralité (6,6 < pKa < 7,0), des déplacements chimiques dans la plage 21–35 ppm distincts de ceux des métabolites phosphorés, et sont trois à quatre fois plus sensibles (9,2 < Δδab < 9,9 ppm) que des marqueurs usuels, tels que le phosphate inorganique ou le méthylphosphonate. Ce travail décrit la synthèse détaillée de trois composés sélectionnés, non toxiques dans le modèle du cœur de rat isolé perfusé. Les valeurs de 1/T1 (31P) pour la série complète de 27 α-aminophosphonates de structures chimiques différentes ont été mesurées dans différentes conditions de milieu, de température et de pH. Les résultats laissent entrevoir une exceptionnelle aptitude à explorer les compartiments cellulaires acides.

New highly sensitive pH probes for 31P NMR spectroscopy. Spin-lattice relaxation time measurements as a function of molecular structure, temperature, pH, and biological medium. New uncharged α-aminophosphonates derived from diethyl(2-methylpyrrolidin-2-yl) phosphonate were synthesized by nucleophilic addition of dialkylphosphites on 2-methyl-1-pyrroline. These compounds were intended as enhanced 31P-NMR pH probes in biological systems. Compared to standard pH markers such as inorganic phosphate or methylphosphonate, they demonstrated in vitro low acidic pKa values (6.6 < pKa < 7.0), resonance peaks ranging from 21 to 35 ppm, distinct from those of phosphorylated metabolites, and 3–4 times as sensitive (9.2 < Δδab < 9.9 ppm) as usual markers, such as inorganic phosphate or methylphosphonate. The detailed synthetic procedures for three representative new pH probes, which were non-toxic (in the mM range) in rat isolated heart preparations, was reported. In a larger series of 27 structurally related α-aminophosphonates, 1/T1 (31P) values were given in different conditions of milieu, temperature and pH. The data support unique features for these compounds to reveal acidic cellular compartments.