Tétrazine

Les tétrazines (et la synthèse de certains précurseurs de latétrazine et de diénophiles) intéressent beaucoup l'imagerie des cellules vivantes (car permettant, via la « cycloaddition » de tétrazine à l'extérieur (en surface, par exemple sur des bactéries)[3] ou à l'intérieur de cellules vivantes, éventuellement en combinant l'utilisation d'acides aminés non naturels, de créer des sondes d'imagerie in vivo, dites « sondes fluorogènes »)[4], éventuellement « auto-clignotantes »[5] - [6]. Plus largement, les tétrazines intéressent la chimie bioorthogonale (qui recherche et utilise des réactions chimiques à l'intérieur de cellules ou d'organismes vivant, sans interférer avec le métabolisme normal)[4]. Ainsi Devaraj & Weissleder (2011) grâce à des réactions à la tétrazine ont permis d'améliorer l'étiquetage de biomarqueurs sur des cellules avec des nanoparticules magnéto-fluorescentes[7].

En 2013, par exemple pour l'imagerie pré-ciblée de biomarqueurs de cellules cancéreuses, on sait déjà utiliser, chez des souris de laboratoire vivantes, des ligations à la tétrazine pour créer des sondes d'imagerie in vivo pour la tomographie par émission de positons[4].

La tétrazine a permis de créer de premiers fluorophores photoactivables tétrazinique ; ces « photodéclencheurs » sont comme des interrupteurs permettant par exemple d'allumer ou d'éteindre des sondes fluorescentes et donc de provisoirement rendre visible des organites intracellulaires ou des protéines-cibles que l'on peut alors observer de manière dynamique dans des organismes vivants[8]. Le mécanisme de photoactivation diffère de celui des photodéclencheurs autrement les plus utilisés (groupes O-nitrobenzyle et nitrophénéthyle...) où l'« extincteur de fluorescence » est photodécomposé pour restaurer la fluorescence lors d'une irradiation lumineuse : la tétrazine permet d'éteindre la fluorescence de divers fluorophores via un transfert d'énergie par liaison. Une irradiation lumineuse provoque ensuite une réaction de photolyse dans les fragments tétrazine inhibés, qui génère deux nitriles et de l'azote moléculaire non cytotoxique, restaurant ainsi la fluorescence des fluorophores[8]. Il est même possible d'ainsi obtenir visuellement des informations sur l'activité et la localisation de l'ADN[9]

Divers dérivés (sels) de tétrazines et leurs comportements thermiques[10], étudiés avec attention dans les années 2010 (car a priori moins polluants que la plupart de leurs équivalents)[11] sont hautement dense en énergie[12] - [13] - [14] - [15] - [16] - [17] - [18] et susceptible d'être utilisés comme explosifs (car susceptibles de pouvoir être stabilisés et de générer après ignition instantanément une grande quantité de gaz)[19] :

• 1,2,4,5-tétrazine[20] ;
• nitrate de 3,6-diguanidino-1,2,4,5-tétrazine[20] ;
• perchlorate de 3,6-diguanidino-1,2,4,5-tétrazine[20] ;
• nitrate de 3,6-diguanidino-1,2,4,5-tétrazine-1,4-di-N-oxyde[20] ;
• perchlorate de 3,6-diguanidino-1,2,4,5-tétrazine-1,4-di-N-oxyde[20] ;
• 3,6-bis(1H-1,2,3,4-tétrazole-5-ylamino)-1,2,4,5-tétrazine et son dérivé 1,4-di-N-oxyde[20] ;
• 3,3′-azobis (6-amino-1,2,4,5-tétrazine) et ses produits d'oxydation[20].

Certaines de ces formules pourraient être utilisées pour produire de nouveaux propergols, munitions ou explosifs plus « verts » que ceux actuellement disponibles sur le marché[21].

En Russie, Zyuzin & al. (2021) suggèrent l'utilisation 1,2,4,5-Tetrazine N-Oxydes comme propergol solide pour fusées[22].

Chen & al. (2022) suggère l'utilisation de sels de métaux alcalins de 3,6‐bis‐nitroguanyl‐1,2,4,5‐tetrazine en tant que substitut potentiel aux composants pyrotechniques contenant du perchlorate polluants[23].

• (en) Zheng Fang, Wen-Li Hu, De-Yong Liu et Chu-Yi Yu, « Synthesis of tetrazines from gem-difluoroalkenes under aerobic conditions at room temperature », Green Chemistry, vol. 19, n^o 5,‎ 2017, p. 1299–1302 (ISSN 1463-9262 et 1463-9270, DOI 10.1039/C6GC03494B, lire en ligne, consulté le 11 mars 2022)
• (en) Jiayu Sun, Jie Li, Hongbao Sun et Chunling Li, « Concise Synthesis of Functionalized Cyclobutene Analogues for Bioorthogonal Tetrazine Ligation », Molecules, vol. 26, n^o 2,‎ 8 janvier 2021, p. 276 (ISSN 1420-3049, PMID 33429851, PMCID PMC7827859, DOI 10.3390/molecules26020276, lire en ligne, consulté le 12 mars 2022)