Équation 1 : Formule pour calculer l'EIC
3.5 Etudes des intermédiaires réactionnels de la glycosylation par RMN à basse température
L étude par RMN des intermédiaires réactionnels cationiques impliqués dans la glycosylation est une technique avancée de plus en plus populaire pour tenter de mieux comprendre le mécanisme de glycosylation.80 Depuis les premiers travaux portant su àl tudeà deà laà o fo atio àdesàsu esà pa à RMN à basse température,81 de nombreux groupes se sont appropriés cette technique pour étudier les mécanismes réactionnels et notamment celui de la réaction de glycosylation (Figure 16).
80 T. G. Frihed, M. Bols, C. M. Pedersen, Chem. Rev., 2015, 115, 4963. 81 L. D. Hall, J. F. Manville, Carbohydr. Res., 1967, 4, 512.
Figure 16 : Représentation du nombre d'articles par année et cumulés chaque année portant sur l'utilisation de la spectroscopie de RMN à basse température pou l tude de la gl os latio * L a al se par RMN du premier intermédiaire réactionnel glycosidique a été rapportée par Kronzer82 qui décrit un intermédiaire hautement instable o àl io ào o a iu àg àestàsuppos à t e piégé par un ion triflate. Cet intermédiaire est donc directement impliqué dans la réaction de glycosylation. Cette instabilité indique la nécessit à d utilise à laà ‘MNà à asseà te p atu eà pou à l tude de ces intermédiaires hautement labiles. Pavia et Ung-Chhun83 ont publié la première étude RMN à basse te p atu eàd u triflate de glycosyle généré à partir d a h d ideàt ifli ueà Tf2O) et de lactol dérivé du D-glucopyranose perbenzylé (Schéma 26).
Schéma 26 : Première étude RMN 19F à basse température
Ce triflate de glycosyle, qui peut être généré par différentes méthodes, est une des expèces les plus stables et donc détectables par RMN à basse température lo sà deà l tudeà a isti ueà deà laà glycosylation.
3.5.1 L i te diai e cation mannopyranosyle sta ilis pa l io triflate
Désirant développer de nouvelles méthodes deàβ-mannosylation, Crich et Sun84 ont montré que la préactivation du donneur de glycosyle facilitait laàfo atio àduàβ-mannoside à partir du dérivé 4,6-O- benzylidène de sulfoxyde avec la méthode de Kahne.85 E à effet,à l o d eà d additio à desà age tsà activants et de l a epteu àdeàgl os leàsemble jouer un rôle considérable dans la stéréosélectivité de la glycosylation.86ái si,àl additio àde Tf2O à un mélange du dérivé sulfoxyde 55,àdeàl a epteu à56 et de di-tert-butyl-4-méthylpyridine (DTBMP) da sà l the à di thylique à -78 °C, conduit
* Web of ScienceTM
82 F.J. Kronzer, C. Schuerch, Carbohydr. Res., 1973, 27, 379. 83 A.A. Pavia, S.N. Ung-Chhun, Can. J. Chem., 1981, 59, 482. 84 D. Crich, S. Sun, J. Org. Chem., 1996, 61, 4506.
85 D. Kahne, S. Walker, Y. Cheng, D. van Engen, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 6881. 86 D. Crich, S. Sun, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 11217.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 19 66 19 69 19 72 19 75 19 78 19 81 19 84 19 87 19 90 19 93 19 96 19 99 20 02 20 05 20 08 20 11 20 14
Articles par année Nombre d'articles accumulés
préférentiellement à laà fo atio à deà l α-mannoside avec un ratio α/βà deà : (Schéma 27a). En revanche, la stéréosélectivité est inversée si une étape de préactivation est effectuée. Dans ce cas, le donneur 55 est ajouté avec le Tf2O et le DTBMP da sàl the àdi th li ueà à - à° àa a tàl ajoutà deà l a epteu 56.à Laà fo atio à duà β-mannoside est privilégiée avec un ratio α/β de (9:91) (Schéma 27b). Cette hypothèse deàlaà essit àd u eà p a ti atio a été néanmoins récemment remise en question.87
Schéma 27 : Résultats de mannosylation sugg a t l i po ta e de l'ordre d'addition des réactifs. Fort de ce résultat, Crich et Sun ont tenté de mettre en évidence le mécanisme mis en jeu par RMN in
situ à basse température. Pour cela, le dérivé sulfoxyde 57 dissout dans le CD2Cl2 à -78 °C en présence de DTBMP a été caractérisé par RMN 1H.à áp sà l ajoutà d u à e sà deà Tf2O et la caractérisation du nouveau milieu a tio el,àleàspe t eà leà u e à oi sàdeà à i utes, le produit de départ est consommé pour générer une espèce unique 58 dont le déplacement chimique du proton anomérique est de 6,20 Hz et celui de son carbone anomérique de 104,6 ppm (Schéma 28a). Le spectre du fluor présente trois signaux à 4,26, -0,037, -3,21 ppm montrant ainsi la présence du triflate de di-tert-butylméthylpyridinium et du Tf2O en excès pour les signaux respectifs à -3,21 et 4,26 ppm (Schéma 28b).
Schéma 28 : Génération d u t iflate de mannosyle en présence de (a) Tf2O (c) AgOTf avec les déplacements chimiques d'atomes caractéristiques en RMN 1H, 13C et 19F (b)Espèces présentes dans le milieu avec leur
déplacement chimique en RMN 19F
Le signal RMN 19F à -0,037 ppm et les signaux obtenus en RMN 1H et 13C confirment la formation du triflate de 4,6-O-benzylidène-2,3-di-O-méthyl-α-D-mannoside 58. E àpa all le,àleàd i àα-bromé 59 e à p se eà deà DTBMPà età d ágOTfà da sà lesà esà o ditio sà pe età deà g e à l α-triflate 58 caractérisé par le signal à -0,056 ppm. (Schéma 28c) Malgré cette légère variation de déplacement chimique (-0,056 / -0,037) dû à la haute sensibilité des déplacements chimiques vis-à-vis du solvant
et de la température, la similitude des deux signaux prouve le passage par l α-triflate 58 lors de la mannosylation.
Daut esà do eu sà de gl os leà pe ette tà l a sà auà triflate 60 tels que le thiomannoside 61 ou encore le lactol 62 (Schéma 29).
Schéma 29 : Formation du triflate anomère 60 selon Crich88 et Kim89
Crich90 a démontré l i fluence de la contrainte conformationnelle su à l issueà st o hi i ueà deà laà glycosylation. Alors que le composé perbenzylé 63 conduit à un mélange anomérique α/βà / lors de la mannosylation, le dérivé 60 protégé en positions 4 et 6 par un benzylidène favorise la formation duàβ-mannoside (Schéma 30).
Schéma 30 : Influence de la contrainte conformationnelle sur la stéréosélectivité de la glycosylation L tudeà a également été étendue aux composés perméthylés montrant une différence de comportement dûe à l i sta ilit à du triflate anomère à basse température. En effet, le triflate 58 portant un groupe 4,6-benzylidène se décompose à -10 °C en glycal alors que le dérivé perméthylé 64 moins stable donne un mélange complexe dès -30 °C. (Figure 17).86
Figure 17 Température de décomposition des triflates anomères 58 et 64
La contrainte conformationnelle joue donc un rôle important sur la stabilité du triflate anomère et sur la stéréosélectivité de la réaction de glycosylation. La présence du benzylidène réduit
88 D. Crich, S. Sun, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 435.
89 K.S. Kim, D.B. Fulse, J.Y. Baek, B.Y. Lee, H.B. Jeon, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 8537. 90 D. Crich, Acc. Chem. Res., 2010, 43(8), 1144.
notablement la flexibilité du cycle et favorise une conformation particulière conduisant à une attaque préférentielle du nucléophile sur la face supérieure du cycle.91 Cet ion triflate étroitement asso i à àl ion oxocarbénium et positionné sur laàfa eàαàfavorise un mécanisme plutôt de type SN2-
like (Schéma 31).90
Schéma 31: Mécanisme proposé pour la réaction de β-mannosylation
Cependant, la formation de l α-mannoside et la valeur des effets isotopiques cinétiques (1,010) indiquent un équilibre probable entre le triflate 60 et les espèces CIP ou SSIP.92
En conclusion, la RMN basse température est en plein essor et peut être considérée comme un outil désormais sta da dàpou àl tudeàdeàla réaction de glycosylation et notamment pou àl ide tifi atio à des intermédiaires réactionnels impliqués. Cependant, la durée de vie estimée des ions oxocarbéniu àe àsolutio àdeàl o d eàdeàla picoseconde associée à la forte électrophilie de ces cations qui peuvent être piégés par des nucléophiles faibles commes les ions triflates rendent ces espèces extrêmement difficiles à observer en solution.
Les travaux colossau àduàP ofesseu àG.àOlahàsu àl tudeàd i te diai esà a tio elsà atio i uesàe à milieu superacide ont largement démontré la capacité de ces milieux à stabiliser des intermédiaires furtifs. Cette thèse aàeuàpou ào je tifàd explorer la possi ilit àd utiliser des conditions superacides pour générer et étudier des cations glycosyles.93