Etudes préliminaires concernant les précurseurs Boc-azaAA-Ala-OMe

précurseurs azadipeptidiques Boc-azaAA-AA-OMe induit une structuration locale.

L’influence du solvant a été étudiée sur le précurseur Boc-azaAla-Ala-OMe 5a (Figure 43). Nous avons réalisé l’étude dans des mélanges CDCl₃/DMSO-d₆ où nous avons relevé notamment les déplacements chimiques des protons amides en fonction de la concentration en DMSO. Une faible variation indique que le proton observé est impliqué dans une liaison hydrogène intramoléculaire. Nous avons choisi d’effectuer ce travail pour une concentration de 10^-2 mol.L^-1, suffisamment diluée pour empêcher l’établissement de liaisons hydrogène intermoléculaires. Les spectres ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker Avance 300 MHz. 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 % DMSO-d6 D ép la cem en t ch im iq ue s (p pm ) _{NH Ala} NH azaAla

Figure 43 : Influence du DMSO-d6 sur les déplacements chimiques des protons NH de 5a Nous remarquons que le déplacement chimique du proton NH du résidu azaAlanine (en jaune) varie significativement vers les champs faibles, il n’est donc pas lié par liaisons hydrogène intramoléculaires. Par contre, le proton amidique du résidu Alanine (en bleu) n’est pas très sensible à l’ajout de DMSO dans le milieu (Δδ= 0,2 ppm de 0 à 10% de DMSO-d6), il semble donc être impliqué dans une liaison hydrogène intramoléculaire.

Le précurseur 5a a ensuite été étudié par spectroscopie infrarouge (Figure 44). Les spectres ont été enregistrés sur un spectromètre Bruker TENSOR 27. La cellule utilisée a des parois en fluorure de calcium et un chemin optique de 500 μm. De façon à être homogène dans toutes les études conformationnelles, nous nous sommes placés à une concentration de

NH _COOCH3 CH₃ N O CH₃ BocHN 5a

10-2 mol.L-1 dans le chloroforme pour l’enregistrement des spectres infrarouge, pour la même raison que précédemment. Les spectres ont été traités à l’aide du programme OPUS de Bruker.

Figure 44 : Spectre infrarouge de 5a dans la zone des élongations de liaison des groupements NH

Il a été montré que les vibrations d’élongations des liaisons NH au delà de 3400 cm^-1 correspondent à des fonctions NH libres et que celles en deçà de 3400 cm^-1 conviennent à des fonctions NH liées par liaisons hydrogène. L’étude par infrarouge ne permet pas de conclure quant à la nature intramoléculaire ou intermoléculaire de la liaison hydrogène.

Nous distinguons, sur la Figure 44, deux bandes qui correspondent aux vibrations d’élongations de liaisons N-H. La bande se situant à 3437 cm-1 correspond à une vibration d’élongation de liaison NH lorsque l’hydrogène est libre, il s’agit donc du groupement NH du résidu azaAla. Et la bande à 3397 cm^-1 répond à la vibration d’élongation de la liaison du groupement NH du résidu Ala. Cette dernière se trouve à la limite des deux zones. Les résultats RMN indiquent que le groupe NH du résidu Ala est lié par liaison hydrogène intramoléculaire, l’infrarouge ajoute une nuance, ce proton NH est faiblement lié.

Des monocristaux du précurseur 5a ont été obtenus par évaporation lente d’éther diéthylique. Son analyse par diffraction des rayons X a été effectuée par l’équipe de Claude Didierjean dans le groupe de Biocristallographie au laboratoire CRM² de l’Université Henri Poincaré Nancy I. Sa structure cristalline est donnée dans la Figure 45.

3300 3350 3400 3450 3500 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 Wavenumber cm-1 A b sor b ance U n it s

Zone des NH liés Zone des NH libres

Figure 45 : Structure moléculaire dans le cristal du précurseur Boc-azaAla-Ala-OMe 5a Ce cliché cristallin nous permet de rassembler un ensemble de données sur la géométrie du résidu aza à l’état solide et sur les possibilités d’interactions intramoléculaires. Tout d’abord, à l’état solide la molécule 5a ne présente pas de liaison hydrogène intramoléculaire, contrairement à ce qu’on a observé en solution par RMN et infrarouge. Néanmoins, on observe que le groupement NH du résidu Ala et la fonction carbonyle du groupement Boc sont dirigés l’un vers l’autre.

Nous avons pu calculer les longueurs de liaisons du précurseur (Tableau 13). Si nous comparons les longueurs de liaisons du résidu azaAla à celles du résidu Ala, nous remarquons rapidement que les liaisons faisant participer l’atome d’azote N_α sont plus courtes dans le résidu azaAla. Par contre, comme attendu après les travaux d’André Aubry et son équipe, on observe un allongement du lien amide.

Résidu azaAla N_α-CO N_α-NH N_α-C_β CO-NH (amont) CO-NH (aval)

Longueurs de

liaisons (Å) ^{1,392 1,393 1,463 1,363 1,346}

Résidu Ala CH_α-CO CH_α-NH CH_α-C_β CO-NH (amont) CO-NH (aval)

Longueurs de

liaisons (Å) ^{1,520 1,449 1,524 1,346 -}

Tableau 13 : Longueurs de liaisons en Å du précurseur 5a à partir de la structure cristalline

D’autre part, si les groupements carbonyles assurent la même planéité des motifs amides secondaires et tertiaires que dans les peptides (la somme des trois angles de valence est égale

à 360°), l’azote N_α possède un caractère pyramidal affirmé. La valeur de l’écart de l’azote N_α au plan, défini par les trois atomes auxquels il est relié, est de 0,269 Å, à comparer à 0,48 Å pour un atome d’azote sp³. Cette pyramidalisation a pour conséquence un affaiblissement de la conjugaison électronique de l’atome N_α avec le carbonyle contigu, ce qui explique que la liaison N_α-CO est effectivement plus longue que les autres liaisons amides dans la chaîne. Cette particularité confère à l’azote N_α une géométrie intermédiaire entre celle d’un atome d’azote sp² et celle d’un atome d’azote sp³.

Pour conclure, le précurseur Boc-azaAla-Ala-OMe 5a ne possède pas la même conformation en solution et à l’état solide. En solution, le groupement NH du résidu alanine est légèrement lié par liaison hydrogène intramoléculaire. A l’état cristallin, ce même proton n’est pas lié. Nous avons remarqué que le remplacement du groupe CH_α par un atome d’azote entraîne des modifications non négligeables. La conséquence principale de cette transformation est l’apparition d’une chiralité induite de l’azote N_α. En effet, ce dernier possède un caractère pyramidal prononcé. Nous pensons donc que l’introduction d’un résidu aza dans une chaîne peptidique peut conférer des propriétés structurantes.