pyranoses en milieu superacide
H, H expérimentales et calculées par calculs DFT (c) Représentation de la structure modélisée avec la répartition des charges
calculées par la méthode NBO de certains atomes (e) Comparaison du spectre expérimental et simulé par
calculs DFT
Malgré une très grande similitude des constantes de couplage 3JH,H expérimentales et théoriques et une très bonne superposition des spectres RMN 1H simulé et expérimental, la comparaison des déplacements chimiques 13C théoriques et expérimentaux montre un écart significatif pour le carbone anomère. L opti isatio à p dità u à d pla e e tà hi i ueà duà a o eà a o i ueà à à ppm tandis que le signal expérimental est observé à 102 ppm. Pour expliquer cette forte différence, une stabilisation du cation glycosyle par le contre-ion SbF6- peut être envisagée. Cette stabilisation e pli ue aitàai siàleà li dageàduàsig alàduà a o eàa o i ueà δà àpp àetàlaàlo gueàa uisitio à nécessaire pour obtenir le faible signal de ce dernier.
Bien que la modélisation moléculaire semble peu fiable ici, illustrée par le déplacement chimique du carbone cationique, la conformation 4Eà p diteà pa à lesà al ulsà DFTà deà l io à o o a iu à fluo à polyprotoné 4.14 estàe àa o dàa e àl tudeà deà Gil ou .176E àeffet,àGil ou àaà tudi àl i pa tà deà l ato eà deà fluo à e à position 2 sur la stéréosélectivité de la réaction de glycosylation. Les intermédiaires oxocarbénium fluorés suggérés adopteraient une conformation de type demi-chaise. E àeffet,àlaà o fo atio àp i il gi eàdeàl io ào o a iu à a ieàselo àlaà atu eàdesàgroupements protecteurs en position 3, 4 et 6. Ainsi le dérivé 2-fluoro-D-glucopyranose perbenzylé adopterait la conformation privilégiée 3H4 eà uià i pli ue aità l atta ueà u l ophileà deà l a epteu à su à laà fa eà
176 C. Bucher, R. Gilmour, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 8724.
-0.36 +0.53 -0.31 0 40 80 120 160 200 240 280 C1 C2 C3 C4 C5 C6 Expérimental Calculs DFT Atome (a) (b) (c) D ép lac em en t ch im iq u e 13C ( p p m ) Paire de protons 3J (H, H) expérimentale (Hz) 3J (H, H) calculée par DFT* (Hz) H1, H2 1,9 1,8 H1, F < 1 0,4 H2, F 47 47 H3, F ~ 8,7 8,0 H2, H3 ~ 9,0 9,2 H3, H4 ~ 9,0 8,9 H4, H5 9,2 9,2 H5, H6 Faible 2,0 H5, H6´ Faible 1,5 * B3LYP/ 6-31+g(d,p) (d) Conformation 4E
sup ieu eàduà leàp a oseàfou issa tàleàβ-glycoside. E àeffet,àl atta ueà u l ophileàseàfe aitàduà ôt àdeàl o italeàa ti-lia teàσC-F* de la liaison C-F fortement polarisée.
En revanche, un donneur de glycosyle protégé par des groupements acyles conduit à une faible stéréosélectivité. Ce résultat p o ie d aitàd u à uili eàe t eàlesà o fo atio sà4H3 et 3H4 proches e à e gieàetàadopt esàpa àl io ào o a iu à o espo da tà uiàpou aità t eàatta u àsu àlaàfa eà supérieure de chaque conformère. Ilà fautà ote à ue,à da sà laà ep se tatio à deà l h isphère de Stoddart, les conformations 4H3 et 4E sont relativement proches ce qui corrèle bien avec la structure
od lis eàdeàl io ào o a iu àfluo àpol p oto àproposé177 (Figure 88).
Figure 88 : a) Réprésentation des ions 2-fluoro-oxocarbénium adoptant une conformation 4H
3 ou 3H4 selon Gilmour b) Positionnement des conformères 4E et 4H
3 da s la ep se tatio de l h isph e de Stodda t Siàl o à o sid eàlesà o sta tesàdeà ouplage observées, montrant une planéarité des liaisons C2-C1- O, le a o eà a o eà C à adopteà u eà g o t ieà t igo aleà pla eà a alogueà à elleà d u à io à o o a iu .à ái si,à l e se leà deà esà do esà suppo teà u eà esp eà io i ueà o à laà liaiso à C-F anomère est activée par le milieu (H+ ou SbF5) et où la charge partielle générée sur le carbone a o i ueà està sta ilis eà pa à lesà o ple esà fluo sà d a ti oi eà duà ilieu.à Cetteà esp eà pou aità alors être assimilée à un état de transition « explosé », état de transition largement proposé dans les
a tio sàdeàgl os latio àouàd h d ol seàe z ati ueà Figure 89).
Figure 89 : Structure proposée pour l'ion 4.14
Ce résultat, très différent de ceux obtenus avec les autres monosaccharides halogénés en position 2, pou aitàs e pli ue àpa àu eà aug e tatio àduà a a t eà le t ophileà duà atio àg àsousàleàfo tà effetài du tifàatt a teu àdeàl ato eàduàfluo .àLe cation superélectrophile généré pourrait alors être stabilisé par attaque nucléophile des ions fluorures du milieu sous forme complexe (‘ a tio à àl io à
commun.àCeàph o eàse aitàa e tu àpa àl i apa it deàl ato eàdeàfluo à àsta ilise àleà atio àdeà façon intramoléculaire fo atio àdeàl io àfluo o iu cyclique impossible).178
áfi àd alue à etteàh poth se,àlesà ha gesàNBOà al ul esàpou àlesàio sào o a iu à4.8, 4.11 et
4.14 ont été comparées (Figure 90).
Figure 90 : Comparaison des charges NBO et des énergies de stabilisation par recouvrement orbitalaire des cations glycosyle 4.8, 4.11 et 4.14
En passant du dérivé fluoré 4.14 au dérivé chloré 4.11 puis au dérivé bromé 4.8, on observe une diminution du caractère cationique du carbone anomère C1 (C1(F)> C1 (Cl) > C1(Br)). Ceci s a o pag eàd u eàaug e tatio àdesà aleu sàNBOàpou àlesàhalog esà F<àClà<àB .à
áfi à deà alide à esà o se atio s,à desà al ulsà DFTà o tà t à effe tu sà uià o tà pe isà d a de à à l e gieàdeàsta ilisatio àe e eàpa àl ato eàd halog eàe àpositio à àsu àleà a o eàa o eàpa à recouvrement orbitalaire. Plus cette énergie de stabilisation est élevée, plus il y a stabilisation de l o italeàvide duà a o eàa o eàdeàl io ào o a iu àpa àlesàdou letsà on-lia tsàdeàl halog e.à álo sà ueà lesà aleu sà d e gieà deà sta ilisatio à desà d i sà o à età hlo à so tà elati e e tà proches, on note une très faible valeur pour le dérivé fluoré ce qui semble montrer que le fluor en position 2 ne stabilise pas le cation anomère par assistance intramoléculaire. Ces données semblent donc confirmer la stabilisation du cation glycosyle de façon plus prononcée dans le cas du brome que da sàleà asàduà hlo eàetàl a se eàdeàsta ilisatio àdeà eà atio àpa àl ato eàdeàfluo intramoléculaire áà ote à u u eàsta ilisatio àpa àu àcomplexe fluorant de façon inter ol ulai eà aàpasà t à alu eà par calculs DFT).
Laà u teàdeàl io ào o a iu àen série 2-halogéno-D-glu op a oseàaàpe isàdeà a a t ise àl io à oxocarbénium bromé adoptant une conformation 4H5. Il a également été montré que la nature de l ato eà d halog eà e à positio à à i flue çaità fo te e tà laà conformation et les caractéristiques de l i te diai eà atio i ueà fo .à ái si,à u eà sta ilisatio à deà laà ha geà duà atio à gl os le par les
178 G.A. Olah, G.K. Surya Prakash, G. Rasul, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013, 110, 8427.
-0.36 +0.53 -0.31
Energie stabilisante par recouvrement orbitalaire
1.09 Kcal/mol
Ion 4.14
Energie stabilisante par recouvrement orbitalaire
14.1 Kcal/mol +0.46 -0.38 +0.21
Ion 4.11
+0.41 -0.40 +0.35 Energie stabilisante par recouvrement orbitalaire18.5 Kcal/mol
doublets non-liants des atomes de brome et chlore a été observée tandis que cette absence de sta ilisatio à pou à l io à o o a iu à fluo à semble conduire à sa stabilisation par les contre-ions SbF6- du milieu malgré leur faible nucléophilie.
Après avoir évalué la réactivité des dérivés 2-bromo, 2-chloro et 2-fluoro-D-glucopyranose en milieu
supe a ide,à etteà s ieà aà t à o pl t eà pa à l tudeà duà d i à -iodo-D-glucopyranose.à L ato eà
d iode,à pouvant participer via laà fo atio à deà l io à iodo iu à lique dans les réactions de glycosylation, celui- iàpeutàfo te e tài flue e àlaà o fo atio àdeàl io ào o a iu àfo .
2.5 Réactivité
du
dérivé
1,3,4,6-tétra-O-acétyl-2-déoxy-2-iodo-β-D-
glucopyranose en milieu superacide
2.5.1 Synthèse et étude en milieu superacide
Le 3,4,6-tri-O-acétyl-D-glucal réagit en présence de N-iodosu i i ideàetàdeàl a ideàa ti ueàda sàleà dichlorométhane pour conduire à la formation du dérivé 2-déoxy-2-iodo-β-D-glucopyranose peracétylé 4.15 avec un rendement de 25 % (Schéma 91).179
Schéma 91: Synthèse du composé 4.14
Le composé 4.15 est soumis aux conditions superacides pour conduire à la formation de l i te diai eà4.16 caractérisé par RMN à -40 °C (Schéma 92).
Schéma 92 : Formation de l'ion 4.16 en milieu superacide
L a al seà‘MNà1H montre la présence de seulement deux signaux de protonation des groupements acétates dont les déplacements chimiques sont supérieurs à 12.46 ppm. Le pic déblindé caractéristique du proton anomérique est situé à 8,53 ppm. La présence du signal à 2,4 ppm o fi eàl a ti atio àduà o pos à4.16 et le départ du groupement acétate anomère conduisant à la fo atio àdeàl io àa liu à Figure 91).
Figure 91 : Spectre RMN 1H de l'ion 4.16
D ap sàl a al seàduàspe t eà‘MNà13C,àlaàp se eàdesàdeu àsig au à a a t isti uesàdeàl io àa liu à δà à età , à pp confirme le départ du groupe acétate anomère.à Laà fo atio à deà l io à oxocarbénium est confirmée par la présence du pic déblindé à 203,2 ppm attribué au C1 (Figure 92)
Figure 92 : Spectre RMN 13C de l'ion 4.16
2.5.2 Analyse conformationnelle
álo sà ueàl a al seàdesàspe t esà‘MNà1H et 13Cài di ueàlaàp se eàd u eàseuleàesp eàda sàleà ilieuà superacide, les calculs DFT ne permette tà pasà à l heu eà a tuelleà deà p di eà u eà o fo atio à privilégiée pour cet ion. Seuls les déplacements chimiques du proton et du carbone anomériques o fi eàlaàfo atio àd u àio ào o a iu .àCepe da t,àleàd li dageàdesàp oto sàH àetàH àsu àleà spectre RMN 1H ainsi que les déplacements chimiques des carbones C2 et C3 vont dans le sens de la fo atio àd u ion iodonium ponté. Cette hypothèse devra être validée da sàl a e i .