L’introduction d’une fonction phénol a, quant à elle, été retenue en vue de diversifier facilement la nature de la fonction réactive du ligand bifonctionnel chélatant par utilisation ultérieure de la réaction de Mitsunobu sur le macrocycle préalablement formé. Cette dernière permet le couplage entre un alcool (R-OH) et un nucléophile (Nu-H), en présence de triarylphosphine (généralement de la
triphénylphosphine – PPh3) et d’azodicarboxylate de dialkyle (généralement de
l’azodicarboxylate de diéthyle – DEAD ou de diisopropyle – DIAD) (Figure 2.18). Cette réaction présente l’avantage de pouvoir s’opérer dans des conditions douces et
est compatible avec une large gamme de groupements fonctionnels.14
Figure 2.18. Illustration de la réaction de Mitsunobu. Adapté de l’article de But et al.15
D’un point de vue mécanistique, un intermédiaire zwitterionique est d’abord
rapidement formé par l’action du DIAD sur PPh3, puis celui-ci se protone en présence
du nucléophile conduisant alors à la formation d’un sel de phosphonium. L’activation de l’alcool s’opère par la formation d’un sel d’oxyphosphonium, sur lequel va réagir le nucléophile déprotoné et finalement conduire au produit de couplage.
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Cette méthode a été exploitée avec succès par Hovinen pour la dérivatisation de la terpyridine, sur laquelle différents groupements fonctionnels tels que des fonctions amine, ester, hydroxy, alcyne, ou acide carboxylique ont été introduits sous leur forme protégée (Figure 2.19).16
Figure 2.19. Exemples d’applications de la réaction de Mitsunobu sur le noyau terpyridine.16
(a) ROH, DIAD, PPh3, THF, 2h, T.A.
L’équipe montre, de plus, que cette stratégie de couplage peut également être employée à la préparation de dérivés de la pyridine avec un rendement satisfaisant. Synthèse du précurseur dérivé de la 2,6-diméthanol-4-hydroxypyridine
Suite à ces résultats encourageants, le couplage entre la fonction phénol et le composé portant la nouvelle fonction réactive peut être envisagé non pas sur la plateforme hétéroaromatique, mais après l’étape de macrocyclisation. Le dérivé trisubstitué de la pyridine portant une fonction hydroxyle en position 4 a alors été synthétisé (Figure 2.20).
Figure 2.20. Réactions et conditions. (a) SOCl2, MeOH, 6h, reflux (b) 3,4-dihydropyrane, PPTS, DCM, 16h, T.A. (c) NaBH4, CaCl2, EtOH, 2h (0 °C) puis 1h (T.A.) (d) TsCl, KOH (aq)/DCM, 16h, T.A.
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Dans une première étape, l’action du chlorure de thionyle sur l’acide chélidamique permet la transformation des acides carboxyliques en fonctions chlorure d’acide. La présence de méthanol dans le milieu réactionnel permet l’introduction des fonctions ester de méthyle sur le composé intermédiaire et conduit à la formation du composé 21 avec un rendement de 76 %. Cette réaction a été réalisée d’après un protocole adapté de la publication de Lincoln et al.17
La dernière étape du schéma de synthèse consistant en l’activation des groupements alcool, la différenciation de la fonction phénol du composé 21 par rapport aux deux fonctions alcool primaire du composé 23 est nécessaire. La seconde étape de la synthèse consiste donc en sa protection sous la forme d’un éther de tétrahydropyranyle par action de dihydropyrane en présence catalytique de p-
toluènesulfonate de pyridinium dans le dichlorométhane.18 Le choix de ce groupement
est orienté par sa stabilité face aux milieux réducteurs tels que les hydrures, par ses conditions de déprotection douces et compatibles avec l’utilisation des esters de tertio- butyle, et offre une certaine solubilité au produit protégé.19 Le composé 22 est obtenu
sans purification avec un rendement de 60 %.
Si le borohydrure de sodium seul ne permettait initialement pas d’obtenir le composé 23, son utilisation conjointe avec du chlorure de calcium a permis de réduire
les fonctions ester de méthyle du composé 22 avec un rendement acceptable de 70 %.20
Plusieurs méthodes ont ensuite été envisagées pour l’activation des fonctions hydroxyle (Figure 2.21). La première a consisté en leur substitution par des bromures
par action classique de PBr3, mais les conditions acides de la réaction ont cependant
conduit à la déprotection de l’éther de tétrahydropyranyle. L’emploi de systèmes
neutres tels que NBS/PPh3 ou l’utilisation de chlorure de tosyle en présence d’oxyde
d’argent et d’iodure de potassium a alors été considéré, sans pour autant permettre d’isoler le composé d’intérêt.
La tosylation des fonctions alcool par action de chlorure de tosyle dans un
mélange DCM/KOH à 40 % (i.e. dans des conditions basiques),21 a finalement permis
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Figure 2.21. Réactions et conditions. (a) PBr3 (1 M dans DCM), DCM, 12h, 0 °C à T.A. (b) NBS, PPh3, DCM, 12h, 0 °C à T.A. (c) TsCl, Ag2O, KI, DCM, 3h, T.A. (d) TsCl, KOH/DCM, 16h, T.A.
Macrocyclisation et formation du composé 25
La réaction de macrocyclisation entre la polyamine tri-alkylée 3 et la plateforme hétéroaromatique 24 est réalisée dans les conditions usuelles (Figure 2.22).
En RMN 1H, le spectre du brut réactionnel montre cependant de nombreux signaux
liés à la présence des formes libre et complexée au sodium. L’intégration des signaux correspondants suggère également le clivage partiel du groupement protecteur THP. L’intermédiaire réactionnel est donc repris dans un mélange ternaire
AcOH/THF/H2O (4:2:1) afin de permettre la régénération totale de la fonction
phénol.22
Figure 2.22. Réactions et conditions. (a) Na2CO3, ACN, 48h, reflux (b) AcOH/THF/H2O (4:2:1), 1,5h, T.A.
Après purification par chromatographie sur colonne d’alumine, le macrocycle
25 a pu être isolé avec un rendement modéré de 59 %, expliqué, a priori, par l’utilisation
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A titre de comparaison, Lincoln et al. ont rapporté la préparation d’un dérivé du pyclène à partir de la diéthylènetriamine trinosylée et d’un dérivé pyridol dont la
fonction alcool est protégée par un groupement benzyle (Figure 2.23).17 Cette synthèse
en trois étapes se traduit par un rendement global de 54 %.
Figure 2.23. Synthèse d’un dérivé du pyclène portant une fonction phénol 23
Essais d’introduction d’un groupement maléimide par la réaction de Mitsunobu Comme évoqué précédemment, plusieurs fonctions réactives peuvent être employées à des fins de bioconjugaison. Le choix du groupement maléimide est ici retenu en vue de diversifier la nature des fonctions réactives introduites sur la plateforme PCTA[12].
Ainsi, la première étape de cette stratégie consiste en la synthèse du précurseur maléimide portant à son extrémité une fonction alcool par condensation du 6-amino- 1-hexanol sur le N-(méthoxycarbonyl)maléimide dans une solution saturée
d’hydrogéno-carbonate de sodium (Figure 2.24).23 Après purification par
chromatographie sur colonne de silice, le composé 26 est isolé avec un rendement de 58 %.
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Le premier essai de couplage a été réalisé de manière directe par action du
système DIAD/PPh3 sur le macrocycle 25 et le composé 26 précédemment synthétisé
dans le THF à reflux (Figure 2.25). Malgré la disparition des signaux des produits de départ en RMN 1H, ces conditions se sont cependant révélées être insatisfaisantes.
L’analyse du brut réactionnel par spectrométrie de masse confirme, de plus, l’absence de formation du produit de couplage.
Figure 2.25. Réactions et conditions. (a) 26, DIAD, PPh3, THF, 16h, reflux (b) AcOH/THF/H2O (4:2:1), 1,5h, T.A.
Le deuxième essai a consisté en l’introduction du groupement maléimide sur la plateforme hétéroaromatique avant l’étape de macrocyclisation. Le composé 27, obtenu par déprotection du groupement THP du composé 20 par action du mélange
ternaire AcOH/THF/H2O, est soumis aux mêmes conditions expérimentales de
couplage avec l’alcool 26 mais également, aucune formation du produit de couplage
n’a été observée ni par RMN 1H ni par spectrométrie de masse.
Si aucun autre essai n’a été mené par manque de temps, il aurait été intéressant de réaliser le couplage entre le nucléophile 26 et le composé 21 comme le décrit la publication de référence d’Hovinen.16
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Synthèse de ligands bifonctionnels chélatants N-fonctionnalisés
dérivés du PCTA[12]
La méthodologie de synthèse des précurseurs triamines à partir de la N- benzyl-éthanolamine développée au laboratoire permet d’envisager la préparation d’une série de ligands bifonctionnels chélatants N-fonctionnalisés. Comme évoqué précédemment, la fonctionnalisation peut s’effectuer soit à travers la différenciation d’une fonction acétate de tertio-butyle par une fonction acétate de méthyle soit par introduction d’une fonction réactive en -position d’un bras complexant. Ces deux approches seront exploitées pour la synthèse des ligands présentés dans cette partie (Figure 2.26).
Figure 2.26. Structures des ligands bifonctionnels chélatants N-fonctionnalisés visés