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IV.5 Synthèse et évaluation biologique de nouveaux iminosucres comportant un centre

IV.5.1. b Isoxazolidines

Si les isoxazolines sont habituellement hydrogénolysées en β-aminocétones, les

isoxazolidines quant à elles peuvent être transformées, dans des conditions similaires, en

β-amino alcools. De plus, lorsque le substituant en α de l’atome d’oxygène est une fonction

202

Les isoxazolines 4,5-disubstituées par des fonctions esters subissent un réarrangement thermique en

2-acylaziridines (réarrangement de Baldwin), qui elles même peuvent évoluer en 4-oxazolines ou en pyrroles :

Mullen, G. B.; Bennett, G. A.; Georgiev, V. S. Liebigs Ann. Chem.1990, 109-110.

carboxylique (esters, amides) une cyclisation in situ (lors de l’étape de réduction de la liaison

N-O) forme directement un squelette pyrrolizidine (si n = 1)

196,197,203

ou indolizidine

(si n = 2)

201b,204

(Schéma 192).

Schéma 192

Ainsi, les cycloadduits 409a-b et 410a-b (mélanges de diastéréoisomères non séparés,

cf. paragraphe IV.3.2) ont été placés dans les conditions d’hydrogénolyse de la liaison N-O en

espérant isoler directement les lactames correspondants 429, dans la même proportion

diastéréoisomérique que les cycloadduits dont ils auraient été issus (Schéma 193).

Malheureusement, la transformation de 409 et 410 s’est avérée lente (plusieurs jours) et a

conduit à des mélanges complexes de produits, desquels aucun composé caractérisable n’a pu

être isolé.

Schéma 193

Comme alternative à l’hydrogénolyse de la liaison N-O, nous avons envisagé une

réduction par le zinc en milieu acide, une méthode de coupure de la liaison N-O qui s’est

souvent avérée utile pour transformer les isoxazolidines directement en lactames.

205

Par cette

203

(a) Cordero, F. M.; Pisaneschi, F.; Meschini Batista, K.; Valenza, S.; Machetti, F.; Brandi, A. J. Org. Chem.

2005, 70, 856-867. (b) Pisaneschi, F.; Gensini, M.; Salvati, M.; Cordero, F. M.; Brandi, A. Heterocycles2006,

67, 413-420. (c) Li, Y.-J.; Chuang, H.-Y.; Yeh, S.-M.; Huang, W.-S. Eur. J. Org. Chem. 2011, 1932-1939.

(d) Nemoto, H.; Tanimoto, K.; Kanao, Y.; Omura, S.; Kita, Y.; Akai, S. Tetrahedron2012, 68, 7295-7301.Voir

aussi références 66, 81, 84

204

(a) Burdisso, M.; Gamba, A.; Gandolfi, R.; Oberti, R. Tetrahedron1988, 44, 3735-3748. (b) Holmes, A. B.;

Hughes, A. B.; Smith, A. L. J. Chem. Soc., Perkin Trans.11993, 633-643. (c) Sinclair, A.; Arini, L. G.; Rejzek,

M.; Szeto, P.; Stockman, R. A. Synlett 2006, 2321-2324. (d) Ashoorzadeh, A.; Archibald, G.; Caprio, V.

Tetrahedron2009, 65, 4671-4680. (e) Coldham, I.; Burrell, A. J. M.; Guerrand, H. D. S.; Oram, N. Org. Lett.

2011, 13, 1267-1269. Voir aussi références 22c,d, et 64.

205

(a) Iida, H.; Watanabe, Y.; Kibayashi, C. Chem. Pharm. Bull.1985, 33, 351-357. (b) Toyao, A.; Tamura, O.;

Takagi, H.; Ishibashi, H. Synlett2003, 35-38. (c) Bonaccini, C.; Chioccioli, M.; Parmeggiani, C.; Cardona, F.;

Lo Re, D.; Soldaini, G.; Vogel, P.; Bello, C.; Goti, A.; Gratteri, P. Eur. J. Org. Chem. 2010, 5574-5585.

(d) D'Adamio, G.; Parmeggiani, C.; Goti, A.; Moreno-Vargas, A. J.; Moreno-Clavijo, E.; Robina, I.; Cardona, F.

méthode, le risque de compétition entre la coupure de la liaison N-O et celle des éthers

benzyliques était moindre. Par exemple, le groupe de Goti a transformé efficacement

l’isoxazolidine 80 en lactame 81 en employant un excès de zinc dans un mélange AcOH/H

2

O

(9:1) chauffé à 50 °C pendant 4 heures (Schéma 194).

58,205c

Schéma 194

De façon analogue, nous avons traité le mélange de cycloadduits diastéréoisomères

409a-b (r.d. = 88:12) par un excès de poudre de zinc (10 équivalents) dans un mélange

d’acide acétique et d’eau, à 50 °C. A cette température la transformation de 409a-b était très

longue. A 90 °C tout le produit de départ avait réagi après 21 heures, mais un mélange

complexe a été obtenu, duquel le produit majoritaire 429a a été isolé après chromatographie

avec un rendement de 39% seulement (Schéma 195). Des corrélations nOe entre un des

protons H-8 ( 2.61 ppm) et le proton H-2 ( 4.32 ppm) d’une part et entre le proton H-8 (

2.61 ppm) et le proton H-6 ( 4.73-4.68 ppm) d’autre part ont permis de déterminer la

configuration du produit 429a et de confirmer la configuration du centre C-3a de 409a. Le

lactame 429b, qui aurait dû être formé par la même réaction de réduction et cyclisation à

partir du cycloadduit 409b, n’a pas été isolé.

Schéma 195

Le cycloadduit 410a, issu de la cycloaddition de la nitrone 334 avec l’acrylate de

méthyle a également été soumis à une réduction par la poudre de zinc dans les mêmes

conditions (Schéma 196). Là encore, le lactame 429a a été formé avec un rendement peu

satisfaisant de 42%.

Schéma 196

Au vu de ces résultats peu satisfaisants, nous nous sommes alors intéressés à la

séquence décrite par Carmona

79

pour transformer les isoxazolidines issues de cycloadditions

avec l’alcool allylique en pyrrolizidines. Celle-ci implique une réduction de la liaison N-O par

le complexe de molybdène hexacarbonyle,

206

après mésylation de l’alcool allylique (voir

Schéma 51).

Selon le mécanisme proposé par le groupe Brandi et Goti pour la réduction des

isoxazolidines par Mo(CO)

6

,

200a

le complexe métallique se coordinerait avec les atomes

d’azote et d’oxygène de l’isoxazolidine mésylée (ici 148) pour former l’intermédiaire I

(Schéma 197). La réduction de la liaison N-O conduirait à l’intermédiaire II qui serait en

équilibre avec l’intermédiaire III, puis ce dernier serait hydrolysé en amino alcool IV. Enfin,

une cyclisation aurait lieu par substitution nucléophile intramoléculaire de la l’atome d’azote

sur le mésylate, conduisant dans le cas présenté ici à la pyrrolizidine 149 (Schéma 197).

Schéma 197

Ainsi, les cycloadduits 419a-b ont été d’abord mésylés en présence de chlorure de

mésyle et de triéthylamine dans le dichlorométhane (Schéma 198). A partir du mélange de

206

Pour l’obtention directe de pyrrolizidines à partir d’isoxazolidines par réduction via le complexe molybdène

hexacarbonyle (étude non réalisée pendant notre travail), voir : (a) Goti, A.; Cacciarini, M.; Cardona, F.; Brandi,

A. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 2853-2856. (b) Ideue, E.; Shimokawa, J.; Fukuyama, T. Org. Lett. 2015, 17,

4964-4967. Voir aussi référence 66.

cycloadduits diastéréoisomères 419a-b (r.d. = 68:32) les mésylates correspondants 430a et

430b ont été isolés avec un bon rendement de 82%. De plus, chacun des diastéréoisomères

430aet 430b a pu être isolé pur par chromatographie sur gel de silice, ce qui a permis de les

caractériser et de confirmer la configuration de leurs deux centres stéréogènes formés lors de

la cycloaddition. Le spectre NOESY de 430a montre des corrélations nOe entre les protons

H-1’ ( 4.35 ppm and 4.27 ppm) et le proton Hβ-3 ( 2.23 ppm) d’une part et entre le proton

H-8 ( 2.55 ppm) et le proton Hβ-3 ( 2.23 ppm) d’autre part. Le proton Hβ-3 a été identifié

grâce à une corrélation entre le proton H-4 ( 4.26 ppm) et le proton Hα-3 ( 2.67 ppm) et

entre le proton H-6 ( 3.37–3.33 ppm) et le proton Hα-3 ( 2.67 ppm). Pour le

diastéréoisomère 430b, des corrélations nOe entre le proton H-1’ ( 4.35–4.32 ppm) et le

proton H-6 ( 3.52–3.48 ppm) d’une part et entre le proton H-2 ( 4.46–4.39 ppm) et l’un des

protons H-8 ( 2.53 ppm) d’autre part montrent que le cycloadduit dont il est issu (419b),

provient d’une approche endo-anti.

Schéma 198

Le mésylate 430a a ensuite été traité par 1,6 équivalent de molybdène hexacarbonyle

dans un mélange MeCN/H

2

O (15:1) porté au reflux (Schéma 199). Au terme de la réaction

(suivie par CCM), le mélange réactionnel a été versé dans un cristallisoir contenant la silice.

Après l’évaporation des solvants (12 heures), le résidu a été transféré dans un verre fritté puis

rincé à l’acétate d’éthyle et au méthanol. Le filtrat a été concentré et purifié par

chromatographie sur gel de silice. Le produit attendu 431 a été isolé avec un bon rendement

de 75%. Il est important de noter que la façon dont la réaction est arrêtée est très importante.

66

Lors d’essais préliminaires, de la silice ( 5g/mmol d’isoxazolidine) avait été additionnée au

milieu réactionnel, puis la suspension résultante avait été agitée à température ambiante

pendant 18 heures (traitement décrit par Carmona

79

). Dans ces conditions, le produit attendu

431 a bien été obtenu, cependant avec un rendement bien plus faible ( 30%). Le

diastéréoisomère minoritaire 430b a été traité dans les mêmes conditions. Le produit de départ

a été totalement consommé au bout d’une heure au reflux et la pyrrolizidine 432 a été obtenue

avec un bon rendement de 77% après purification.

Schéma 199

Ces résultats obtenus en employant le molybdène hexacarbonyle comme réducteur

nous ont encouragés à poursuivre notre étude vers la synthèse d’iminosucres bicycliques à

partir des cycloadduits comportant un centre quaternaire en jonction de cycle. Dans les

paragraphes suivants nous présenterons la transformation des différentes isoxazolidines

obtenues par cycloaddition de cétonitrones avec l’alcool allylique et leur transformation en

pyrrolizidines et indolizidines polyhydroxylées.