Les superacides et les sucres

L tudeà deà laà a ti it à desà su esà e à ilieuà a ideà e o teà à 1840. A cette époque, Mulder116 rapporte la réaction du sucrose en milieu acide sulfurique ou chlorhydrique dilué à chaud générant des aldéhydes hétérocycliques de t peàfu fu alàetàdeàl a ideàl uli i ue.àDeà osàjou s,àla réaction de gl os latio àetàl tudeàde la réactivité des sucres en milieux acides sont très répandues. Ces études menées dans ces milieux peuvent être classées de la manière suivante :

 En milieu acide dilué  En milieu acide concentré  En phase hétérogène acide  En milieu superacide 4.5.1 Les superacides usuels

Essentiellement utilisé pour les réactions de O-glycosylation, le superacide usuel est l a ideàt ifli ue. La ideà t ifli ueà s utiliseà e à p se eà deà N-iodosuccinimide do a tà s le ti e e tà leà β-glucoside correspondant.117 _{(Schéma 38)}

Schéma 38 : Glycosylation en présence d'acide triflique

4.5.2 Cyclisation intramoléculaire en milieu superacide

Un autre superacideàe plo àe à hi ieàdesàsu esàdepuisàplusàd u àsi leàestàl a ideàfluo h d i ue.à C està e à à ueà Ville et Mestrezat118_{, inspirés par les travaux de Hugounenq et Morel}119 _{sur la} matière protéique, ont entrepris l h d ol se fluorhydrique de la cellulose. Plus tard, Helferich120 _puis Fredenhagen et Cadenbach121 _{montrèrent respectivement en milieu HF la solubilité de la cellulose à}

115 _{a) B. Métayer, A. Mingot, D. Vullo, C.T. Supuran, S. Thibaudeau, Chem. Comm., 2013; 11, 7540; b) C.}

Theunissen, B. Métayer, N. Henry, G. Compain, J. Marrot, A. Martin-Mingot, S. Thibaudeau, G. Evano, J. Am.

Chem. Soc., 2014, 136, 12528.

116 _{G.J. Mulder, J. Prakt. Chem., 1840, 21, 203.}

117 _{G.H. Veeneman, S.H. van Leettwen, J.H. van Boom, Tetrahedron Lett., 1990, 31, 1331.} 118 _{J. Ville, W. Mestrezat, C. R. Acad. Sci., 1910, 150, 783.}

119 _{L. Hugounenq, A. Morel, C. R. Acad. Sci., 1906, 146, 1426.} 120 _{B. Helferich, A. Böttger, Ann., 1929, 476, 150.}

asseà te p atu eà età l e t a tio à possi leà deà pol sa ha idesà issusà duà ois.à En 1952, Sattler122 _a étudié la formation de dianhydrides de difructose en milieu fluorhydrique. Ces derniers sont aussi obtenus pa à a tio à deà l a ideà hlo h d i ueà o e t 123 _{sur le D-fructose mais de nombreux} produits secondaires sont formés et cette réaction nécessite des traitements lourds pour soustraire l a ide. L utilisatio àde HF rend plus aisée l e t a tio àdeàce dernier du milieu réactionnel et génère plus efficacement les dianhydrides de difructose (Figure 22).

Figure 22 : Représentation d'un dianhydride de difructose, le 1,2':2,1'-dianhydro-α-D-fructofuranose-β-D-

f u top a ose o DAF d ap s la o e latu e IUPAC)

Trente ans plus tard, Defaye124 _{reprend ces} t a au à pou à aug e te à l effi a it à deà laà a tio à constatant que les conditions de Sattler limitent la dissolution du sucre. En utilisant un volume de HF suffisant pour dissoudre le composé, la formation des produits désirés réalisée à basse température est quantitative au bout de quelques minutes. De façon identique, le L-sorbose en milieu superacide donne accès à six dianhydrides de disorbose dont quatre inédits.125 _{Des conditions similaires} appliquées aux disaccharides conduisent à un mélange de dianhydrides de glucose-fructose peu répandu à partir du tréhalulose (Schéma 39a).126

Schéma 39 : Formation de dianhydrides de dihexulose en milieu HF/pyridine ou HF seul pour a) le tréhalulose et pour b) différents disaccharides

122 _{L. Sattler, F.W. Zerban, G.L. Clark, C-C. Chu, N. Albon, D. Gross, H.C.S. de Whalley, Ind. Eng. Chem., 1952, 44,}

1127.

123 _{A. Pictet, J. Chavan, Helv. Chim. Acta., 1926, 9, 809.} 124 _{J. Defaye, A. Gadelle, Carbohydr. Res., 1985, 136, 53.} 125 _{J. Defaye, A. Gadelle, Carbohydr. Res., 1986, 152, 89.}

De plus, cette méthode appliquée au palatinose, leucrose, maltulose, turanose, lactulose ou encore sucrose génère également des mélanges de dianhydrides de dihexulose (Schéma 39b).127

Le mécanisme de formation de tous ces composés est similaire à celles du D-fructose et passe par un

ion oxocarbénium (Schéma 40) 128_:

 Substitution u l ophileà fo a tà u à i te diai eà fluo à puisà fo atio à deà l io à

oxocarbénium

 Formation d u à ou elà io à o o a iu à di eà puisà fo atio à du dianhydride de

dihexulose

Schéma 40 : Mécanisme général de formation des dianhydrides de dihexulose en milieu superacide Sinaÿ129 _{a également étudié la réactivité des dérivés du D-xylose dans un mélange de benzène-BF3.} Et2O. Dans ces conditions, l th ateàdeàt ifluo u eàdeà o eàdonne lieu à une O-glycosylation entre deux unités de D-xylofuranose. Il s e suitàu eàse o deàgl os latio ài t a ol ulai e qui conduit à un

dianhydride de dixylose. (Schéma 41)

Schéma 41 : Réaction du D-xylose protégé en présence de BF3-Et2O dans le benzène

4.5.3 Dépolymérisation de la cellulose en milieu superacide

Récemment, le groupe superacide130 _{a utilisé le mélange HF/SbF5 pour améliorer la} décristallisation/dépolymérisation de la cellulose. L effi a it à deà cette méthode fournissant le D-

glucopyranoseàa e àu à e de e tàdeà %às e pli ueàpa :

 La capacité du HF à décristalliser la cellulose

 La polyprotonation a un effet protecteur par la répulsion des charges évitant des réactions secondaires de réversion

 Le caractère non nucléophile des ions fluorures existant sous la forme de complexes

d a ti oi eàS nF5n+1 (Schéma 42)

127 _{J. Defaye, J. M. G. Fernández, Carbohydr. Res., 1992, 273, 223 ; J. Defaye, J. M. G. Fernández, Carbohydr.} Res., 1994, 251, 1 ; J. M. G. Fernández, A. Gadelle, J. Defaye, Carbohydr. Res., 1994, 265, 249.

128 _{M.B. Fusaro, V. Chagnault, D. Postel, Carbohydr. Res., 2015, 409, 9.} 129 _{P.H. Amvam Zollo, J-R. Pougny, P. Sinaÿ, Tetrahedron Lett., 1979, 20, 2447.}

Schéma 42 : Mécanisme proposé pour la dépolymérisation de la cellulose en milieu superacide Cetteà eà a tio àtest eàa e àu àsupe a ideàfai leàtelà ueàl a ideàt ifli ueàdo eàu eà o e sio à d e i o à %.à

5 Deux chimies – Deu te h i ues d’analyse

Ce manuscrit présente les résultats obtenus concernant la recherche de cations glycosyles inédits en glycochimie en exploitant le milieu superacide et en faisant appel à la RMN in situ et aux calculs théoriques (Figure 23).

Figure 23 : Représentation des quatre domaines utilisés dans le cadre de la thèse présentée dans ce manuscrit

Sujet

thèse

Glycochimie Superacide

La glycochimie intervient dans toutes les synthèses de composés de départ non dispo i les o e iale e t s’i spi a t de

synthèses décrites dans la littérature.

Le milieu superacide HF/SbF₅utilisé comme réactif (promotteur) mais également comme solvant de réaction pour former des espèces

transitoires stables à basse température.

Calculs théoriques RMN in situ à basse température

A partir de données RMN récoltées, des calculs théoriques prédisent la conformation

du cation glycosyle formé en milieu superacide o e l’o t e t ep is certains

chercheurs.

Cette te h i ue d’a al se in situ, inspirée des t avau d’OLAH su la hi ie des carbocations, permet de caractériser les intermédiaires réactionnels formés en milieu