Synthèse des monomères di-fonctionnalisés

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Figure 139 Contrôle de la taille d'un polymère supramoléculaire à base de CD utilisant une matrice d'ADN simple brin de différentes longueurs (M9, M18)

B. Synthèse des monomères di-fonctionnalisés

En collaboration avec le Pr. Brown de l’université d’Oxford (Angleterre), les bases cytosine (C) et guanine (G) ont été sélectionnées pour leur forte interaction, comparé à la paire adénine (A) et thymine (T). En effet, la paire de bases G-C possède un site de liaison hydrogène en plus, rendant l’interaction entre les deux plus forte (Figure 140).

Figure 140 Liaisons hydrogène entre les paires de bases G-C et A-T

Utilisant la méthodologie de pontage développée au laboratoire, le monomère 64 a été synthétisé en suivant le chemin rétrosynthétique indiqué ci-dessous (Schéma 18). L’oligonucléotide utilisé présente en position 5’ un espaceur hexynyle terminal qui servira à attacher le trimère CCG à la CD par une réaction de CuAAC. Le dérivé azoture 62 quant à lui sera obtenu après plusieurs étapes à partir du dérivé monosubstitué 46.

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Schéma 18 Rétrosynthèse du composé 64 contenant un anticodon

1. Synthèse du monomère difonctionnalisé 64

Pour la synthèse du composé en série -CD il a fallu tout d’abord préparer le composé azoture

62 (Schéma 19). Initialement la stratégie la plus simple a été de partir du composé

monosubstitué 46 en version perbenzylée et réaliser une réaction d’amination réductrice dans les conditions standards avec le 5-chloropentanal disponible commercialement, pour donner le composé 60 avec un rendement de 87%. Ensuite le dérivé 60 a été engagé dans une hydrogénolyse en présence de palladium (0) sur charbon et de l’acide trifluoroacétique pour arriver au dérivé 61 natif. Ce dernier a subi ensuite une réaction de substitution nucléophile en présence d’azoture de sodium dans le DMF aux microondes à 120°C. A la place de notre produit, un mélange complexe de produits a été obtenu résultant notamment de l’élimination du groupement chlorure. Des conditions plus douces ont été également utilisées, mais les différents tests se sont soldés par un échec.

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Schéma 19 Problème lors de la synthèse du précurseur azoture 62

Pour contourner ce problème nous avons adopté une autre stratégie en synthétisant d’abord le 5-azidopentanal 63 dans les mêmes conditions (NaN3, microondes à 120°C pendant 1 h) à partir du dérivé commercial 5-chloropentanal (Schéma 20). En parallèle le dérivé perbenzylé

46 a été déprotégé par une hydrogénolyse classique pour donner le composé 47 avec un

rendement quantitatif. Ensuite, une réaction d’amination réductrice en présence de triacétoxyborohydrure de sodium entre le dérivé 47 et le composé 63 a permis d’obtenir le précurseur azoture 62 avec un rendement quantitatif.

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Schéma 20 Synthèse du précurseur azoture 62

Une fois le précurseur azoture obtenu, des tests de réactions CuAAC avec l’oligonucléotide 5’-Hexynyl-CCG ont été réalisés utilisant un mode opératoire proposé par le Pr. Brown.[150] Ce mode opératoire implique notamment l’utilisation d’un ligand hydrosoluble [THPTA : tris (3-hydroxypropyltriazolylmethyl)amine] qui accélère la réaction CuAAC.

Le mode opératoire utilisé nécessite la préparation de toutes les solutions dans un tampon 0,2 M de NaCl. La réaction commence par la complexation du sulfate de cuivre (II) (20 eq) par le THPTA (140 eq) pour donner un complexe de couleur bleue, et est suivie de l’ajout de l’ascorbate de sodium (200 eq), de l’oligonucleotide 5’-Hexynyle-CCG et de l’azoture 62. La réaction est suivie par ESI-TOF.

En appliquant ce mode opératoire, aucune trace de produit n’est observée, malgré l’utilisation d’un excès d’alcyne (Tableau 2 : entrée 2) ou de l’azoture (Tableau 2 : entrée 3) ou encore de l’allongement du temps de réaction (Tableau 2 : entrée 4). Ayant des problèmes d’ionisation des produits en ESI-TOF nous avons décidé de réaliser la réaction dans l’eau miliQ, mais à nouveau aucune trace de produit n’a été observée (Tableau 2 : entrée 5).

Pour une meilleure solvatation des constituants, les solutions de THPTA et du dérivé azoture

62 ont été préparées dans le DMSO, tout en dégazant les solutions aqueuses de Cu (II) et celle

d’ascorbate de sodium avec de l’argon. De plus nous avons changé la quantité des réactifs et après optimisation, le produit 64 a été obtenu avec 60% de conversion en HPLC (Tableau 2 : entrée 10). Le produit a, finalement, été obtenu avec une conversion quasi-totale après deux ajouts successifs de Cu(I) et d’azido (Tableau 2 : entrée 11).i

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Tableau 2 Mise au point de la réaction de CuAAC pour obtenir le monomère 64

Entrée THPTA Cu

(II) ^{AscNa Alkyne 62 t} (h) ^{Solvant Réaction}

1

140 eq 20 eq 200 eq 1 1 12 NaCl (0,2 M) ×

2

140 eq 20 eq 200 eq 5 1 12 NaCl (0,2 M) ×

3

140 eq 20 eq 200 eq 1 5 12 NaCl (0,2 M) ×

4

140 eq 20 eq 200 eq 1 1 72 NaCl (0,2 M) ×

5

140 eq 20 eq 200 eq 1 1 12 H2O ×

6

140 eq 20 eq 200 eq 1 1 12 H2O ×

7

- 0,5 eq ^{5 eq 1 5 12 DMSO/H}(5:1) ^{2O ×}

8

- 1 eq 10 eq 1 1 12 DMSO/H2O (5:1) ^×

9

20 10 eq 50 eq 1 1 12 DMSO/H2O (5:1) ^×

10

a 1,5 eq 1 eq 10 eq 1 1.2 2 DMSO/H2O (5:1)

11

b 3 eq 2 eq 20 eq 1 2.5 4 DMSO/H2O (5:1) a) conversion 60% (HPLC) ; b) conversion 95% (HPLC)

Une fois la méthode de synthèse validée, le choix de s’orienter vers un système qui forme des complexes d’inclusions plus stables a été effectué. Par conséquent, en collaboration avec J. Rossignol et P. Evenou au sein du laboratoire, nous avons décidé de travailler sur le système

-CD/Ada en raison de la forte constante d’association entre la -CD et l’adamantane.[77]

2. Synthèse du monomère 67 contenant l’anticodon

Le composé 67 est synthétisé suivant le mode opératoire mis au point précédemment (Schéma 21). Le dérivé 65 synthétisé par J. Rossignol et P. Evenou est engagé dans une réaction d’amination réductrice avec le 5-azidopentanal pour donner le précurseur azoture 66 avec un rendement quantitatif. Ce dernier subit une réaction de CuAAC avec le 5’-Hexynyle-CCG dans

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les conditions standards, pour donner après purification par HPLC le produit souhaité avec un rendement de 20%.ii Le rendement du produit est déterminé par dosage UV à 260 nm.

Schéma 21 Synthèse du monomère 67

En parallèle à cette synthèse le Dr. Renaud Barbeyron a préparé le composé 68 servant de contrôle (Figure 141), utilisant la même voie de synthèse.

Figure 141 Composé 68 sans invité hydrophobe servant de blanc

Dans le document Architectures supramoléculaires hiérarchiques à base de cyclodextrines (Page 162-167)