Synthèse des glycolipides α-D-mannosides

La stratégie envisagée dans un premier temps pour la synthèse du glycolipide avec le fluorophore est tout d’abord de réaliser la glycosylation entre un mannose protégé et une chaîne alkyl bi-fonctionnelle puis de coupler le fluorophore par couplage peptidique. Cette approche permet d’introduire le fluorophore en dernier.

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1. Synthèse de la partie glycolipide.

Figure 31 : Synthèse du glycolipide protégé.

Parmi les chaînes alkyl bi-fonctionnelles et longues disponibles sur le marché, nous avons choisi une chaîne en C11, d'une part la chaîne en C11 avec le fluorophore hydrophobe donne une longueur équivalente à une chaîne en C16/C18 et en plus le précurseur le 11- bromo-1-undécanol a un prix abordable. La première étape, très bien décrite dans la littérature, consiste en la substitution nucléophile du bromo par un ion azoture dans le DMF chauffé à 80°C durant une nuit et purifié par simple extraction liquide-liquide pour obtenir le 11-azido undecanol 4 avec un rendement quantitatif de 99%. [105–107]

L'introduction du sucre sur l'azido undécanol peut se faire de différentes façons. En effet il existe de nombreuses méthodes de glycosylation. Parmi celles-ci, on peut citer des méthodes reconnues telles que, les glycosylations de type Koenigs-Knorr utilisant des halogénures de glycoside, les glycosylations de Schmidt utilisant le groupement partant trichloroacetimidate, ou encore des glycosylations utilisant des donneurs stables tels que les thioglycosides. [108] La méthode retenue dans un premier temps est d’utiliser la voie la plus courte : un sucre perbenzoylé comme donneur: Ce donneur est obtenu en une seule étape et possède avec un groupement participant en C2 nécessaire pour l’obtention de la bonne stéréochimie 1,2-trans.

La première étape d’une glycosylation nécessite un promoteur qui permet d’activer le groupement partant et d’obtenir l’oxocarbénium (figure 32). L’étape suivante consiste en l’attaque de l’alcool sur le C1 avec libération d’un H+. En l’absence de groupement particulier ou de solvant particulier il n’y a pas de contrôle sur l'anomérie du glycoside : une 1,2-trans ou une 1,2-cis glycosylation. Par contre la présence d’un groupement participant (un ester par exemple) en C2 permet, comme le montre le schéma 1, d’obtenir de façon sélective une 1,2-trans glycosylation via un cycle dioxocarbenium stabilisé par effet mésomère et inducteur, qui bloque la face syn. L’ouverture de l’intermédiaire cyclique est de type 1,2-trans favorisant la formation de l’un ou l’autre anomère selon la stéréochimie du carbone C2.

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Figure 32 : Mécanisme d’une glycosylation avec groupement participant.

L’étape de glycosylation entre le donneur mannose perbenzoylé 5 et le 16-azido undecanol

4 se fait en présence de TMSOTf (puissant acide de Lewis) et de tamis moléculaire pour

éviter l’hydrolyse du donneur. Cependant malgré plusieurs conditions opératoires, où la température et la quantité d’acide de Lewis ont été modifiées (figure 33) le rendement reste médiocre avec un maximum de 37%. Nos observations ont montré que la réaction est lente avec de l'hydrolyse/dégradation du donneur et sans doute du produit dans le temps ce qui plafonne le rendement et qui est expliqué par le fait que le donneur est très désactivé.

Figure 33 : Condition opératoire de la glycosylation avec le mannose per benzoate

L’alternative est d’utiliser un thioglycoside déjà utilisé au laboratoire et obtenu [109] en une étape à partir du mannose perbenzoate 5 en présence de BF3.Et2O avec un rendement de 90% (figure 31). Le terbutyl méthyl thiophénol a été développé au laboratoire comme alternative sans odeur et peu toxique au thiophénol.

53 Figure 34 : Synthèse du thioglycoside et glycosylation.

La glycosylation avec l'azido undécanol 4 se fait en présence de N-iodo succinimide (NIS) et d’acide trifluorométhane sulfonique. L'ion iodonium formé réagit sur le soufre et l'intermédiaire sulfonium se fragmente pour donner l’ion oxocarbénium. Dans ces conditions la glycosylation se fait avec un bon rendement de 75%. Le rendement de ces deux étapes est de 68% bien meilleur que les rendements de glycosylation obtenus précédemment avec le donneur perbenzoate.

Figure 35 : déprotection et hydrogénation avant couplage avec les fluorophores.

La déprotection des hydroxyles du mannoside 6 se fait dans les conditions de Zemplen avec un rendement de 95% après purification sur colonne. La dernière étape consiste en la réduction de l'azido de 8 par de la triphényl phosphine et d’eau dans le THF pour obtenir l’amino undécyl α-D-mannoside 9. Compte tenu de la polarité de ce produit, il n’a pas été possible de le purifier sur gel de silice en phase normale et en phase inverse. Étant donné que la triphényl phosphine et l’oxyde de triphényl phosphine sont inertes pour l’étape suivante le brut est engagé directement dans la suite.

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2. Couplage avec les fluorophores.

Figure 36 : Réaction de couplage entre l’amino undécyl mannoside

Le couplage de l’amino undécyl mannoside 9 avec le 4-chloro-7-nitrobenzofurazan (chloro-NBD) se fait en présence de triéthylamine dans le DMF, la réaction n’est pas complète et a donné un rendement faible de 25% après purification.

Le couplage avec la N-carboxyméthyl acridone s’est faite en présence de DMAP et d’EDC et présente de nombreux sous-produits dont un est issu du réarrangement de l’EDC avec le fluorophore. Nous n'avons pas pu séparer le produit formé des nombreux sous-produits sur gel de silice à cause de la forte polarité des molécules formées. Nous avons préféré acétyler le mélange en présence d’anhydride acétique et de pyridine pour pouvoir ainsi purifier les acétates moins polaires. Le produit isolé après colonne est désacétylé dans les conditions de Zemplen puis neutralisé à l’IR120 sans qu’aucune purification supplémentaire ne soit nécessaire. Le rendement moyen de 39% est expliqué par les nombreux sous-produits ainsi que par les deux étapes supplémentaires nécessaires à la purification.

Le couplage de la 4-pipéridyl-N-carboxyméthyl-1,8-naphthalimide 2 avec l’amino undécyl mannoside 9 a été fait dans les mêmes conditions et avec les mêmes problèmes pour donner

12 avec un rendement modeste de 25%.

Pour ces trois produits, la quantité obtenue étant suffisante pour les premières évaluations, les étapes de couplage n’ont pas été optimisées comme il sera expliqué dans le prochain chapitre.

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