Synthèse des substrats donneurs

2.1.1 Synthèse de l’ACS

Les synthèses du L- et du D-ACS ont été réalisées à partir de la L- ou D-cystine selon la méthode décrite par Emilliozzi et Pichat que nous avons optimisée.236 Cette synthèse, réalisée en deux étapes, consiste tout d’abord en l’oxydation en milieu acide à l’aide de peroxyde d’hydrogène de 3 molécules de cystine en 3 molécules de cystine-disulfoxyde (1). Ces dernières sont ensuite dismutées en présence d’une solution ammoniacale aqueuse pour donner 4 molécules d’ACS et reformer une molécule de cystine (Schéma 86).

L’oxydation de la cystine en intermédiaire 1 est réalisée en présence d’un léger excès d’HCl et de H2O2, en solution dans l’acide formique et à une température maintenue autour de 20 °C. Après évaporation et élimination des traces d’acide, la dismutation de 1 est ensuite directement réalisée par traitement avec une solution d’ammoniaque concentrée. Le mécanisme proposé pour cette réaction est décrit au Schéma 87.237

Schéma 87 : Mécanisme de dismutation du disulfoxyde 1.

La cystine qui précipite dans l’eau à pH = 7 est facilement éliminée par filtration et l’ACS est ensuite purifié par chromatographie d’échange d’ions. Il a tout d’abord été déposé sur une colonne de résine sulfonique sur laquelle il n’est pas adsorbé en raison de son point isoélectrique très bas (< 1). Cette étape permet cependant d’éliminer la majorité des impuretés notamment la cystine. La pureté de l’ACS est encore augmentée par adsorption sur une résine échangeuse d’anions (Dowex 1). Une élution avec une solution d’acide formique permet alors de l’isoler après concentration avec une grande pureté (> 98%). Le rendement global de la réaction à partir de la cystine avoisine 70 %. Nous avons donc pu accéder ainsi sans difficulté majeure aux deux énantiomères de l’ACS. La cystine récupérée est suffisamment pure pour être réutilisée pour une nouvelle synthèse. Ceci est important dans le cas du D-ACS, car la D-cystine est particulièrement onéreuse.

Parfois, nous avons obtenu l’ACS en mélange avec l’acide cystéine sulfonique. Il semble que ce dernier soit issu d’une suroxydation de l’ACS lors d’un séjour prolongé

sur la colonne de résine acide. Bien qu’il soit possible de séparer les acides sulfiniques et sulfoniques sur la colonne de résine basique (Dowex 1), il est cependant préférable d’éviter la formation de l’acide sulfonique en minimisant au maximum la durée de la première étape de purification.

2.1.2 Synthèse de l’hypotaurine

L’hypotaurine (HPT) a été préparée à partir de la cystamine en adaptant la méthode précédemment décrite pour l’ACS (Schéma 88).

Schéma 88 : Synthèse de l’hypotaurine à partir de la cystamine.

L’intermédiaire disulfoxyde (2) a été obtenu en appliquant la méthode déjà décrite pour la synthèse de 1. Nous avons cependant remarqué que la cystamine, contrairement à la cystine, ne se dissout qu’après l’ajout d’HCl et a tendance à précipiter dans le milieu réactionnel. Il est donc essentiel de procéder rapidement à l’ajout d’H2O2 afin d’éviter que le milieu ne prenne en masse. À l’issue de la réaction l’intermédiaire 2 est récupéré après concentration et utilisé directement dans l’étape suivante. À l’issue de la dismutation, la cystamine ne précipite pas et ne peut donc pas, comme la cystine, être éliminée par filtration. Elle est par contre sélectivement adsorbée sur la résine acide. Une simple élution avec H2O permet ainsi, après concentration, d’isoler l’HPT sous la forme d’un solide blanc cristallin, avec une excellente pureté attestée par RMN, et un rendement global de 75 %.

2.1.3 Synthèse des

- et

-méthylhypotaurine

Nous avons envisagé de préparer la méthylhypotaurine (MHPT) à partir de la diméthylcystamine en appliquant la même méthode que pour l’ACS et l’HPT. Le Schéma 89 décrit l’approche rétrosynthétique que nous avons explorée à partir de l’Ala. L’enchainement synthétique comprend la réduction de l’Ala en alaninol, une réaction de Mitsunobu pour substituer l’alcool par le thioacétate puis une oxydation du thiol pour accéder à l’intermédiaire disulfure 7. Les synthèses des L- et D-MHPT ont été menées en

parallèle à partir des L- et D- Ala. Les rendements indiqués par la suite correspondent aux meilleurs résultats dans l’une ou l’autre des 2 séries.

Schéma 89 : Rétrosynthèse envisagée pour la méthylhypotaurine.

L’alaninol a été préparé par réduction de l’Ala avec LiAlH4 dans le THF à reflux.238

Après élimination des sels par filtration, et concentration, l’alaninol (3) est isolé avec un rendement de 75 % et une pureté suffisante pour être engagé dans l’étape suivante sans purification supplémentaire. Le groupement Boc a été choisi pour protéger la fonction amine car il sera directement éliminé lors de l’étape d’oxydation de l’intermédiaire 7 effectuée en milieu acide. Ce groupement a été introduit sans difficulté en utilisant le réactif Boc2O dans le CH2Cl2.239 L’intermédiaire 4 a été isolé après lavage et concentration avec un rendement de 90 % et une pureté suffisante pour être engagé dans l’étape suivante. La réaction de Mitsunobu a ensuite été réalisée en présence d’azodicarboxylate de diisopropyle (DIAD) et d’acide thioacétique selon un protocole décrit dans la littérature.239 Après chromatographie sur silice, le thioacétate 5 a été isolé avec un rendement de 53 %. Ce rendement modeste s’explique en partie par la difficulté de séparation du produit 5 des sous-produits formés à partir du DIAD. L’optimisation des conditions de purification devrait permettre à l’avenir d’améliorer ce rendement. La saponification de 5 a été effectuée avec un léger excès de lithine et le produit 6 isolé avec un rendement quantitatif après une simple extraction. L’oxydation du thiol en disulfure a été obtenue par l’action d’ H2O2 en présence d’une quantité catalytique de NaI, selon

un protocole récemment décrit dans la littérature.240 Après chromatographie sur silice, le produit 7 a été obtenu avec un rendement modeste de 40 %. Finalement, les L- et D -MHPT ont été obtenues avec un rendement de 70 % en appliquant le protocole déjà décrit pour l’HPT. Ici encore nous avons pu observer la formation de méthyltaurine (< 20 %) par oxydation au cours de la purification sur résine acide. La MHPT a finalement été obtenue avec un rendement global de 10 % à partir de l’Ala. Ce rendement pourrait sans nul doute être augmenté par optimisation des différentes étapes et en particulier des conditions de chromatographie. Le Schéma 90 résume la synthèse des L- et D-MHPT.

Schéma 90 : Synthèse des L- et D-Méthylhypotaurine.