CHAPITRE II : INCORPORATION D’AMINO-ACIDES α-TRIFLUOROMETHYLES DANS UNE
II) Application à l’incorporation d’aminoacides fluorés dans de petits peptides
1) Travaux antérieurs du laboratoire
Le laboratoire dans lequel j’ai réalisé mes travaux de thèse est spécialisé dans la synthèse d’aminoacides α-trifluorométhylés de manière énantiosélective. La voie de synthèse développée met en jeu une réaction de type Strecker, au cours de laquelle un groupement nitrile est introduit sur une oxazolidine trifluorométhylée. Après hydrolyse et coupure de la copule chirale, différents aminoacides α-trifluorométhylés ont pu être obtenus (Figure 33).
Figure 33 : Différents aminoacides α-trifluorométhylés synthétisés au laboratoire
Certains de ces aminoacides α-trifluorométhylés ont fait l’objet de couplages peptidiques sur leur position C- ou N-terminale et ont ainsi été incorporés dans une chaîne peptidique. Il s’agit de l’α-Tfm-Proline et l’α-Tfm-Alanine.
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1.1. Couplages de la position C-terminale de l’ α-Tfm-Proline
La réactivité de la fonction amine étant supposée diminuée par la présence du groupement trifluorométhyle en position α et ne disposant pas de dérivés N-protégés de l’α-Tfm-Proline, des essais de couplage de cet acide aminé totalement non protégé ont été entrepris par le laboratoire. En effet, à cause de cette réactivité amoindrie, les risques d’homocouplages sont nettement diminués. Ainsi, un premier essai de couplage de la (S)-α-Tfm-Proline activée par du DIC sur la fonction amine d’une alanine protégée sous forme d’ester benzylique, a été entrepris (Schéma 49).8
Malheureusement, le dipeptide désiré n’a alors pu être obtenu qu’avec un très faible rendement de 6%, le produit majoritaire de la réaction étant une dicétopipérazine.
Schéma 49
Le rendement en dipeptide est alors nettement amélioré par la réaction de 2 équivalents d’alanine, en présence du système d’activation HOBt/EDCI. Aucune trace de dicétopipérazine n’est alors observée. Ces conditions optimisées ont alors été employées pour le couplage de la (S)-α-Tfm-Proline avec plusieurs aminoacides naturels aliphatiques diversement substitués (Schéma 50).8
Schéma 50
Ainsi, le couplage de la position C-terminale ne semble pas être empêchée par la présence d’un groupement α-trifluorométhyle et des conditions classiques peuvent être employées avec succès pour son couplage.
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1.2. Couplages de la position C-terminale de l’α-Tfm-Alanine
1.2.1. Essais de protection de la position C-terminale
Avant d’avoir envisagé le couplage de l’α-Tfm-Alanine non protégée, des essais de protections de sa fonction acide sous forme d’acide ont été réalisés. De nombreux essais de formation d’un ester tert-butylique dans les conditions classiques d’estérification (en présence d’un alcool en milieu acide) ont été entrepris. Seul le recours à une solution d’acide perchlorique à 70% dans le butanol permet d’obtenir à hauteur d’un faible rendement de 10% l’ester tert-butylique de la (R)-α-Tfm-Alanine (Schéma 51).
Schéma 51
L’hypothèse avancée pour expliquer ce faible rendement est la forte volatilité de l’ester attendu. Un nouveau produit fluoré est observée en RMN 19F dans le brut réactionnel mais aucun produit n’est isolé après traitement basique.
1.2.2. Couplages de l’α-Tfm-Alanine non protégée
1.2.2.1. Couplage de la position C-terminale
Face à ces nombreux échecs de protections et grâce au couplage de la (S)-α-Tfm-Proline non protégée réalisé avec succès en présence du système d’activation HOBt/EDCI, ces conditions optimisées ont été appliquées au couplage de la (R)-α-Tfm-Alanine non protégée (Schéma 52).8
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Ces conditions ont ainsi permis l’obtention de dipeptides avec de très bons rendements allant de 77% à 82%.
1.2.2.2. Couplage en position N-terminale
A cause de la forte désactivation de la fonction amine et de l’encombrement stérique généré par la présence du groupement trifluorométhyle en position α, une méthode d’activation spécifique et plus puissante que la formation d’un ester activé est nécessaire pour coupler un aminoacide sur la fonction amine de tels aminoacides fluorés. En accord avec les travaux de Koksch et al.117 et Dal Pozzo et al.118,119 l’utilisation d’halogénures d’acyles et, dans ce cas, de chlorures d’acides pour l’activation des aminoacides à coupler en position N-terminale, a été envisagée. Préalablement, la préparation du chlorure d’acyle de la N-Fmoc-Alanine s’effectue dans les conditions décrites par le groupe de Babu,120 par agitation, sous ultrasons, de la N-Fmoc-Alanine en présence d’un large excès de chlorure de thionyle dans le DCM pendant 1 heure.
Ainsi, l’utilisation du chlorure d’acyle de la N-Fmoc-Alanine a permis son couplage au dipeptide H-(R)-α-Tfm-Ala-Leu-OBn avec un rendement de 74% (Schéma 53).8
Schéma 53
1.3. Conclusion
Les couplages de ces deux aminoacides α-trifluorométhylés énantiopures, réalisés précédemment au laboratoire ont prouvé que la réactivité de la fonction amine était fortement diminuée et nécessitait des conditions d’activation relativement puissantes. Comparativement, l’emploi de méthodes classiques de couplage suffit à coupler des aminoacides naturels sur la fonction acide de ces aminoacides particuliers. Néanmoins, des temps de réactions allongés et un
117 Koksch, B.; Quaedflieg, P. J. L. M.; Michel, T.; Burger, K.; Broxterman, Q. B.; Schoemaker, H. E. Tetrahedron:
Asymmetry 2004, 15, 1401-1407.
118 Dal Pozzo, A.; Ni, M.; Muzi, L.; Caporale, A.; de Castiglione, R.; Kaptein, B.; Broxterman, Q. B.; Formaggio, F. J. Org.
Chem. 2002, 67, 6372-6375.
119 Dal Pozzo, A.; Ni, M.; Muzi, L.; de Castiglione, R.; Mondelli, R.; Mazzini, S.; Penco, S.; Pisano, C.; Castorina, M.; Giannini, G. J. Med. Chem. 2006, 49, 1808-1818.
93 nombre d’équivalents plus important en aminoacide sont nécessaires pour obtenir des rendements satisfaisants.
Les couplages en position N-terminale de ces aminoacides α-trifluorométhylés avaient jusqu’alors été réalisés à l’aide d’halogénures d’acyle, et en particulier, de chlorures d’acyle d’aminoacides N-protégés par un groupement Fmoc. Or, l’emploi de ce groupe protecteur de la fonction amine possède de nombreux inconvénients pour la synthèse en solution, notamment sa sensibilité aux conditions basiques de couplage. Les chlorures d’acyle n’étant stables qu’en présence de ce groupement protecteur (voir paragraphe 2.1.3. du I) du chapitre II), d’autres méthodes d’activation de la fonction acide des acides aminés à coupler du côté N-terminal de l’α-Tfm-Alanine ont dû être envisagées. L’optimisation des méthodes de couplage de la fonction amine de l’α-Tfm-Alanine a ainsi fait l’objet d’une première partie de mes travaux de thèse.