Synthèse de dérivés mixtes de cyclodextrines

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1 Synthèse de dérivés mixtes de cyclodextrines
et de calixarènes. Jérôme Blua, Céline Hocqueletb, Christophe Jankowskic, Laurent Mauclaireb. a-Institut de Chimie Organique et Analytique, UMR CNRS 6005, Université d’Orléans, BP 6759, Orléans cedex 2 b-Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire , CEA Saclay, Gif sur Yvette cedex. c-Département de Chimie et Biochimie, Université de Moncton, Moncton, NB E1A 3E9, Canada. Une nouvelle famille de molécules complexantes est apparue récemment dans la littérature1. Elles sont dotées à la fois d’une partie cyclodextrine (CD) et d’une partie calixarène. Outre le défit synthétique que représente la conception de telles molécules, l’intérêt de ces composés réside dans leur structure originale qui comporte plusieurs cavités de taille et d’hydrophobicité différentes. La structure de ces édifices moléculaires peut en effet influer sur le pouvoir complexant de chaque cavité et ainsi générer de nouveaux comportements physico-chimiques pouvant déboucher sur de nouvelles applications. De telles molécules sont d’un grand intérêt dans le domaine de la chimie supramoléculaire mais demeurent cependant peu étudiées à l’heure actuelle. Le CEA, qui bénéficie d’une solide expérience en matière de cyclodextrines et de calixarènes, s’est investi dans la conception de ce type de composés. Les synthèses décrites ci-dessous constituent un travail préliminaire qui s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec l’Université de Moncton (Canada). La première macromolécule cible choisie pour cette étude est un dérivé mixte de CDs et de calixarène composé de quatre b-cyclodextrines méthylées greffées sur une charpente calixarène. Une liaison directe n’étant stériquement pas réalisable, un bras espaceur succinoyle, flexible, permettra de relier entre elles les différentes molécules cages par des liaisons covalentes de type amide. La stratégie de synthèse envisagée consiste à effectuer un couplage peptidique entre les différentes entités préalablement fonctionnalisées par synthèse multi-étape. Synthèse de la cyclodextrine Les cyclodextrines méthylées ont été préférées aux cyclodextrines natives pour débuter ce projet Bien que leurs capacités d’inclusion soient moins bonnes, elles disposent d’une meilleure solubilité dans les solvants organiques, ce qui permet de faciliter les étapes de synthèses et particulièrement celles de purifications, la chromatographie sur gel de silice n’étant pas applicable aux cyclodextrines de série naturelle. La première étape de cette synthèse consiste à discriminer un seul hydroxyle de la face primaire de la CD2 avant d’effectuer les fonctionnalisations adéquates avant couplage. Synthèse des calixarènes Le choix du calixarène s’est quant à lui porté sur un calix[4]arène comportant deux groupements isopropoxy et un éther-6-couronne. Ces caractéristiques lui confèrent une grande rigidité mais également une bonne solubilité dans les solvants organiques. Après une étape de nitration3, dont la mise au point nous a permis d’isoler de façon inattendue un composé dinitré, l’hydrogénation catalytique de ces dérivés plolynitrés permet d’obtenir les synthons calixarènes aminés qui pourront réagir avec la CD porteuse du bras espaceur succinique. Réactions de couplages L’étape-clef de cette synthèse n’a pu être effectuée selon la stratégie initiale, vraisemblablement pour des raisons d’ordre conformationnel. Afin de contourner ce problème, le bras succinoyle a donc été greffé sur le calixarène avant couplage avec la CD aminée. Cette modification a permis d’obtenir deux dérivés mixtes inédits dont l’étude des propriétés physico-chimiques est actuellement en cours au sein du laboratoire. L’extension de cette méthodologie en série CD native s’est révélée moins satisfaisante, mais a néanmoins fourni de précieuses informations et a fait l’objet d’une récente publication4. Cette étude préliminaire sur la synthèse des dérivés mixtes CDs-calixarènes nous a donné accès a de nouvelles structures dont les différents précurseurs ont été obtenus à l’aide de protocoles simples de mise en œuvre et avec de bons rendements. Ce projet s’oriente actuellement vers la polymérisation supramoléculaire à l’aide de nouvelles cyclodextrines polyfonctionnalisées. Conclusion-perspectives Références 1-D’Alessandro F., Gulino F., Impellizzeri G., Rizzarelli E, Sciotto D., Vecchio G., Tet Lett. 1994, 35 (4), 2-Brady B., Lynam N., O’Sullivan T., Ahern C., Darcy R., Org. Synth. 2000, 3-Jankowski C. Allain F., Boivin J., Tabet J.C., Ungaro R., Casnati A., Vincens J., Asfari A., Virelizier H., Dozol J-F. , Polish J. Chem. 2002, 76, 5, 4-Jankowski C.; Arseneau S., Blu J., Mauclaire L., Aychet N., Can. J. Chem. 2005, 83,