Application à l’incorporation d’aminoacides fluorés dans de petits peptides

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). 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. 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.

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 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.  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 tert-butanol permet d’obtenir à hauteur d’un faible rendement de 10% l’ester tert- butylique de la (R)-α-Tfm-Alanine (Schéma 51). 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 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 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  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. Effectivement, à notre connaissance, aucun exemple d’incorporation directe d’aminoacides α-trifluorométhylé par SPPS n’a été décrit. La réactivité fortement diminuée des fonctions terminales de ces acides aminés mais aussi l’incompatibilité des conditions requises pour leur couplage avec les méthodes classiques de couplage en SPPS en sont les grandes raisons. Ceci est particulièrement vrai en ce qui concerne la position N-terminale qui, jusqu’alors, nécessitait l’emploi des chlorures d’acyle pour être couplée de manière satisfaisante. Ces conditions acides ne peuvent être employées en SPPS en stratégie classique (Fmoc/tert-butyle) raison de la sensibilité de la résine ou des groupes protecteurs des chaînes latérales fonctionnalisées. Nous avons donc envisagé dans un premier temps de protéger sélectivement les deux positions de l’α- Tfm-Alanine par différents groupes protecteurs, labiles dans différentes conditions acido-basiques, afin de s’adapter au mieux à la diversité des stratégies de couplage existantes.