La thapsigargine, lactone sesquiterpénique de type guaïanolide d’origine naturelle, est un puissant inhibiteur des enzymes ubiquitaires SERCAs (Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPases) et est actuellement en phase clinique pour le traitement du cancer de la prostate non-hormono dépendant. Au cours de cette thèse, nous avons développé une nouvelle approche pour la synthèse de cette molécule, suffisamment flexible pour permettre de préparer des analogues ayant un bon degré de diversité structurale. Cette voie met en jeu une métathèse cyclisante d’ényne pour former le squelette bicyclique [5-7] de cette molécule. La préparation du précurseur de métathèse a nécessité le développement de deux voies différentes. La première utilise le ditertbutylacétylène dicarboxylate comme matière de départ et met en jeu un procédé original Michael-Wittig en un pot. Malgré une étude approfondie de cette étape ayant permis d’optimiser les conditions opérationnelles avec un rendement de 65%, cette voie s’est finalement avérée non applicable pour la synthèse envisagée ceci en raison d’un manque de chimiosélectivité au niveau d’une étape décisive. Une deuxième voie a donc été développée. Elle utilise la 2-méthylcyclopentane-1,3-dione comme produit de départ et offre le précurseur de métathèse en série racémique en 10 étapes et un rendement de 8%. Les quatre centres stéréogènes C1, C3, C10 et C6 sont mis en place grâce à des réactions diastéréosélectives (d.r ≥ 80%). La dernière étape de cette voie est une réaction d’alkynylation d’un aldéhyde conjugué avec piégeage in-situ de l’alcool secondaire obtenu. La configuration relative du centre C-6 de ce précurseur de métathèse s’est avéré par la suite épimère de celui de la thapsigargine (nOe mesurés après RCEYM). Des essais de métathèse cyclisante ont ensuite été réalisés sur l’ényne obtenue dans différentes conditions incluant l’utilisation de catalyseurs originaux fournis par le Pr. Marc Mauduit (université de Rennes). Ces réactions se sont montrées concluantes, fournissant le squelette bicyclique [5,7] de la thapsigargine avec de bons rendements (de 61 à 89%).A la suite de cette étape, un ensemble de réactions a été réalisé afin de mettre en place les groupements fonctionnels nécessaires à la transformation de la plateforme bicyclique obtenue en thapsigargine. De nombreuses difficultés ont été rencontrées : les tentatives d’épimérisation du centre C-6, d'époxydation de l'adduit de cyclisation ou encore de formation de -lactone se sont révélées infructueuses ou ont conduit à des résultats inattendus. L’idée d’exploiter la présence du centre stéréogène C-6 de configuration non naturelle pour installer le centre C-8 crucial pour l’activité biologique de la thapsigargine, via un réarrangement sigmatropique [1,3] de type suprafacial catalysé à l’or (catalyseur de Nolan), a été également testée. De manière inattendue, le produit de réarrangement est obtenu avec inversion faciale, indiquant le passage probable par un cation allylique.Ainsi, au cours de ce travail, deux composés bicycliques [5,7] oxygénées en C8, précurseurs raisonnables de la thapsigargine et analogues, ont été synthétisés par deux voies qui diffèrent au niveau du réarrangement final des produits de cyclisation hydroxylés en C6obtenu après métathèse cyclisante. A partir de de la 2-méthylcyclopentan-1,3-dione commerciale l’un est obtenu en 13 étapes avec 3% de rendement et l’autre en 12 étapes avec 5% de rendement. L’ensemble des essais de réactions effectuées sur les adduits de métathèse permettent de mieux cerner leur réactivité. / Thapsigargin, a guaianolide sesquiterpene lactone of natural origin is a potent inhibitor of ubiquitous SERCA enzymes (Sarco-Endoplasmic Reticulum Ca2+-ATPase) and is currently in clinical trial phase 1 for the treatment of non-hormono dependent prostate cancer. In this work a new approach for the synthesis of thapsigargin has been developed, flexible enough to allow the elaboration of analogues with a high degree of structural diversity. The strategy developed involves an enyne metathesis cyclization reaction (RCEYM) to form the bicyclic [5,7] scaffold of these molecules. For the synthesis of the required precursor of RCEYM, two successive routes have been explored. The first one uses tert-butylacetylene dicarboxylate as starting material and involves a one-pot Michael-intramolecular Wittig reaction. Conditions have been found to allow an efficient synthesis of trisubstituted cyclopentenones. Unfortunately this route has proved difficult to use for the programmed synthesis because of the lack of chemoselectivity at a decisive strategic level. A second approach was developed starting from commercial 2-methyl-cyclopentane-1,3-dione, providing the required racemic precursor of the metathesis reaction in 10 steps and 8% yield. The four C1, C3, C6 and C10 stereogenic centers are set up through diastereoselective reactions (dr ≥ 80%). The final step of the synthesis of this precursor involves an alkynylation reaction of an aldehyde combined with in-situ trapping of the secondary alcohol obtained. The relative configuration of center C6 was shown to be the inverse of that of thapsigargin. Metathesis cyclization assays were then carried out on this intermediate enyne under different conditions, including the use of original catalysts provided by Prof. Marc Mauduit (University of Rennes). These reactions provided the expected [5,7] bicyclic core of thapsigargin with good yields (61 to 89%). In the third part of the thesis, a set of reactions have been attempted to put in place the necessary functional groups for the achievement of the synthesis of thapsigargin. Many difficulties were encountered: attempted epimerization of the C6 center, epoxidation of the RCEYM cyclization adduct or attempts to form a -lactone either were unsuccessful or led to unexpected results. The idea of using the presence of the stereogenic center of unnatural configuration at C6 to install the hydroxyl group at C8, crucial for the biological activity of thapsigargin, via a gold-catalyzed (Nolan catalyst) suprafacial sigmatropic [1,3] rearrangement was experimented. Unexpectedly, the rearranged acetate adduct was obtained with facial inversion, indicating a probable allyl cation intermediate. Thus, in this work, two [5,7] bicyclic oxygenated compounds at C8 have been synthesized from commercial 2-methylcyclopentane-1,3-dione through two pathways that differ in the conditions leading to the final rearrangement of the cyclic C6-hydroxylated RCEYM adducts. One of them is obtained in 13 steps with 3% yield and the second in 12 steps with 5% yield. Both compounds appear to be suitable intermediates for the syntesis of thapsigargin and its analogues. All tests performed on the adducts, obtained after RCEYM, helps us to identify their reactivity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013PA112326 |
| Date | 10 December 2013 |
| Creators | Jouanneau, Morgan |
| Contributors | Paris 11, Férézou, Jean-Pierre |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text, Image, StillImage |
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