Synthèse asymétrique d’analogues de β2-tryptophane et application en synthèse peptidique

par Nikola Pavlov

Thèse de doctorat en Ingénérie Moléculaire

Sous la direction de Monique Calmès.

Soutenue le 16-12-2011

à Montpellier 2 en cotutelle avec l'Université de technologie chimique et de métallurgie de Sofia (UTCM) , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; ...-2014) , en partenariat avec UMR 5247 - IBMM - Institut des Biomolécules Max Mousseron (laboratoire) .

Le jury était composé de Monique Calmès, Martin Bojinov, Ivo Grabchev.

Les rapporteurs étaient Gilles Dujardin, Ilia Rashkov.


  • Résumé

    Le tryptophane est un acide aminé essentiel qui, en plus de son rôle dans la biosynthèse des protéines, est le précurseur biochimique de nombreux composés. Beaucoup de peptides biologiquement actifs, qui possèdent dans leurs séquences cet acide aminé contenant un substituant indole, ont des propriétés physiologiques importantes. On peut citer par exemple des dérivés comme la sérotonine, le tryptamine, le sumatriptan qui ont des effets neurophysiologiques. Les analogues de tryptophane sont aussi des « building block » important pour la synthèse de peptidomimétiques, d'analogues de produits naturels et de composés biologiquement actifs. Une autre propriété importante du tryptophane et de ses analogues concerne la fluorescence du noyau d`indole qui peut être utilisée par exemple pour l`étude de changements conformationnels d'une protéine et aussi l'étude des interactions protéine-membrane.Dans ce contexte, cette thèse est consacrée à la mise au point d'une nouvelle stratégie de synthèse asymétrique permettant d'accéder efficacement à d`analogues énantiopurs du tryptophane : les beta 2-tryptophanes (2-indolyl-beta-alanines) ainsi qu'à la synthèse et l'étude de nouveaux analogues de peptides à activité opioïdes contenant ces analogues. Nous avons développé une nouvelle stratégie de synthèse asymétrique permettant d'accéder efficacement à des analogues de beta 2-tryptophane (2-indolyl-beta-alanines) énantiopurs. - Nous avons effectué la synthèse d`un auxiliaire chiral le (R)-4-(3-hydroxy-4,4-diméthyl-2-oxopyrrolidin-1-yl) benzoate de benzyle ainsi que celle du dérivé nitroacrylate correspondant : le (R)-4-(3-(3-nitroacryloyloxy)-4,4-diméthyl-2-oxo pyrrolidin-1-yl) benzoate de benzyle ((R)-10). Les composés racémiques ont également été synthétisés pour préparer les témoins racémique des molécules cibles.- Nous avons mis au point des conditions optimisées de la réaction d`alkylation de Friedel-Crafts entre ce nitroacrylate chiral et divers indoles.- Nous avons également étudié pour chaque produit ainsi obtenu les meilleures conditions de transformation conduisant à la synthèse des analogues des N-Fmoc-beta 2-tryptophanes racémiques et optiquement purs.- Nous avons contrôlé l'absence d'épimérisation pouvant se produire pendant les réactions de transformation des produits optiquement purs et déterminé sans ambiguïté la configuration absolue des 2-indolyl-beta-alanines isolées.- Nous avons synthétisé sur support solide par stratégie-(Fmoc) 4 nouveaux peptides potentiellement biologiquement actifs et 2 peptides de référence - analogues raccourcis de la nociceptine

  • Titre traduit

    Asymetric synthesis of β2-tryptophane analogues and application in the peptide synthesis


  • Résumé

    Tryptophan, an essential amino acid, both functions as a building block in protein biosynthesis and as a biochemical precursor. It is abundantly found in most biologically active peptides that exhibit various physiological properties in particular hormonal and antimicrobial activities. Some of its natural derivatives like serotonin, tryptamine, and also unnatural derivatives such as sumatriptan, have neurophysiologic effects. Tryptophan analogues are also important building blocks for the synthesis of peptidomimetics, natural products and biologically active compounds. Another important property of tryptophan and tryptophan analogues is related to the fluorescence of the indole ring that can be used to study conformational changes in protein and in protein-membrane interactions. The asymmetric Friedel-Crafts alkylation of various indoles with a chiral nitroacrylate provides optically active beta-tryptophan analogues after reduction of the nitro group and removal of the chiral auxiliary. This reaction generally occurs in good yield and high diastereoselectivity (up to 90:10). We have established a new route to prepare enantiopure beta-tryptophan analogues ((S)-2-indolyl-beta-alanines). We showed that beta-nitroacrylate (R)-2 is a good chiral auxiliary for asymmetric Friedel-Crafts alkylation of indoles. (R)-2-indolyl--alanines were obtained by the same synthetic route by using the chiral compound (S)-2. beta-tryptophan analogues are delivered in their N-Fmoc-protected form, ready to use for instance in solid phase peptide synthesis, which is one of the most popular method for peptide synthesis. This study provides a new example of asymmetric beta-tryptophan analogues preparation and further studies concerning their applications in medicinal chemistry and in organic synthesis are now in progress.


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