Préparation et oligomérisation d’une brique trisaccharidique issue de ressources renouvelables : vers la simplification d’un inhibiteur d’entrée du VIH ?

Preparation and oligomerization of a trisaccharide building bloc issued from agroresources : towards structural simplification of an HIV entry inhibitor ?

• Auteur / Autrice : Zhaoyu Hu
• Direction : David Bonnaffé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 02/04/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (Orsay, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Glycochimie Moléculaire et Macromoléculaire
• Jury : Président / Présidente : Marc Pallardy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Bonnaffé, Marc Pallardy, Florence Djedaïni-Pilard, Vincent Ferrières, Patrick Trouilleux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Djedaïni-Pilard, Vincent Ferrières

Mots clés

Mots clés contrôlés

Héparanes mimétiques

Synthèse totale

Glycopeptides

VIH (virus)

Inhibiteurs

Mots clés libres

Inhibiteur d’entrée du VIH

Glycopeptide

Héparane Sulfate

Oligomaltosides

Glycosylation

Stéréosélectivité α

Synthèse totale.

HIV entry inhibitor

Glycopeptide

Heparan Sulfate

Oligomaltoside

Glycosylation

Α stereoselectivity

Total synthesis

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif la simplification de la préparation d’un nouveau type d’inhibiteur d’entrée du VIH conçu, synthétisé et validé dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe de Glycochimie Moléculaire et Macromoléculaire dont je dépends, l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble et l’Institut Pasteur de Paris. Ce prototype est constitué d’un mime fonctionnel de CD4 lié de façon covalente à un fragment dodécasaccharidique d’Héparane Sulfate dont la synthèse est complexe. Nous avons donc proposé de préparer des oligomaltosides sulfatés afin de déterminer s’ils pouvaient se comporter comme des mimes d’Héparane Sulfate.Dans un premier temps, nous avons mis au point la synthèse, en huit étapes et 38 % de rendement global, d’un précurseur trisaccharidique oligomérisable à partir de maltotriose, un trisaccharide biosourcé commercial. Au cours de ce travail, nous avons résolu trois points particulièrement délicats : l’allylation de l’extrémité réductrice du maltotriose, l’installation d’un groupement paraméthoxybenzylidène en position O-4III et O-6III et la protection sélective des positions O-6I et O-6II par un groupement silylé. Les optimisations menées nous ont permis de limiter la formation de produits secondaires, d’augmenter le rendement de chaque étape et de pouvoir mener sans problème cette synthèse sur une échelle d’une dizaine de grammes. Dans un deuxième temps, le précurseur trisaccharidique a été transformé en différents accepteurs et donneurs de glycosyle dont les comportements dans différentes conditions de glycosylation ont été étudiés. Nous avons ainsi pu démontrer qu’une activation des donneurs sous forme de trichloroacetimidate conduisait à des rendements faibles de part la formation d’une quantité importante des produits de réarrangement en trichloroacétamides anomériques. Une activation sous forme de N-Phényltrifluroacétimidate a permis de résoudre ce problème, sans toutefois que les rendements en soient toujours augmentés. En effet, nous avons pu montrer que la nature du groupement protecteur en O-6I du donneur a une influence déterminante sur l’issue de la réaction de glycosylation, tant au niveau de sa stéréosélectivité que de son rendement. Un groupement encombré ou un ester en O-6I du donneur est ainsi indispensable pour avoir une bonne stéréosélectivité alpha. Le meilleur rendement obtenu est, pour le moment, de 56 %. Des optimisations en cours permettront d’augmenter le rendement et de préparer les oligomaltosides sulfatés visés dans un avenir proche afin de tester leur activité biologique.

This work aims at simplifying the preparation of a new type of HIV entry inhibitor, conceived, synthesized and validated within a collaboration between our group, the "Institut de Biologie Structurale" (Grenoble) and the Institut Pasteur (Paris). This prototype is composed of a CD4 functional mimetic linked to a dodecasaccharide fragment of Heparan Sulfate, whose synthesis is complex. In order to determine if Heparan Sulfate may be replaced by simpler sulfated oligosaccharides, we decided to prepare a set of sulfated oligomaltosides.To this goal, we first optimized the synthesis of an oligomerizable maltotrioside building block in eight steps and 38% global yield from maltotriose, a commercial and biosourced trisaccharide. In this work, we had to address three major points: the allylation of the reducing end of maltotriose, the introduction of a paramethoxybenzylidene group between positions O-4III and O-6III and the selective protection of the remaining primary positions O-6I and O-6II by a silylated protecting group. Each step has been optimized to minimize the amount of secondary products and thus to enhance its yield. The resulting synthesis was thus shown to be highly reproducible up to ten grams scale.Then, glycoside acceptors and donors were prepared from the oligomerizable maltotrioside building block and we studied their behaviors in glycosylation reactions. We found that trichloroacetimidate activation led to poor glycosylation yields, due to the competitive formation of trichloroacetamidyl glycoside rearrangement product. Gratifyingly, N-phenyltrifluroacetimidate activation solved the rearrangement problem, but yields sometimes remained low. Indeed, we were able to demonstrate that the nature of the protecting group in position O-6I of the donor strongly influenced both the stereoselectivities and yields of the glycosylations: a bulky or ester group is needed in this position to obtain a full alpha stereoselecticity. To date, the highest yield obtained is 56 %.Ongoing optimizations will allow us to enhance the yields and to prepare the targeted sulfated oligomaltosides in a near future in order to test their biological activity.