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Optimisation de la réaction de Suzuki-Miyaura dans une perspective de synthèse de librairies de peptides

Ngoc Duc, Doan (2007). Optimisation de la réaction de Suzuki-Miyaura dans une perspective de synthèse de librairies de peptides Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 110 p.

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Résumé

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L'utilisation de peptides en tant qu'agents thérapeutiques présente plusieurs avantages. En effet, les peptides sont des molécules qui possèdent une haute affinité et spécificité tout en ayant un profil de toxicité plus bas que la plupart des petites molécules pharmacologiques. De plus, contrairement aux protéines, les peptides sont plus stables aux variations de température et ils possèdent une meilleure pénétration des tissus à cause de leur taille relativement petite. Par contre, leur utilisation est encore limitée. Pour augmenter la spécificité et l'affinité de récepteur, la stabilité sanguine aussi bien que la puissance des peptides, on a fait des modifications chimiques y compris l'introduction de groupements aromatiques, de fonctions hétérocycliques ou de petits fragments de molécule sur la chaîne peptidique. À cet égard, la réaction de Suzuki-Miyaura (SM) s'avère appropriée pour la modification des peptides. La réaction de SM est le couplage entre un dérivé de l'acide boronique et un halogénure ou un triflate de vinyle ou d'aryle en présence d'un catalyseur de palladium et d'une base. Les principaux avantages de cette réaction sont des conditions de réaction douces, une toxicité moindre pour l'environnement par rapport à la plupart des autres réactifs organométalliques, et la disponibilité commerciale des dérivés de l'acide boronique. Présentement, la réaction de SM est fréquemment utilisée en synthèse organique classique et elle a contribué à accélérer la préparation de composés bioactifs pour des études structure-activité. Toutefois, son usage est toujours très limité pour la conception de dérivés peptidiques et en particulier la réaction n'a jamais été exploitée pour la modification post-synthèse après assemblage d'une chaîne peptidique sur un support solide. Puisque les peptides contiennent des groupements actifs qui pourraient interférer avec la réaction de SM, il nous est apparu plus approprié d'exécuter la réaction en phase solide tandis que tous les groupements des chaînes latérales du peptide sont protégés. Dans la présente étude, nous montrons une nouvelle stratégie utilisant la réaction de SM pour modifier en phase solide des peptides contenant un acide aminé aromatique. Le peptide [Ala 1,2,3 , Leu8 ]Enk, lié à une résine de type Wang, a été choisi comme modèle de peptide-résine afin de vérifier la compatibilité avec la méthode de SM. Notre premier essai, effectué avec le N-a-Fmoc-[Ala 1,2,3 , Phe(pl)4 , Leu ]Enk, lié à une résine Wang, a indiqué que le groupement protecteur Fmoc n'est pas stable dans les conditions basiques utilisées pour la réaction de SM. Le groupement protecteur Fmoc a été ensuite remplacé par un groupe Boe et celui-ci s'est montré compatible avec la méthode. Afin d'évaluer les conditions optimales de la réaction de SM nous avons étudié, l'influence de la base, du solvant, du catalyseur, de la température et du temps sur le rendement réactionnel. L'acide phénylboronique a été utilisé pour cette optimisation. Les conditions optimales se sont avérées être le DMF comme solvant, le K3P04 ou le Na2C03 comme base et le Pd(PPh3)4 comme catalyseur, avec un temps de réaction de 20 h et une température de l'ordre de 80 °C, nous avons poursuivi notre étude afin d'évaluer les rendements avec différents acides boroniques. En particulier, l'étude a été étendue à l'analyse du comportement de la réaction de SM lors de substitutions par divers acides boroniques contenant des groupements électro­ donneurs ou électro-attracteurs. n semble que les dérivés de l'acide phénylboronique porteurs d'un groupement électro-attracteur sur le cycle aromatique soient plus réactifs que ceux avec un groupement électro-doneur. Par exemple, 1'acide 4- méthoxyphénylboronique a été complètement inactif dans ces conditions de réaction de SM, tandis que le couplage avec l'acide 4-méthylcarboxyphénylboronique a donné 87% de conversion. Ces conditions ont également été appliquées en synthèse de dérivés hétéroaromatiques de H2N-[Ala 1,2, 3, Leu8]Enk-OH. À cet égard, les dérivés de l'acide pyridineboronique, l'acide furaneboronique, et l'acide thiophèneboronique ont été utilisés et ils sont donné de bons rendements. Enfin, la réaction de SM avec des acides alkylboroniques a également été étudiée sur l'iodo-peptide-résine. Les résultats obtenus indiquent que l'acide trans-2-chlorométhylvinylboronique est facilement couplé tandis que l'acide 2-méthylvinylboronique donne seulement 10% de conversion. Des résultats similaires ont été obtenus pour la modification en phase solide de N-a-Boc-[Ala 1,2,3 ,Leu8]Enk-résine à la position Phe7• Par contre, il semble qu'il y ait un encombrement stérique qui désavantage la réaction de SM lors de modifications à la position Phe7. En effet, les conversions obtenues à cette position sont plus basses que celles observées lors des modifications effectuées en position Tyr4. Également, une appréciation plus globale de la stratégie nous est apparue nécessaire et c'est pourquoi des études additionnelles ont ensuite été poursuivies avec des peptides plus complexes, afin de vérifier la compatibilité de la méthode de SM avec des séquences de peptide contenant des acides aminés sensibles tels que la méthionine, la cystéine, l'histidine et le tryptophane. Pour ce faire, des peptides courts contenant les résidus Cys, Met, His ou Trp ont été synthétisés. La réaction s'est bien déroulée avec les peptides contenant Cys, Met ou His. Par contre, la présence de Trp semble être problèmatique puisque le mélange de peptides après la réaction de SM ne contenait pas le peptide attendu. De plus, un peptide possédant une masse de 34 Da inférieure à celle du produit attendu a été froduit. Un résultat similaire a également été obtenu avec le peptide N-a­ Boc-[Phe(pl)13]ET-1(9-21). Étant donné que la même réaction secondaire s'est produite en soumettant le peptide N-a-Boc-[BiP13]ET-1(9-21), il peut être conclu que cette perte de masse s'effectue indépendemment de la présence du résidu Phe(pl). La nature et l'endroit où se produit cette modification reste encore à élucider. En conclusion le développement de conditions de la réaction de SM appropriées à toutes les séquences peptidiques est un objectif des plus importants afin d'augmenter les outils disponibles pour la modification post-synthèse des peptides.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Fournier, Alain
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: mecanisme ; reaction ; chimie ; combinatoire ; synthese ; organique ; couplage
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 13 janv. 2014 15:53
Dernière modification: 14 déc. 2015 15:59
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/256

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