Application du 2 - Effet papillon de Wuhan Inc.

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 16838 (2022) Citer cet article

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Ici, nous présentons l'application de dérivés de 2-désoxy-d-glucose comme sondes chirales pour l'élucidation de la configuration absolue des alcools secondaires chiraux. Les sondes sont attachées aux molécules étudiées via une réaction de glycosylation et les produits résultants sont examinés par un ensemble d'expériences RMN 2D standard. La configuration absolue d'un atome de carbone d'oxyméthine liant la sonde est établie sur la base d'un ensemble de couplages dipolaires diagnostiques (NOE/ROE). Ces corrélations peuvent être considérées comme diagnostiques en raison d'un manque prononcé de liberté conformationnelle de la liaison glycosidique formée. Alors que la chance d'une observation des signaux de diagnostic est la plus élevée lorsque le glycoside résultant dans un α-anomère. Le 2-désoxy-d-glucose a été sélectionné comme sonde de choix car il est connu qu'il préfère fortement la formation d'α-glycosides

Le groupe hydroxyle secondaire est l'une des fonctions les plus courantes, mais cruciales, trouvées dans les composés organiques naturels et synthétiques, qui, dans la plupart des cas, introduisent la chiralité dans la molécule. Il y a plusieurs décennies, Mosher et ses collègues ont proposé une méthode d'élucidation de la configuration absolue des alcools secondaires, basée sur les réactions des deux énantiomères de MTPA avec une molécule étudiée et une observation attentive des effets de blindage/déblindage dans les spectres RMN1. Cette méthode, avec des dizaines de ses modifications, a été utilisée dans des études d'alcools secondaires et d'autres classes de molécules chirales avec un succès limité2,3,4,5,6,7. Bien que toujours considérée comme un standard, cette approche ne garantit pas un résultat sans ambiguïté, elle est donc souvent encombrée d'hypothèses dangereuses, qui peuvent conduire à des conclusions erronées8,9.

Il y a quelque temps, notre groupe a proposé une nouvelle méthode d'attribution de la stéréochimie des alcools secondaires, qui a déjà fait écho dans la littérature mondiale10,11,12,13,14. Il est issu des études modèles sur l'amphotéricine B ; son historique complet a été présenté dans notre précédent . Pour faire court, cette approche est basée sur une observation selon laquelle une liaison glycosidique, formée entre un pyranose et pratiquement n'importe quel aglycone chiral, affiche une liberté presque non conformationnelle. Bien que cela soit vrai pour les anomères alpha et bêta des glycosides résultants, dans les anomères alpha, la sonde pyranose se rapproche de l'aglycone, ce qui permet une observation des couplages dipolaires diagnostiques dans les spectres RMN du proton.

À ce jour, notre groupe a prouvé l'applicabilité du D-glucose, du D-mannose et du L-rhamnose non modifiés pour l'élucidation de la configuration absolue du 2-butanol15. Dans ces études, seuls les anomères alpha se sont avérés utiles. Plus tard, le dérivé tétra-O-benzylique du D-mannose a donné lieu à une étude stéréochimique réussie sur plusieurs composés naturels16. Alors que dans le cas du (+)-menthol, les anomères alpha et bêta présentaient des couplages dipolaires diagnostiques, la formation de bêta-glycosides est généralement considérée comme une complication, ce qui simplifie le processus de synthèse, d'isolement et d'études RMN.

Dans une recherche constante de la meilleure sonde de sucre possible, notre attention s'est portée sur le 2-désoxyglucose. Alors que la chimie générale de cet hexose est à la fois convaincante et pas entièrement comprise, on sait que la synthèse des bêta-glycosides de ce monosaccharide est plutôt difficile17,18, par conséquent, les bêta-anomères ne se manifestent en aucun cas comme des sous-produits importants de la glycosidation. processus. Par conséquent, dans cette étude, nous avons examiné le processus de formation des dérivés tri-O-benzyl et tri-O-benzoil du 2-désoxyglucose et leur application en tant que sondes chirales pour l'élucidation de la configuration absolue des alcools secondaires chiraux.

Dans le concept proposé, le motif sucre - dans le cas du 2-désoxyglucose - joue le rôle d'une sonde moléculaire stéréochimiquement définie introduite dans un alcool secondaire chiral sélectionné en créant une liaison. L'un des composants de cette liaison comprend le carbone asymétrique testé. L'utilité de la méthode peut être vérifiée sur les modèles proposés d'alcools secondaires chiraux tels que les isomères (1S,2R,5S)-( +)-menthol, (-)-bornéol et (S)-2-butanol. Le concept de la méthode proposée suppose une synthèse chimique liée à la formation d'une liaison O-glycosidique entre la sonde et l'aglycone, suivie d'une série d'études spectroscopiques RMN 2D, y compris l'observation des effets Overhauser entre les protons des unités glucidiques , unités d'alcool et l'utilisation de techniques de modélisation moléculaire pour simuler les interactions des systèmes créés. Ci-dessous, nous avons démontré le concept général de la méthode proposée (Fig. 1):

L'illustration présente le concept général de la méthode : (a) synthèse de la sonde proposée et sa réaction avec un alcool secondaire chiral sélectionné ; (b) expériences de RMN et analyse de spectres unidimensionnels et bidimensionnels ; (c) simulation informatique du système sonde-aglycon avec des données sélectionnées liées aux connexions dipolaires et définition des angles à double paroi Φ et Ψ ; (d) comparaison des résultats RMN avec MD.

Des études antérieures sur les macrolides polyènes et les sondes chirales avec l'utilisation de l'échafaudage D-mannose ont permis l'enregistrement des couplages dipolaires, qui apparaissent le plus souvent entre les monosaccharides et les aglycones15,16. La méthodologie générale pour déterminer la configuration des alcools secondaires implique la recherche d'un minimum de deux signaux diagnostiques - les couplages dipolaires homonucléaires. Le premier signal diagnostique qui devrait apparaître dans le spectre ROESY concerne l'interaction dans l'espace proton 1'H/1H. La présence de ce lien indique une inhibition de la liberté de rotation des connexions autour de la liaison glycosidique (Fig. 2a). La conséquence de l'observation du couplage dipolaire mentionné ci-dessus est la recherche de plus d'effets Overhauser. Les interactions spatiales possibles entre les protons des ligands L1 et L2 et le monosaccharide sont présentées dans (Fig. 1d). Sur le côté gauche de la molécule testée, les protons sur 2'H et 3'H ne peuvent se coupler qu'avec L1, tandis que sur la droite, les protons 5'H et éventuellement 6'H sont capables d'interagir dans un dipôle avec L2. Les effets ROE possibles présentés ci-dessus n'apparaîtront jamais tous dans les expériences ROESY, bien que l'un d'eux suffise à établir une orientation mutuelle. Des couplages dipolaires des protons 2'H et 5'H avec des ligands du reste de l'alcool sont le plus souvent observés (Fig. 2b). À la suite de la confirmation d'une projection spécifique de glycoside, les interrelations interprotoniques ultérieures recherchées sont liées à la détermination de l'emplacement de ligands particuliers. Plus loin dans cet article, nous présentons des études dans lesquelles des interactions interprotoniques entre la sonde et l'aglycone ont été observées à l'aide de l'échafaudage 2-désoxy-d-glucose.

Détermination de la configuration absolue des alcools secondaires à l'aide de couplages dipolaires : (a) premier signal de diagnostic ; (b) deuxième signal de diagnostic.

Les sondes glycosides chirales ont été préparées en deux versions, la première classique, avec protection benzyle des groupes hydroxyle du 2-désoxyglucose et la seconde utilisant des groupes protecteurs benzoyle moins typiques (Fig. 3). Les sondes avec protection benzyle ont été préparées de la manière habituelle. Dans la première étape, le 2-désoxyglucoside de méthyle a été préparé, qui a ensuite été alkylé avec du bromure de benzyle. Le groupe méthyle anomérique a été éliminé dans des conditions légèrement acides pour obtenir le composé 5a, prêt pour le couplage final avec un alcool secondaire chiral. Dans le cas des sucres benzoylés, nous avons appliqué une approche en deux étapes, avec la benzoylation de tous les groupes hydroxyle dans la première étape suivie d'une déprotection sélective de la position anomérique. Dans cette étape, nous avons essayé d'appliquer la déprotection avec de la benzylamine ou de l'éthanolamine, mais cela s'est avéré infructueux. Cela s'est avéré être la méthode de choix pour la déprotection en deux étapes mais en un seul pot avec transformation en bromure de glycosyle et hydrolyse ultérieure assistée par des cations d'argent conduisant à la formation de 5b. Dans la dernière étape, nous avons appliqué la méthode de Schmidt. La première étape était l'O-activation du dérivé de monosaccharide avec du trichloroacétonitrile en présence de quantités catalytiques d'une base forte. La deuxième étape de la réaction de Schmidt était la formation d'une liaison O-glycosidique. À cette fin, nous avons utilisé des alcools secondaires optiquement actifs disponibles dans le commerce tels que (1S,2R,5S)-( +)-menthol, (-)-bornéol et (S)-2-butanol. Les réactions ont été réalisées en présence de quantités catalytiques d'acide. En raison de l'encombrement stérique important des alcools utilisés, nous avons constaté un faible rendement des sondes préparées. De plus, dans un cas, nous avons isolé le glycoside 2B déshydraté qui s'est également avéré utile pour les études spectroscopiques. À la suite de synthèses chimiques, 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C ont été obtenus (Fig. 4).

Procédures générales de synthèse de sondes chirales : (voie A) formation d'o-méthyl glycoside : MeOH, 1% AcCl/24h, TA ; (voie B) benzylation : BnBr, DMF, NaH / atm Ar, 18 h, 0 °C ; (voie D) benzoylation : BzCl, DMAP, Py/atm Ar, 72 h, TA ; (voie C/E) élimination du groupement du carbone anomérique : C AcOH, HCl / 1 h, 55 °C ; E 1. 45 % HBr/NOAc / atm Ar, 2,5 h, RT 2. Ag2CO3, acétone, H2O / 1 h, RT ; Méthode de Schmidt : (voie F) O-activation du trichloroacétonitrile : Cl3CCN/base, (voie G) O-glycosidification avec l'alcool secondaire chiral R3OH/acide.

A reçu les O-glycosides 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C.

Les composés 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C ont été soumis à des études RMN dans l'acétone-d6 ou le benzène-d6. En utilisant les expériences standard DQF-COSY, TOCSY, HSQC, nd-HSQC, HMBC et ROESY, toutes les connexions dans chaque système de spin isolé des glycosides résultants ont été tracées de manière simple. La procédure détaillée de l'attribution de la configuration absolue par RMN sera être présenté sur l'exemple de la molécule 1A.

Dans le spectre nd-HSQC, la constante de couplage 1J CH de la molécule 1A est de 171,1 Hz (Fig. 5a et Fig. S6), ce qui est synonyme d'obtention de l'anomère alpha. Pour l'anomère bêta 1B, une valeur 1 J CH de 158,1 Hz est observée (Fig. 5b et Fig. S15)19. Un facteur supplémentaire qui confirme la conformation du glycoside est le déplacement chimique élevé du signal C1 '(tableau 1) dans les spectres unidimensionnels. Le déplacement du proton 1'H (tableau 2) est dû à l'effet de blindage du groupe ester -COPh.

Spectres nd-HSQC avec la valeur de la constante de couplage 1J C–H pour : (a) molécule 1A - anomère alpha ; (b) Molécule 1B - anomère bêta.

L'analyse de la molécule 1A a confirmé que les substituants du cycle cyclohexane (aglycone) sont en position équatoriale. L'interprétation des constantes vicinales du couplage et des couplages dipolaires a permis de définir la configuration absolue (C1-(S*), C3-(R*), C5-(S*)).

La sonde - les ROE aglycones ont prouvé le premier signal de diagnostic - H'1/H1. Ce couplage dipolaire entre le proton anomérique et le proton de l'oximétine doit se produire car il indique l'inhibition partielle autour de la liaison O-glycosidique. De plus, pour 1A, deux ROE supplémentaires entre les protons de l'unité aglycone et les protons de la sonde chirale ont été observés, soit 5'H/7H et 5'H/8H - signal de diagnostic (tableau 3). L'expérience ROESY RMN a confirmé les corrélations observées dans l'espace simulé avec l'utilisation de techniques MD (Fig. S49). Ces ROE mentionnés ont permis de déterminer la configuration absolue de 1A (Fig. 6a). Tous les couplages dipolaires de la molécule 1A peuvent être observés dans le spectre ROESY (Fig. 7).

Détermination de S*/R* la configuration absolue de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C. Les ROE de diagnostic sont représentés par des flèches bidirectionnelles (bleu—premier signal de diagnostic 1'H/1H de 1A—2C ; rouge—deuxième signal de diagnostic pour 1A 5'H/7H, 5'H/8H ; 1C 5'H/5ex ; 2A 5'H/8H, 5'H/7H, 6'aH/8H ; 2B 5'H/7H et 2C 5'H/4H).

Spectre ROESY de la molécule 1A avec tous les couplages dipolaires (les signaux de diagnostic sont marqués dans un cercle).

Dans le cas de l'anomère bêta 1B, le spectre ROESY a révélé qu'un signal 1'H/1H indiquant une inhibition partielle de la liaison O-glycosidique est présent (tableau S6). Cependant, l'anomère bêta ne convient pas comme sonde chirale pour déterminer la configuration absolue de la molécule 1B car d'autres corrélations diagnostiques entre la sonde et l'aglycone ne sont pas observables (Fig. 6b et Fig. S17). Tous les couplages dipolaires de la molécule 1B peuvent être observés dans le spectre ROESY (Fig. 8). Pour la molécule 1B, les résultats de la simulation informatique ont également été confirmés par des études spectroscopiques (Fig. S51).

Spectre ROESY de la molécule 1B avec tous les couplages dipolaires (les signaux de diagnostic sont marqués dans un cercle).

Selon le spectre nd-HSQC, le composé 2C obtenu est un anomère alpha. La valeur de la constante de couplage 1J CH est de 168,3 Hz (Fig. 9 et Fig. S47). Les signaux d'aglycone - dans ce cas - une simple petite molécule de 2-butanol sont concentrés dans une zone distincte de l'échelle de déplacement chimique, puis les protons et les signaux de carbone dérivés du dérivé benzylique du 2-désoxy-d-glucose (Fig. S42) (Fig. .S43). Le déplacement chimique C2 et 2H de l'aglycone est le plus élevé car c'est un composant de la liaison O-glycosidique (tableaux 4, 5).

Spectres HSQC-nd avec la valeur de la constante de couplage 1J C–H pour la molécule 2C—anomère alpha.

Dans le cas de la molécule 2C, le premier signal de diagnostic a été observé - 1'H/1H (tableau 6). D'autres couplages dipolaires ont également été notés, y compris un deuxième signal de diagnostic. Dans ce cas, le deuxième signal de diagnostic relativement faible ROE-5'H/4H a également été enregistré et a confirmé la configuration absolue du 2-(S)-butanol (Fig. 6f). Du point de vue de ces considérations, l'observation des effets Overhauser pour la molécule 2C était très importante pour l'idée de la méthode proposée. La présence des couplages dipolaires indiqués indique l'inhibition de la rotation autour de la liaison O-glycosidique pour un si petit aglycone. Le 2-butanol est l'un des plus petits alcools secondaires optiquement actifs. Les résultats et l'analyse des expériences RMN confirment les simulations informatiques précédentes. Tous les couplages dipolaires de la molécule 2C peuvent être observés dans le spectre ROESY (Fig. 10 et Fig. S48).

Spectre ROESY de la molécule 2C avec tous les couplages dipolaires (les signaux de diagnostic sont marqués dans un cercle).

Selon le spectre nd-HSQC, les composés 1C, 2A et 2B obtenus sont des anomères alpha. Les valeurs des constantes de couplage 1J CH sont présentées séquentiellement : 171,2 Hz, 168,4 Hz, 165,6 Hz, (Fig. S23), (Fig. S31) et (Fig. S39). Le spectre RMN des dérivés du benzoyle est moins complexe que celui des dérivés benzyliques car il ne contient pas les signaux –CH2- (dérivés de –OBn) qui se superposent aux déplacements chimiques des protons ou des carbones de la sonde (Fig. S34), (Fig. S35). D'autre part, ces signaux se distinguent car ils se concentrent dans une certaine plage sur l'échelle ppm.

Pour toutes les molécules 1C, 2A et 2B, le spectre ROESY a confirmé la présence du premier signal de diagnostic entre le proton 1'H de la sonde et le proton 1H de l'aglycone (tableau S9), (tableau S12), (tableau S15). De plus, un deuxième signal de diagnostic a été observé pour chaque cas. Pour 1C, le prochain couplage dipolaire entre la sonde et l'aglycone est 5'H/5exH. Les deux interactions permettent de déterminer la position de l'aglycone dans l'espace, attribuant ainsi la configuration absolue du bornéol 1C-(R*) (Fig. 6c et Fig. S25). Pour 2A, trois effets Overhauser ont été observés dans la relation sonde - aglycone - 5'H/7H, 5'H/8H et 6'aH/8H. Ces interdépendances pointent vers le C1-(S*) du carbone menthol oxyméthine (Fig. 6d et Fig. S33). De même, dans le cas de la molécule 2B, le spectre ROESY prouve l'apparition d'un autre couplage dipolaire, important du point de vue des présents examens - 5'H/7H qui permet de reconnaître l'aglycone C1-(S*) (Fig. 6e et Fig. S41).

Afin d'évaluer si une liaison glycosidique formée par des dérivés de 2-désoxy-d-glucose présente en fait une liberté conformationnelle restreinte, un ensemble de modèles moléculaires de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C ont été soumis à des études de dynamique moléculaire. De plus, des modèles des énantiomères opposés des alcools secondaires étudiés avec les sondes à base de 2-désoxy-d-glucose attachées, à savoir 1A', 1B', 1C', 2A', 2B' et 2C' ont également été examinés par le même méthodes de calcul.

Les 12 systèmes étudiés présentaient un manque prononcé de liberté conformationnelle de la liaison glycosidique, ce qui a été mis en évidence par les tracés de Ramachandran (Fig. 11a – f et Fig. S49-S60). Les glycosides étudiés ont presque immédiatement adopté la géométrie, dans laquelle le proton anomère 1'H d'une sonde monosaccharidique et le proton oxyméthine 1H d'un aglycone étaient en conformation de type syn (Fig. S61). Ce type de géométrie a été maintenu pendant le temps de simulation restant, car il était associé aux minima énergétiques globaux de toutes les molécules étudiées. Les exemples les plus spectaculaires étaient peut-être les systèmes 2C et 2C', qui contenaient un aglycone relativement petit, c'est-à-dire un fragment 2-butanol. Alors que le 2-butanol est l'un des plus petits alcools secondaires chiraux possibles, ses glycosides présentaient toujours une liberté conformationnelle significativement restreinte des liaisons glycosidiques, comme le montre (Fig. 11f et Fig. S60A). Ce résultat soutient fortement la polyvalence de l'approche présentée, puisque le «blocage» de la liaison glycosidique semble être une caractéristique immanente des sondes à base de 2-désoxy-d-glucose, quelles que soient la taille et la géométrie de l'aglycone.

Parcelles Ramachandran de 1A, 1B, 1C, 2A, 2B et 2C.

Enfin, les études MD ont suggéré que les ROE 1'H/1H pouvaient - et en fait, étaient - observées dans les spectres ROESY de tous les systèmes examinés. Néanmoins, puisque - sur la base de calculs de modélisation moléculaire - les couplages dipolaires 1'H/1H étaient attendus dans le cas des 12 glycosides étudiés, les exigences géométriques des molécules pour afficher tous les couplages dipolaires diagnostiques observés à la fois, c'est-à-dire ceux impliquant 1 Les protons 'H, 5'H et 6'H n'étaient rencontrés que par 1A, 1C, 2A, 2B et 2C. Par exemple, dans le cas de 1A', les simulations MD ont montré que si 1'H/1H ROE avait été enregistré, les ROE 5'H/7H et 5'H/8H n'auraient pas pu être enregistrés car les distances moyennes entre les protons respectifs étaient trop élevées. (Fig. S50). D'autre part, les distances interatomiques moyennes dans les paires 1'H/1H, 5'H/7H et 5'H/8H extraites de la simulation MD de 1A correspondaient parfaitement aux corrélations ROESY observées (Fig. 12). Ces observations étaient identiques pour le reste des paires basées sur les énantiomères aglycones (1C-1C', 2A-2A' et ainsi de suite, voir Fig. S51-S60) et ont fortement soutenu l'applicabilité du 2-désoxy-d- présenté. approche basée sur le glucose d'élucidation des configurations absolues des alcools secondaires.

Composé 1A : histogrammes des distances (a) 1'H/1H (b) 1'H/6eqH (c) 1'H/9H (d) 5'H/7H (e) 5'H/8H et (f) structure.

Les réactifs disponibles dans le commerce ont été achetés chez Sigma-Aldrich ou Acros. Le dichlorométhane (DCM) a été distillé sur du pentoxyde de phosphore (P4O10) agent de séchage et stocké sur des tamis moléculaires (4 Å). Le toluène a été distillé à partir de potassium sous une atmosphère d'argon et stocké sur des tamis moléculaires (4 Å). L'analyse par chromatographie sur couche mince (CCM) a été réalisée sur des plaques d'aluminium gélifié SiliaPlate SILICYCLE UltraPure et visualisée avec une lampe UV d'une longueur d'onde de 254 nm. Un révélateur cérium-molybdène a été utilisé pour l'analyse TLC des principaux produits. La purification a été effectuée à l'aide du chromatographe flash BUCHI Pure C-815. Des cartouches FlashPure ID (silice 40 µm irrégulières) ont été utilisées pendant le processus de purification.

Du 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose (375 mg, 0,788 mmol) a été dissous dans du DCM anhydre (3,6 ml). Des tamis moléculaires 4 Å ont été introduits. Ensuite, du trichloroacétonitrile (324 pl) a été ajouté et la température du mélange a été abaissée à 0°C. Les réactions ont été initiées par l'ajout d'une quantité catalytique de NaH. Après 1 h, la suspension résultante a été passée à travers un mince tampon de système de gel de silice (AcOEt : cyclohexane ; 1 : 7). 0,396 g de produit brut (trichloroacétimidate 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose) ont été obtenus sous la forme d'une huile jaune (RF = 0,28). Du trichloroacétoimidate de 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose (275 mg, 0,443 mmol) a été dissous dans du DCM anhydre (3,3 ml). Des tamis moléculaires 4 Å ont été ajoutés à la solution, suivis de (1S, 2R, 5S)-(+)-menthol (65 mg, 0,415 mmol) et d'une quantité catalytique de TMSOTf. Les réactions ont été réalisées à température ambiante pendant 24 h. Ensuite, quelques gouttes d'Et3N (30 ul) ont été ajoutées. Le mélange obtenu a été concentré et purifié par Chromatographie éclair (système AcOEt:hexanes 1% Et3N; 1:15). 122 mg du produit ont été obtenus sous la forme d'un solide blanc (50 : 50 % ; α : β), (RF = 0,33, pour le système AcOEt : hexanes 1 % Et3N ; 1 : 15). Ensuite, le mélange obtenu a été séparé en anomères alpha et bêta (plus de détails dans les pages d'informations complémentaires S6-S7).

Du 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose (247 mg, 0,519 mmol) a été dissous dans du DCM anhydre (2,4 ml). Des tamis moléculaires 4 Å ont été introduits. Ensuite, du trichloroacétonitrile (214 pl) a été ajouté à température ambiante. Les réactions ont été initiées par addition de catalytique 0,172 g de produit brut (le trichloroacétimidate 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose) a été obtenu sous la forme d'un jaune huile (RF = 0,28). Du trichloroacétoimidate de 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose (172 mg, 0,277 mmol) a été dissous dans du DCM anhydre (1,8 ml). Des tamis moléculaires 4 Å ont été ajoutés à la solution, suivis de (-)-bornéol (39 mg, 0,252 mmol) et d'une quantité catalytique de TMSOTf. Les réactions ont été réalisées à température ambiante pendant 24 h. Ensuite, quelques gouttes d'Et3N (20 ul) ont été ajoutées. Le mélange obtenu a été concentré et purifié par chromatographie flash (système AcOEt:hexanes 1% Et3N; 1:3). 28 mg du produit ont été obtenus sous la forme d'un solide blanc (90 : 10 % ; α : β) (RF = 0,31, pour le système A : H 1 % Et3N ; 1 : 3). quantité de NaH. Après 1 h, la suspension résultante a été passée à travers un mince tampon de système de gel de silice (AcOEt : cyclohexane ; 1 : 7).

Du 3,4,6-tri-O-benzyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose (86 mg, 0,2 mmol) a été dissous dans du DCM anhydre (3 ml). Des tamis moléculaires 4 Å ont été introduits. Ensuite, du trichloroacétonitrile (200 ul, 2 mmol 10 eq) a été ajouté à température ambiante. Les réactions ont été initiées par l'addition d'une quantité catalytique de NaH dans l'huile. Après 2 h, la suspension résultante a été passée à travers un mince tampon de système de gel de silice (AcOEt : hexanes ; 1 : 3 avec 1 % Et3N). Le produit brut (trichloroacétimidate 3,4,6-tri-O-benzyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose) a été obtenu sous la forme d'une huile jaune et immédiatement utilisé pour l'étape suivante). Le trichloroacétoimidate brut de 3,4,6-tri-O benzyl-2-désoxy-(α,β)-d-glucose a été dissous dans du DCM anhydre (3 ml). Des tamis moléculaires de 4 Å ont été ajoutés à la solution, suivis de (0,6 mmol) d'alcool approprié (menthol ou (S)-2-butanol) et d'une quantité catalytique (15 ul) de TMSOTf. Les réactions ont été réalisées à température ambiante pendant 24 h. Ensuite, (300 ul) de Et3N ont été ajoutés. Le mélange obtenu a été concentré et purifié par chromatographie flash (AcOEt:hexanes; 1:10, avec 1% Et3N) donnant un alkyle secondaire approprié 3,4,6-tri-O-benzyl-(α,β)-2-désoxy- D-glucopyranosides sous la forme d'un solide blanc.

Les spectres RMN 1H et 13C ont été enregistrés sur un spectromètre Varian INOVA 500 à 500 et à 125 MHz, respectivement. Les spectres RMN 1H ont été collectés avec des paramètres standard (à température ambiante, durée d'impulsion de 45 °, temps d'acquisition de 2 s et temps de retard de 1 s) dans une solution d'acétone-d6 ou de benzène-d6. Les déplacements chimiques sont rapportés en unités δ (ppm) en utilisant 1H (résiduel) de l'acétone-d6 (2,05 ppm) ou du benzène-d6 (7,16 ppm) comme étalon interne. Les spectres RMN 13C ont été collectés avec des paramètres standard (à température ambiante, durée d'impulsion de 45 °, temps d'acquisition de 1 s et temps de retard de 1 s) dans une solution d'acétone-d6 ou de benzène-d6.

Les spectres RMN bidimensionnels ont été enregistrés à température ambiante dans une solution d'acétone-d6 ou de benzène-d6. L'ensemble de spectres 2D pour chaque composé comprend : gDQCOSY, zTOCSY, ROESYAD, gHSQCAD, gHSQCAD non découplé, expériences gHMBCAD. Plus de détails expérimentaux sont inclus dans le fichier d'informations complémentaires (pages S4-S64).

Les paramètres des modèles moléculaires de 1A, 1A', 1B, 1B', 1C, 1C', 2A, 2A', 2B, 2B', 2C et 2C' ont été tirés du champ de force spécifique aux glucides CHARMM20. Les charges atomiques partielles ont été recalculées à l'aide du logiciel GAUSSIAN0921 au niveau théorique MP2/6-31G*. Tous les composés étudiés ont été explicitement solvatés dans des boîtes cubiques d'acétone ou de benzène (environ 600 molécules de solvant), en fonction du solvant utilisé dans les études RMN. Les paramètres de l'acétone et du benzène ont été tirés de CHARMM36 Generalized Force Field22. Après un équilibrage initial de 100 ns, les 12 systèmes ont été soumis à des analyses MD de 200 ns. Toutes les simulations ont été réalisées à l'aide du logiciel GROMACS 2020.423 en utilisant le schéma leapfrog avec un pas de temps de 2 fs. La technique d'Ewald à mailles de particules avec une coupure de 1 nm et un espacement de grille d'env. 0,1 nm a été utilisé pour évaluer les forces électrostatiques. Les interactions de van der Waals ont été calculées en utilisant un potentiel de Lennard-Jones avec une coupure de 1 nm. La simulation a été effectuée à une température constante de 298 K et une pression constante de 1 bar en utilisant un barostat Parrinello-Rahman avec des temps de relaxation de 0,1 ps et 0,5 ps, respectivement. Toutes les longueurs des liaisons covalentes ont été contraintes à l'aide des algorithmes P-LINCS et SETTLE. Tous les tracés et histogrammes de Ramachandran ont été préparés à l'aide du langage de programmation R, v 4.1.224.

Dans cette contribution, nous avons mis en évidence l'applicabilité des sondes à base de 2-désoxy-d-glucose pour l'élucidation de la stéréochimie des alcools secondaires chiraux. La base d'une sonde, à savoir le 2-désoxy-d-glucose, est relativement peu coûteuse et couramment disponible ; les synthèses de ses dérivés O-benzyle et O-benzoyle sont relativement simples. La glycosylation d'un alcool secondaire est également assez simple, car les sondes étudiées produisent presque sélectivement des α-glycosides, qui sont beaucoup plus utiles pour les études stéréochimiques. La configuration absolue d'un atome de carbone oxyméthine d'un alcool étudié peut être attribuée via un ensemble d'expériences RMN 2D standard. Les résultats sont sans ambiguïté en raison de l'absence avérée de liberté conformationnelle de la liaison glycosidique sonde-aglycone, comme en témoignent à la fois les calculs de RMN et de modélisation moléculaire. Nos études suggèrent que le 3,4,6-tri-O-benzoyl-2-désoxy-d-glucose pourrait être une meilleure sonde en général puisque les résonances protoniques des groupes protecteurs du monosaccharide ne se superposent pas aux signaux du 2-désoxyglucose.

L'observation la plus importante, tirée des études RMN et MD, est peut-être le fait que la sonde chirale à base de 2-désoxy-d-glucose s'est avérée efficace dans le cas du 2-butanol. Cette molécule est l'un des alcools secondaires chiraux les plus petits et les moins encombrés stériquement possibles. Alors que le spectre ROESY et les calculs MD ont prouvé sans ambiguïté que dans le cas du système 2C, la liberté conformationnelle de sa liaison glycosidique était considérablement restreinte, on pourrait raisonnablement conclure que tout alcool secondaire, "plus volumineux" que le 2-butanol, serait également une cible viable. pour des études stéréochimiques incorporant les sondes discutées. Cette hypothèse a été étayée par des études sur les modèles de menthol et de bornéol présentés ici ; des exemples supplémentaires, considérant des aglycones plus complexes, doivent être examinés dans un futur proche. Néanmoins, il faut reconnaître que la méthode proposée dans cette contribution a été inspirée par des composés naturels, c'est-à-dire des antibiotiques antifongiques macrolides heptaène, qui contiennent un énorme aglycone d'alcool secondaire attaché à une sonde chirale naturelle - dans la plupart des cas, la fraction mycosamine25,26. La stéréochimie de plusieurs de ces composés a été élucidée sur la base des mêmes concepts que ceux discutés ici27,28,29,30. Par conséquent, tout en incorporant les dérivés du 2-désoxy-d-glucose comme sondes chirales, l'encombrement stérique d'un alcool secondaire étudié pourrait éventuellement n'être un problème qu'au stade de la fixation de la sonde, réduisant potentiellement le rendement total des synthèses organiques.

Les ensembles de données présentés dans la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Dale, JA, Mosher, HS Régents énantiomères de résonance magnétique nucléaire. corrélations configurationnelles via des déplacements chimiques par résonance magnétique nucléaire d'esters de mandélate diastéréomérique, d'O-méthylmandélate et d'esters d'α-méthoxy-α-trifluorométhylphénylacétate (MTPA). Confiture. Chim. Soc. 1973, 95, 512–519. https://doi.org/10.1021/ja00783a034.

Ohtani, I., Kusumi, T., Ishitsuka, MO, Kakisawa, H. Configurations absolues de diterpènes marins possédant un squelette de xénicane. Une application d'une méthode avancée de Mosher. Tétraèdre Lett. 1989, 30, 3147–3150. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(00)99187-1.

Seco, JM, Quiñoá, E. & Riguera, R. L'attribution de la configuration absolue par RMN. Chim. Rév. 104(1), 17–118. https://doi.org/10.1021/cr000665j (2004).

Article CAS Google Scholar

Kusumi, T., Fujita, Y., Ohtani, I. & Kakisawa, H. Anomalie dans la méthode modifiée de Mosher : configurations absolues de certains cembranolides marins. Tétraèdre Lett. 32, 2923–2926. https://doi.org/10.1016/0040-4039(91)80650-U (1991).

Article CAS Google Scholar

Ohtani, I., Kusumi, T., Kashman, Y., Kakisawa, H. Un nouvel aspect de l'application RMN à champ élevé de la méthode de Mosher. La configuration absolue du triterpène marin sipholenol AJ Org. Chim. 1991, 56, 1296-1298. https://doi.org/10.1021/jo00003a067.

Ichikawa, A., Hiradate, S., Sugio, A., Kuwahara, S., Watanabe, M., Harada, N. Configuration absolue de l'acide 2-méthoxy-2-(2-naphtyl) propionique tel que déterminé par le 1 Méthode d'anisotropie RMN H. Tétraèdre : Asymétrie 2000, 11, 2669–2675. https://doi.org/10.1016/S0957-4166(00)00233-0.

Cimmino, A., Masi, M., Evidente, M., Superchi, S. & Evidente, A. Application de la méthode de Mosher pour l'attribution de configuration absolue aux plantes bioactives et aux métabolites de champignons. J.Pharm. Biomédical. Anal. 144, 59–89. https://doi.org/10.1016/J.JPBA.2017.02.037 (2017).

Article CAS PubMed Google Scholar

Joshi, BS, Newton, MG, Lee, DW, Barber, AD & Pelletier, SW Inversion de la stéréochimie absolue des alcaloïdes pyrrolo[2,1-b]quinazoline vasicine, vasicinone, vasicinol et vasicinolone. Asymétrie du tétraèdre 7, 25–28. https://doi.org/10.1016/0957-4166(95)00412-2 (1996).

Article CAS Google Scholar

Ohtani, I., Kusumi, T., Kashman, Y., Kakisawa, H. Application RMN FT à champ élevé de la méthode de Mosher. Les configurations absolues des terpénoïdes marins. Confiture. Chim. Soc. 1991, 113, 4092–4096. https://doi.org/10.1021/ja00011a006.

Karkare, S. et al. Glycosides cardénolides cytotoxiques de roupellina (Strophanthus) Boivinii de la forêt tropicale de Madagascar. J. Nat. Prod. 70, 1766–1770. https://doi.org/10.1021/np070336n (2007).