Addition des gem-dicyanoépoxydes aux acétyléniques activés

Partie expérimentale

Les cellules ont été plaquées dans un Plaque de 96 multi-puits (104 cellules par puits) pendant 24 heures avant traitement avec le composé d’essai afin de permettre la fixation de la cellule au mur de la plaque. Différentes concentrations du composé sous test (0 ; 1,0 ; 2,5 ; 5,0 et 10 μg ml-1) ont été ajoutées à la monocouche cellulaire dans des puits en triple dose individuelle, les mono couches cellules ont été incubées avec les composés pendant 48 h à 37 °C dans une atmosphère de 5% de CO2. Après 48 h, les cellules ont été fixées, lavées et colorées avec le colorant SRB (Sulforhodamine B). L’excès de colorant a été lavé avec de l’acide acétique et la tache attachée a été récupérée avec Tampon Tris-EDTA. L’intensité de la couleur a été mesurée dans un test ELISA lecteur, et la relation entre la fraction survivante et la concentration de la drogue est tracée pour obtenir la courbe de survie de chaque tumeur de lignée cellulaire après le composé spécifié. La IC50 était calculée. La Doxorubicine a été utilisée comme témoin. C’est un principe actif utilisé dans la chimiothérapie du cancer. Elle se fixe rapidement sur les structures nucléaires de la cellule, bloquant la synthèse de l’ADN et de l’ARN. Donc c’est un agent intercalant au niveau de l’ADN

Addition des oxiranes aux éthyléniques activés.

Évaluation biologique des cycloadduits obtenus Les tétrahydrofuranes fonctionnalisés sont généralement des sous-structures trouvées dans un large éventail de produits naturels et d’autres molécules biologiquement actives. Par exemple, les acétogénines sont une grande famille de produits naturels portant des groupements tétrahydrofuranes.89 Ces derniers sont retrouvés également dans de nombreuses autres catégories de produits naturels, y compris les lignanes,90 polyéthers ionophores91 et macrodiolides.92 Ces substances sont à l’origine d’un grand nombre d’activités biologiques antitumorales93 et antioxydantes94 (Figure 9). Le large domaine d’application de ces hétérocycles nous a intéressées et nous avons pensé à synthétiser une nouvelle famille d’hétérocycles tétrahydrofuraniques. D’après notre étude bibliographique (voir chapitre I), la synthèse des tétrahydrofuranes par cycloaddition dipolaire-1,3 des gem-dicyanoépoxydes et les éthyléniques n’a jamais été réalisée par voie catalytique, seulement le chauffage classique au bain d’huile et l’activation aux micro-ondes26 ont été testées et ont permis une ouverture de la liaison C-C.

Après avoir étudié la réactivité des gem-dicyanoépoxydes vis-à-vis des acétyléniques activés par voie catalytique dans le chapitre II, il nous a semblé intéressant de poursuivre nos investigations et d’évaluer la réactivité de nos oxiranes vis-à-vis d’énones activées. Plusieurs travaux ont été effectués sur ce type de dipolarophile, ce qui a retenu notre attention. En 1972, Robert et coll. ont additionné la trans-chalcone aux gem-dicyanoépoxydes (substituants X = H et X = Cl) par chauffage classique uniquement. La réaction a conduit à un mélange d’hétérocycles de type tétrahydrofuranes résultant de l’addition sur la double liaison éthylénique.95 De notre part, notre choix de dipolarophiles s’est porté sur une série d’éthyléniques fonctionnalisés par des carbonyles dits énones la trans-chalcone 16, la 3-(4-chlorophényl)-1- phénylprop-2-èn-1-one 17, la 3-(4-méthoxyphényl)-1-phénylprop-2-èn-1-one 18, la cyclopentènone 19 et la furanone 20. Les réactions sont réalisées par deux méthodes de synthèse, à savoir le chauffage classique avec et sans catalyseur CuCl. Notre choix s’est porté sur ce catalyseur, vu les résultats satisfaisants obtenus lors de l’addition des oxiranes sur les acétyléniques activés. Les résultats obtenus par les deux méthodes sont comparés.

Synthèse par chauffage classique sans catalyseur

Un mélange équimolaire d’époxydes 1a-c et de trans-chalcone 16, de 3-(4- chlorophényl)-1-phénylprop-2-èn-1-one 17 ou de 3-(4-méthoxyphényl)-1-phénylprop-2-èn-1- one 18 est porté au reflux du toluène anhydre sous azote. Après un suivi de la réaction par chromatographie sur couche mince (CCM), les réactions sont arrêtées après des temps t. La RMN du brut réactionnel a montré dans tous les cas l’existence de deux nouveaux produits (Schéma 35). Après élimination du solvant, nous avons purifié les bruts réactionnels par chromatographie sur gel de silice élué par un mélange de solvants selon le cas. Les conditions opératoires ainsi que les ratios et les rendements des produits isolés sont regroupés dans le tableau 22. Nous remarquons dans le tableau 22 que les réactions de cycloaddition dipolaire-1,3 entre les époxydes et les chalcones ont conduit à deux stéréoisomères cis et trans dont l’isomère cis est toujours majoritaire ; il est obtenu d’une façon prépondérante dans le cas des entrées 4, 5, 6 et 7, par contre dans le cas des entrées 1-3, la différence est moins nette. Après purification par chromatographie sur colonne de gel de silice, seul l’isomère majoritaire est en général isolé avec des rendements faibles, inférieurs ou égaux à 50%. Dans le cas de l’énone 17 avec l’époxyde X = OMe, les deux stéréoisomères sont isolés avec des rendements de 28 et 10 % pour les isomères cis et trans respectivement.

Le spectre RMN 13C révèle la présence d’un pic vers 193 ppm correspondant au déplacement chimique du groupement carbonyle C=O, ceci confirme l’addition des époxydes sur la double liaison des énones. Ce résultat est en accord avec la littérature.99 Le calcul des valeurs des constantes de couplage entre les deux protons H5 et H4 sont de l’ordre de 9,6 Hz dans le cas des composés 21a-c et 23c et de 9,5 Hz dans les composés 22b-c et de 9,7 Hz dans 23b. Ces valeurs nous permettent de dire que les deux protons H5 et H4 sont en position cis contrairement à la valeur moyenne calculée pour les deux protons H4 et H3 qui est de l’ordre de 11,6 Hz pour les produits 21a-c et de 11,7 pour les composés 22b-c et 23b-c correspondant à des protons éthyléniques en position trans. Dans le cas du produit minoritaire 22’c, les valeurs de constante de couplage entre les deux protons H3 et H4 d’une part et H4 et H5 d’autre part, sont de l’ordre de 10,5 Hz et 10,6 Hz cela confirme que ces trois protons se trouvent en position trans entre eux. Nous remarquons dans tous les cas que l’ordre de réactivité des époxydes suit le sens OMe ˃ Cl ˃ H. La structure du produit 21’c est confirmée par diffraction aux rayons X. Le diagramme ORTEP de ce composé est présenté dans la figure 10.

Tests antiprolifératifs

L’impact des composés sur la viabilité cellulaire est évalué par le test MTT (Mosmann, 1983)105 basé sur la réduction du MTT par le succinate déshydrogénase mitochondrial en formazan violet dans les cellules vivantes. Les cellules sont étalées à 104 cellules par puits dans des plaques de culture tissulaire à 96 puits (83,1835, Sarstedt) et cultivées pendant 48 heures à 37 °C dans une atmosphère à 5% de CO2. Puis le milieu est rejeté et remplacé par du milieu frais contenant la molécule testée (à 10, 50 et 100 μM) préalablement dissoute dans du DMSO. Les concentrations finales de DMSO n’ont jamais dépassé 0,2% v / v dans le milieu de culture. Trois contrôles différents sont ajoutés le milieu seul, les cellules dans le milieu et le médicament dans le milieu sans cellules. Chaque condition est répétée dans quatre puits. Après 48 h d’incubation, 10 microlitres de bromure de thiazolyl-bleu tétrazolium (5 mg/ml) préparés dans du PBS ont été ajoutés à chaque puits et les plaques ont été incubées pendant 2 heures à 37 °C. Les cristaux de formazan sont dissous par l’addition de 100 μl de SDS (10% p /v) et incubation pendant 3 heures à 37 °C. Enfin, l’absorbance est mesurée à 540 nm par rapport à 690 nm en utilisant un lecteur de plaques à 96 puits (Multiskan EX, Thermo Electron Corporation, France). Les pourcentages de survie sont calculés en utilisant MS Office Excel. Les expériences sont répétées deux fois.

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Table des matières

Avant-propos
Table des matières
Liste des abréviations
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Chapitre I Rappels bibliographique sur l’utilisation des oxiranes en cycloaddition
dipolaire-1,3
I- Introduction
II- Les différents dipôles introduits en cycloaddition dipolaire-1,3
II .1- Les dipôles-1,3 de type propargyl-allényle
II. 2- Les dipôles-1,3 de type allyle
III- Stéréochimie de l’ouverture des oxiranes
? Ouverture thermique
? Ouverture photochimique
IV- Les différentes voies d’addition des époxydes aux dipolarophiles
IV.1.1- Synthèse de tétrahydrofuranes
IV.1.2- Synthèse de dioxolannes et spirodioxolannes
IV.1.3- Synthèse des oxazolidines
IV.1.4- Synthèse de dihydrofuranes
IV.2- Synthèse d’hétérocycles par voie catalytique
IV.2.1- Synthèse en présence du rhodium(II)
IV.2.1.1- Cycloaddition one-pot
IV.2.1.2- Réaction intramoléculaire
IV.2.1.3- Réaction intermoléculaire
IV.2.2- Synthèse par l’utilisation des acides de Lewis
IV.2.3- Synthèse en présence de l’acide de Brønsted
IV.2.4- Synthèse par l’utilisation d’argiles
IV.2.5- Synthèse par l’utilisation du cuivre
V- Conclusion
Chapitre II Synthèse de dihydrofuranes par chauffage classique avec et sans catalyseur. Évaluation biologique de quelques hétérocycles synthétisés.
I-Introduction
II- Addition des gem-dicyanoépoxydes aux acétyléniques activés
II.1- Synthèse des dihydrofuranes par voie classique
II.1.1- Addition des alcynes vrais
II.1.2- Addition des alcynes disubstitués
II.2- Synthèse des dihydrofuranes par voie catalytique
II.2.1- Utilisation du chlorure d’indium pour la synthèse de dihydrofuranes
II.2.2- Utilisation du bromure de cuivre(I) pour la synthèse des dihydrofuranes
II.2.3- Utilisation du CuCl pour la synthèse des dihydrofuranes
II.2.4- Étude comparative des méthodes de synthèse ; chauffage classique avec et sans
catalyseur
II.3- Addition des époxydes aux acétyléniques 10, 11 et 12
II.3.1- Synthèse par chauffage classique
II.3.2- Synthèse par voie catalytique
II.3.3- Étude comparative entre les deux méthodes de synthèses
III –Évaluation biologique des hétérocycles synthétisés
III.1- Activité anticancérigènes (antimitotique)
III.1.1- Partie expérimentale
III.1.2- Résultats des tests
III.2-Activité antimicrobienne
III.2.1- Partie expérimentale
III.2.2- Résultats des tests
IV- Conclusion
Partie Expérimentale
I- Appareillage
1- Spectroscopie RMN
2- Spectrométrie de masse
3- Caractéristiques physiques
4- Structures RX
5- Chromatographie
II- Synthèse des époxydes de départ
II.1- Mode opératoire
II.2- Caractéristiques des époxydes 1a-c
III- Addition des époxydes aux acétyléniques
III.1- Synthèse par chauffage classique (protocole (1))
III.2- Synthèse par chauffage classique en présence de catalyseur
III.2.1- Protocole (2) En présence de InCl3
III.2.2- Protocole (3) En présence de CuBr
III.2.3- Protocole (4) En présence de CuCl
IV-Description des hétérocycles obtenus via les quatre protocoles (1), (2), (3) et (4)
Chapitre III Addition des oxiranes aux éthyléniques activés. Évaluation biologique des cycloadduits obtenus
I-Introduction
II-Synthèse des tétrahydrofuranes
II .1- Addition des époxydes sur les chalcones aliphatiques
II.1.1- Synthèse par chauffage classique sans catalyseur
II.1.2- Synthèse par chauffage classique en présence de catalyseur
II.1.3- Étude comparative entre les résultats du chauffage classique avec et sans catalyseur
II.2- Additions des époxydes sur les énones cycliques
II.2.1- Synthèse par chauffage classique sans catalyseur
III.2.2- Synthèse par chauffage classique en présence de catalyseur
III.2.3- Étude comparative entre le chauffage classique avec et sans catalyseur
III. Études des activités antibactériennes et antiprolifératives des tétrahydrofuranes obtenus .
III.1- activité antibactérienne
III.1.1-Souche bactérienne et culture
III.1.2-Partie expérimentale
III.1.3-Résultats des tests
III.2- activité antiproliférative sur les cellules HeLa et L-132
III.2.1-Partie expérimentale
III.2.2- Tests antiprolifératifs
III.2.3-Résultats des tests
IV-Conclusion
PARTIE EXPERIMENTALE
I-Synthèse des tétrahydrofuranes
I.1- Addition des époxydes aux énones aliphatiques
I.1.1- Protocole (1) Synthèse par chauffage classique sans catalyseur
I.1.2- Protocole (2) Synthèse par chauffage classique en présence de CuCl
I.1.3-Description des hétérocycles obtenus 21a-c, 22-23b-c
I.2- Addition des époxydes aux énones cycliques
I.2.1- Protocole (1) Synthèse par chauffage classique sans catalyseur
I.2.2- Protocole (2) Synthèse par chauffage classique en présence de CuCl
I.2.3- Description des hétérocycles obtenus 24a-c
Chapitre IV Étude théorique des mécanismes réactionnels
I-Introduction
II- Étude théorique de la réaction de cycloaddition dipolaire-1,3 de l’ylure de carbonyle aux
composés acétylénique et éthylénique en utilisant les calculs B3LYP/6-31*G et MPWB1K
II.1- Méthodes de calcul
II.2- Mécanisme de la réaction de cycloaddition des époxydes vis-à-vis des acétyléniques
II.3- Géométrie des états de transition
II.4- Analyse basée sur les indices de réactivités
III- Étude théorique de la réaction de cycloaddition de l’ylure de carbonyle à la cyclopentènone en utilisant les calculs MPWB1K/6-311G (d)
III.1- Mécanisme de la réaction de cycloaddition
III.2- Géométrie des états de transition
III.3- L’analyse de la population naturelle (APN)
IV-Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE
Annexe