Soutenance mémoire
Depuis des millénaires, l’homme a utilisé les plantes pour satisfaire ses besoins énergétiques et d’habillement, pour s’abriter ainsi que pour se soigner. Bien plus tard, la montée de l’agriculture a favorisé le développement d’une industrie chimique basée sur l’exploitation des métabolites primaires en tant que réserves d’énergie (huiles, amidon, hydrates de carbone, protéines, etc.) ou qui assurent l’intégrité structurale (fibre lignocellulose) et sur l’exploitation des métabolites secondaires qui conduisent aux produits de spécialité et de la chimie fine (colorants, parfums et arômes, produits pharmaceutiques).Les plantes médicinales en particulier ayant occupé l’avant-scène de la thérapeutique depuis très longtemps, se trouvent encore aujourd’hui en tête dans la recherche et la production des molécules biologiquement actives. Cette recherche sur les substances naturelles dotées d’activité biologique a été aussi le moteur majeur de la synthèse organique profondément marquée par le passage de Woodward et remarquablement théorisée par Corey. Ces progrès, en conjugaison avec l’émergence des matières premières fossiles dont surtout le pétrole, ont contribué au peuplement des espaces chimiques selon la diversité moléculaire exprimant la typologie structurale des molécules, selon leurs caractéristiques, leur utilisation spécifique permettant ainsi leur classification.
La synthèse combinatoire qui a vu d’abord le jour avec la synthèse des matériaux électroniques, a pris un ascendant particulier sur la manière de conduire la synthèse en chimie
grâce au concept de haut débit qu’elle a véhiculé, et s’est répandue rapidement dans les autres branches de la chimie.
Actuellement, les experts s’accordent à dire que les réserves non renouvelables des ressources fossiles (le pétrole, le gaz naturel et le charbon) sur lesquelles l’ensemble de l’industrie chimique moderne dépend vont toucher à leur fin dans une quarantaine d’années au plus tard.9,10,11 Les impacts environnementaux de ces industries ont pris des proportions alarmantes par leurs effets polluants sur tout l’écosystème terrestre, aquatique ou aérien. Suite au sommet de Rio (1992), l’IUPAC en collaboration avec d’autres organismes a ainsi formulé des principes scientifiques pour développer le cadre d’activité d’une chimie durable. Ils sont à la base d’un ensemble de stratégies pour le développement des activités industrielles environnementallement saines et qui soient économiquement avantageuses, socialement bénéfiques, favorisent un regain d’intérêt aux biomasses en général et aux plantes médicinales en particulier. Ce retour est d’autant plus motivé que la chimie combinatoire a déçu l’ensemble des chercheurs dans la course vers la découverte de nouveaux médicaments.
Importances biologiques et synthétiques de l’unité α-méthylène-γbutyrolactone
Les produits naturels contenant le fragment α-méthylène-γ-butyrolactone et exhibant des activités biologiques aussi bien variées qu’intéressantes ont fait l’objet d’intenses investigations depuis le début des années La découverte de Kupchan sur les activités des lactones sesquiterpéniques a donné lieu à un essor considérable des études sur les relations structure-activité des composés des composés contenant l’unité α-méthylène-γbutyrolactone.
Intérêts stéréochimiques et problèmes RMN
La position du cycle lactonique dans la structure moléculaire des sesquiterpènes résulte de leur biogenèse. Les lactones sesquiterpéniques se rencontrent généralement dans cinq différents squelettes carbonés tels que l’anolide, le germacranolide, le guaianolide, l’ambrosanolide et le xanthonolide. Pour les classes des α-méthylèno-γ-butyrolactones, on a les positions jonction (6,7) en 1 ou (7,8) en 3. Alors, un des problèmes cruciaux de stéréochimie relatifs à ces classes de composés réside dans la stéréochimie cis/trans des fusions de cycle. Nous allons nous intéresser plus particulièrement au fragment α-méthylène-γ-butyrolactone 2 présent dans les sesquiterpènes lactones.
Les conséquences de ce résultat sont importantes : une appréciable limitation de la mobilité conformationnelle du cycle lactonique, une limitation de la variabilité de l’angle dièdre ϕ qui détermine principalement la valeur des constantes de couplage allylique. Ce potentiel d’utilisation d’origine conformationnelle est d’autant plus attrayant que les pics RMN d’intérêt H-13 et H-13’sont facilement reconnaissables et aisément accessibles.
Considérations RMN d’ordre pratique et règle allylique de Samek
L’utilisation des couplages allyliques, exaltés par le couplage géminé par effet de Van der Waals a été étudiée par Samek pour la configuration des fusions des cycles γlactones dans un certain domaine de validité dépendant des différents facteurs (taille, conformation du cycle annulaire ou « l’équatorialité » de la liaison les têtes de pont de cycle). D’une part, contrairement aux protons vicinaux des têtes de ponts Ha et Hb , les signaux des protons exométhylèniques H-13 et H-13’ sont facilement identifiables dans les spectres RMN des sesquiterpènes lactones grâce aux indéniables avantages suivants :
(i) les positions à champ relativement faible aux alentours de 5-6 ppm avec une différence de déplacement chimique interne ∆δ relativement élevée de l’ordre 0,5 à 0,9 ppm ;
(ii) un rapport signal/bruit élevé ;
(iii)l’éclatement caractéristique dû aux couplages allyliques allant jusqu’aux alentours de 4 Hz ou plus pouvant être dédoublés par des couplages géminés de 0-2,5 Hz.
PRINCIPES, MATERIELS ET METHODES
Matériels et méthodes
Tanacetum densum sous-espèce sivasicum : collectée en Turquie centrale (Sivas) avec un spécimen voucher (N° 200) déposé à l’herbarium de la Faculté des Sciences et Arts, Université de Cumhuriyet, Sivas, Turquie. Le germacranolide A9 a été isolé et purifié par Dr Nehzun Gorën et coll. (Voir annexes germacranolide, p.112). Tanacetum densum sp. amani : récolté dans les montagnes de Taurus (Feke-Adana) en Turquie par les auteurs turcs. L’extraction, le fractionnement, l’isolement et purification pour le pyréthroïdinine 18 et le parishine 19 ont été ont été effectués par les mêmes auteurs. (Voir annexes guaianolide, p. 114). Procédures générales pour RMN. Les spectres 1H et 13C ont été enregistrés sur VARIAN XL400 (93,94 kG; 1H 400 MHz ; 13C 100 MHz) dans le chloroforme-d2 et le dichlorométhane-d2 comme solvants (CHCl3 δ 7,24 et CDHCl2 δ 5,32 ; 13CDCl3 δ 77,0 et 13CD2Cl2 δ 53,8). Les séquences d’impulsion RMN ont été exécutées en utilisant le logiciel standard VARIAN version 6.1c. La séquence FLOCK qui a été ajoutée à la bibliothèque des séquences avec le programme de Reynold.
Paramètres d’acquisition pour spectres RMN. Paramètres d’acquisition 1D 1H à 1 dimension : largeur spectrale (SW) 4000 Hz avec 32 758 points. Pour les spectres de 13C, la largeur spectrale est de 22 000 Hz avec 32 768 points de données. Spectres 2D COSY, LRCOSY, NOESY : fenêtre spectrale de 3200 Hz, avec 1024 points de donnée ; 256 d’incréments collectés avec 32 transients par incréments complétés à 1024 par remplissage de zéro, délai de relaxation de 1s ; enregistrement : LRCOSY avec un temps de délai (∆) de 300 ms avant et après le temps de mixage; – NOESY : temps de mixage de 800 ms. Spectres de corrélation hétèronucléaire : fenêtre spectrale de 14 000 Hz avec 1024 points complétés à 2048 points par remplissage de zéro ; dans la dimension proton, on a utilisé une fenêtre spectrale de 3200 Hz, 64 incréments de temps (256 transients par incrément) qui ont été complétés à 512 points par remplissage de zéro, un délai de relaxation de 2 s a été utilisé. Spectres HETCOR : délais optimisés pour 1 JCH = 140 Hz. Spectres FLOCK : délais optimisés pour 3 JCH = 4 et 7 Hz. Spectres SINEPT : délai d’excitation (∆1 =1/2J) et un délai de refocusing (∆2 = 1/3J) optimisés pour 3 JCH = 4 et 7 Hz avec une fenêtre spectrale de 14 000 Hz. Spectres DNOE : 1024 transients pour chaque saturation (on résonance) et irradiation off résonance (spectres négatifs) acquis en des blocks répétitifs de 16 transients avec un délai d’irradiation de 8 s avant l’acquisition.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1. VOIE A : ETUDE PAR RMN DES STRUCTURES ET DES RELATIONS STEREOCHIMIQUES DU GERMACRANOLIDE A9 ET DU GUAIANOLIDE TD15 PROVENANT DU TANACETUM DENSUM SSP. SIVASICUM ET SSP. AMANI
1. Généralités sur les lactones sesquiterpéniques et intérêts de l’unité structurale α-méthylène-γbutyrolactone
1.1. Importances biologiques et synthétiques de l’unité α-méthylène-γ-butyrolactone
1.2. Intérêts stéréochimiques et problèmes RMN
2. Principes, materiels et méthodes
2.1. Matériels et méthodes
2.2. Principes sur les méthodologies de purification-identification des mélanges complexes d’intérêt médicinal (Voie A)
3. Résultats et discussions sur les études structurales du germacranolide A9 et du guaianolide TD15 par utilisation concertée des techniques RMN 1D et 2D
3.1. Etudes structurales et stéréochimiques du germacranolide A9 issu du T. densum ssp. sivasicum
3.2. Révision structurale et études stéréochimiques du guaianolide TD15 issu de T. densum sous-espèce amani
Conclusions
CHAPITRE 2. VOIE C : ANALYSES QUALITATIVE ET QUANTITATIVE PAR RMN DU CARBONE-13 ASSISTEE PAR ORDINATEUR DES RESINES DE PIN ET DES MIELS
1. Généralités sur les mélanges complexes des résines et des miels
1.1. Oléorésines, valorisation et composition
1.2. Mélanges complexes des miels et sucres
2. Principes, materiels et methodes en analyse par RMN du carbone-13
2.1. Matériels et méthodes
2.2. Principes des méthodologies d’analyse avec la RMN du carbone-13 assistée par ordinateur
3. Résultats et discussions sur les résines des pins et des sucres des les miels
3.1. Analyses des résines provenant des échantillons de P. kesyia et P. patula
3.2. Analyse quantitative des sucres et étude comparative des miels d’origines botanique et géographique diverse
Conclusions
CONCLUSION GENERALE
