thesis

Hepta-differentiation of beta cyclodextrin

Defense date:

July 18, 2019

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Institution:

Sorbonne université

Disciplines:

Authors:

Abstract EN:

The native cyclodextrins (CDs) display many free hydroxyl groups (each sugar unit bears 3 hydroxyl groups) and these hydroxyl groups could be substituted by other groups (this process called functionalization of CDs) in some appropriate ways, thus providing cyclodextrins with a much wider range of potential applications. Hence, the task of functionalization of CDs is attractive to chemists.In this thesis, we summarized numbers of selective functionalization methods for CDs both on their primary and their secondary rim, and particularly the Diisobutylaluminium hydride (DIBAL-H) induced selective debenzylation method.This powerful method was chosen for the achievement of hepta-differentiation of -CD on its primary rim. There were two strategies—azide reduction/debenzylation and thioacetate reduction/debenzylation, that have been envisaged for the hepta-differentiation of -CD. Both azide and thioacetate displayed interesting results for the DIBAL-H selective debenzylation system, but both of them owned their disadvantages. As for the azide, when 3 Nitrogens were introduced on the primary rim of -CD, the debenzylation reaction would not occur even with large quantities of DIBAL-H (>50 eq), therefore, this strategy stopped at the tetra-differentiated stage. As for the thioacetate, the Sulphur substituted derivatives were not stable enough and that brought significant yield lost problem. To overcome this problem, carefully controlled reaction conditions counteracted most yield lost problems. Finally, the thioacetate strategy allowed us to achieve the hepta-differentiation of -CD.

Abstract FR:

Les cyclodextrines natives (CDs) sont constituées de nombreux groupements hydroxyles libres (chaque unité en porte 3). Ces derniers peuvent être sélectivement substitués par d’autres groupements fonctionnels. La fonctionnalisation de CD est donc d’un grand intérêt pour les chimistes.Dans cette thèse sont présentées les différentes méthodes de fonctionnalisation des cols primaires et secondaires des CDs, en particulier l’utilisation de l’hydrure de diisobutylaluminium (DIBAL-H) pour la débenzylation sélective de la couronne primaire. Cette dernière méthode a été choisie pour l’hepta-différenciation de la β-CD. Deux stratégies ont ainsi été envisagées : une réaction tandem réduction/débenzylation à partir d’un azoture et une autre à partir d’un thioacétate. Bien que l’utilisation de ces deux groupements dans la débenzylation sélective au DIBAL-H présente de nombreux avantages, elle présente aussi quelques limitations.Pour la stratégie avec l’azoture, lorsque trois groupements azotés sont introduits sur le col primaire de la CD, la réaction de débenzylation n’a pas lieu malgré l’utilisation de grandes quantités de DIBAL-H (>50 eq). Cette stratégie s'est donc arrêtée au stade de la CD tétra-différenciée. Dans le cas des thioacétates, la faible stabilité des dérivés soufrés a grandement diminué le rendement de la reaction. Pour surmonter ce problème, des conditions de réaction soigneusement contrôlées ont permis de compenser la plupart des problèmes de perte de rendement. Finalement, la stratégie thioacétate nous a permis d’effectuer l’hepta-différenciation de la β-CD.