thesis

Synthèse d'une indolizidine hydroxylée, analogue de la castanospermine

Defense date:

Jan. 1, 1988

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Institution:

Paris 11

Disciplines:

Chemistry

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Several attempts for the synthesis of the indolizidinic alkaloid (1S,6S,7R,8R,8aR)-1,6,7,8 tetrahydroxy-octahydroindolizine (castanospermine), a glucosidase inhibitor and of its epimers are described. The general synthetic approach was undertaken starting from sugars that have an established configuration on the carbon atoms corresponding to the C-6, C-7 and C-8 centres of the indolizidinic ring. Ln a first synthetic route we have studied the formation of the alkaloid five-member ring, through the application of α-aminonitrile chemistry on the aldehyde 1,2-O-isopropylidene-α-D-xylo-pentodialdo-1,4-furanose prepared from D-(+)-Glucose; either by formation of the N-benzyl,α-aminonitrile, followed by the introduction of C-2 and C-3 and cyclization, or by the synthesis of the α-aminonitrile carrying C-2 and C-3 substituted on the amine function and ring closure. The difficulties met during this route obliged us to abandon. In a second approach we have studied the formation of the polyhydroxylated indolizidinic ring starting from D-Glucose, D-Xylose and D-Arabinose derivatives; we introduce C-1, C-2 and C-3 and the oxygen on C-1 in the form of an enol ether, by Wittig reaction. Then we form a 1,2-oxazine-3,6- dihydro-2H; 4 ethoxy by Diels-Alder reaction with a dienophile carrying the nitroso function. The glucose derivative does not meet the requirements for the continuation of the synthesis, due to the sensitivity of the furan ring in the basic medium of the Wittig reaction. Cyclization of the oxazine on the tosylated sugar frame supplies a bicyclic product. Reduction of the double bond and the N-O bond of the arabinose series derivative give a δ-amino­alcohol which leads to the (1S,6S,7R,8R,8aS),1-ethoxy,6-hydroxy;7,8-O- isopropylidene octahydroindolizine(ie. A close analog of castanospermine) by dehydrative cyclization. (Mitsunobu reaction). The same reaction sequence could not be used on the bicyclic xylose derivative; the Mitsunobu reaction being inappropriate for steric reasons.

Abstract FR:

Les alcaloïdes indolizidiniques polyhydroxylés comme la swainsonine et la castanospermine ont une activité remarquable vis-à-vis des glycosidases. Nous nous étions fixés comme but, la synthèse de la castanospermine et de ses épimères. Cet alcaloïde a une activité contre le virus du SIDA in vitro et également contre le virus de la grippe. Ces propriétés biologiques permettraient d'envisager une utilisation comme insecticide. Vu la ressemblance de cet alcaloïde et les sucres, il paraît évident d'utiliser des carbohydrates comme produits du départ. Le D-glucose présente une configuration convenable pour les centres C-6, C-7 et C-8 de l'alcaloïde. Dans une première approche de synthèse, nous avons étudié la formation du noyau à cinq chaînons du système indolizidinique en appliquant la chimie des α-aminonitriles sur l'aldéhyde O-1,2-isopropylidène l-α-D-xylo-pentodialdo-furanose-1,4 –issu du D-glucose - de deux façons: soit par formation de l'a-aminonitrile, N-benzylé suivie de l'introduction des carbones C-2 et C-3 par réaction de Grignard sur le nitrile et cyclisation, soit par préparation de l’a-aminonitrile portant les carbones C-2 et C-3 substitués sur la fonction amine et cyclisation. Les difficultés rencontrées au cours de cette voie nous ont contraints à l'abandonner. Dans une deuxième approche, nous avons étudié la formation du noyau indolizidinique polyhydroxylé à partir des dérivés du D-glucose, du D-xylose et du D-arabinose. On introduit les carbones C-1, C-2 et C-3 et l'oxygène en C-1 sous forme d'éther d'énol par réaction de Wittig. Ensuite, on forme une oxazine-1,2-dihydro-3, 6-2H éthoxy-4 par réaction d'hétéro-Diels-Alder avec un diénophile portant la fonction nitroso. Le dérivé du glucose ne répond pas aux conditions requises pour la suite de la synthèse à cause de la sensibilité du noyau furannique au milieu basique de la réaction de Wittig. Les dérivés du D-xylose et du D·arabinose ne portant pas le noyau furannique permettent la poursuite de cette voie. La cyclisation de l'azote de l’oxazine sur le tosylate en position terminale de la chaine d'arabinose fournit un produit bicyclique portant un hydroxyle libre en β de l'azote. En série xylose une réaction concurrentielle de l'hydroxyle secondaire en a du tosylate fournit aussi l'époxyde; cette différence de comportement est due à des effets stériques. La réduction de la double liaison et de la liaison N-O de l’oxazine en série arabinose donnent un δ-aminoalcool. Nous avons tenté trois méthodes de cyclisation déshydratante de cet aminoalcool en utilisant : i) le système PPh₃; NEt₃; CCI4 ii) le complexe de rhodium RhH (PPh₃)₄ iii) le réactif combiné, diéthylazodicarboxylate-triphénylphosphine (réaction de Mitsunobu). Seule la réaction de Mitsunobu a pu fournir le squelette du produit final en série arabinose, la méthode n'ayant pu aboutir pour des raisons stériques quand elle était appliquée au dérivé bicyclique du xylose. On obtient un seul isomère, la(1R,6R,7R,8R,8aS)-éthoxy-1,hydroxy­6;O-7,8 isopropylidène, octahydroindolizidine. La réaction de Mitsunobu s'avère stéréosélective puisque l'hydroxyle libre secondaire du noyau à six n'intervient pas à la réaction.