Étude du cord-factor et de ses analogues.

Étude du cord-factor et de ses analogues.

Carbohydrate Research, 44 (1975) 308-312 0 Ekevier ScientificPublishingCompany,Amsterdam- Printed in Belgium Note &de du cord-factor et de ses anal...

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Carbohydrate Research, 44 (1975) 308-312 0 Ekevier ScientificPublishingCompany,Amsterdam-

Printed in Belgium

Note

&de du cord-factor et de ses analogues. Partie Ill’. Synthbe du cord-factor (6,6’-di-0-mycoloyl-a,a-trbhalose) et du 6,6’-di-0-palmitoyl-a,a-tr6halose R~OUL TOUBIANA~,BHUPESHC. ET

MARIE-J•

DAS, JACQUES DEFAYE~,

Institttt de Chimie des Substances Naturelies, C.N.R.S.,

(ReCu le

BERNARD

MohrPoN

&PHE TOUBIANA

91190 Gif-sur-Yvette

(France)

24 avril 1975; accept6 apr&,modificationIe ler aoGt 1975)

Le cord-factor [6,6’-di-O-mycoloyl-a,cc-trehalose, (6-O-mycoloyl-a-D-glucopyranosyl)-6-O-mycoloyl-cc-D-glucopyranoside, l] est un glycolipide bactkien ayant des propriCtCs immunostimulantes’ ; par ailleurs, I’importance biologique qualitativement analogue de divers 6,6’-diesters du a,a-trChalose a pu ttre dtmontrEe3. Divers modes de priparation de ces composts ont ktt CtudiCs au Iaboratoire’ v4 afin de disposer de cord-factor et d’analogues variCs en quantitC satisfaisante pour en dCvelopper 1’Ctude biologique. Dans la synthbe du cord-factor (l), le principe* de 1’estCrification d’oses utilisant une &action de type SN, a CtC garde, mais quelques amkliorations ont et6 apportCes. Le N,N-dimCthylformamide est avantageusement remplace par l’hexamethylphosphotriamidesV6 : B partir des mEmes rGactifs [se1 d’acide mycolique (7) et (6,6’-di-O-p-tolylsulfonyl-cr,cr-trehalose)], le rendement en cord-factor est de 10 % ; d’autre part un 6,6’-dibromo-6,6’-didkoxy-cc,cc-tr&halose’ (2) (62 % de rendement) est utilisC, Cvitant la preparation laborieuse’ du 6,6’-di-O-p-tolylsulfonyl-a,a-trkhalose dont le rendement n’est que de 15%. Mais surtout, Ies groupements akooliques secondaires de 2 ont CtCprotCgCs avant la rgaction d’estkrification par des groupements trimCthylsilyles. Aprts hydrolyse des groupements trimBthylsilylesg de 3, extraction B 1’Cther et purification 4, le cord-factor (1) est obtenu avec un rendement de 33 %. Les constantes physiques et le spectre infkarouge sont identiques B ceux d’un Cchantillon authentique ’ ’ ; le haut poids moltculaire du compos6 peracCtyl& ne nous a pas permis d’obtenir en spectromkie de masse l’ion oxonium attendu; on observe nCanmoins des skies de pits correspondant aux fragmentations dejjad&rites’ ‘. L’amClioration du rendement peut Ctre attribue B la protection des groupements alcooliques secondaires du disaccharide prkvenant la formation du 3,6:3’,6’-dianhydro-a,a*Pour la partie II, voir RCL 1. TAuteur B qui toute correspondance doit We adrcssee. Adresse actuelle : CERMAV, C.N.R.S., Domaine Universitaire, 38 Saint Martin d’H&es (France).

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NOTE

tr&dose12; ce mode d’utilisation du groupement trimCthylsilyle n’est pas frequent et semble t&s approprie B ce type de synth&e; nous l’avons aussi appliquC & une preparation nouvelIe du 6,6’-di-U-palmitoyl-a,a-trehalose (4). OH

6R I 0

CHzR’ OR RO Q

1

R =

H,

R’=

2

R =

H,R’=

I qC-CH-CH-(Cti,),,--CHI =ad-b Br

3 R

=

SiMe,.R’

4

R

=

H,

5

R

=

S,Mq,R’=

6

R

=

S1Me3.R’=

R’=

=

CH-KHZI,4-C~-C~-~CH,),c,-CH~

Br

02C-_[CH,),,--CH3 OSrMe-, OH

OR

L’intertt biologique propre du 6,6’-di-O-palmitoyl-cl,&rChalose [(6-Opalmitoyl-a-D-glucopyranosyl)-6-O-palmitoyl-cc-D-glucopyranoside, 43 a Bti pr&&demment rapportC3. La synthese en etait rCalisCe par transestCrification avec de faibles rendements et des Gparations laborieuses, vu la formation de divers diesters isomhes de position’. La mtthode dCveloppte dans le cas des acides mycoliques est d’application difficile pour des acides & faibIe longueur de chaine : plus la chalne carbonee diminue, plus I’insoIubilitC du se1 augmente 13. Le principe de la mCthode proposCe ici repose sur l’hydrolyse selective des groupes trimCthylsilyles situ& en position 6 et 6’ du trehalose pertrimCthylsilylCg (5). L’action du carbonate de potassium sur 5 conduit avec un rendement de 90 % au 2,2’,3,3’,4,4’-hexa-O-trimCthylsilyl-n,ctr~halose (6). La reaction sur 6 du chlorure de I’acide palmitique livre, apres hydroIyse des groupements trimdthylsilyles par Ie mCthano1 aqueux, le 6,6’-di-O-palmitoyl-a,rx-trChalose (4) avec 60% de rendement. Dans ce cas la protection des groupements hydroxyles secondaires du trehalose permet la parfaite sClectivilC de I’estCrification par le chlorure de I’acide; cette mCthode est plus simple et pIus rapide que celle mise en Deuvredans le cas d’acides j?-hydroxylCs (acides mycoliques). L’intQCt des ethers trimCthylsilyles comme groupements protecteurs dans certaines syntheses est ainsi dCmontr& Ce travail presente aussi une voie d’acces aisle & des composCs bien dCfinis [cord factor (1) et 6,6’-diesters de trehalose] et, plus g&+ralement, Ztdes esters primaires d’oses. PARTIE JZXPlhIMJSNTALE

Mc?thodesgPn&raZes. - Tous les points de fusion de ce travail pris avec I’appareil de Kofler sont corrigk Les spectres ix. ont Ctk mesures soit B I’aide d’un. appareil Perkin-Elmer modkle 257 soit avec un appareil Unicam. Les pouvoirs rotatoires ont CtC dCterminCs ti I’aide d’un polarim$tre Clectronique Roussel-Jouan. Les spectres de masse ont CtCmesurQ sur un spectrographe MS 9. Les analyses ont &e effectuCes dans le laboratoire de microanaIyse du C.N.R.S. B Gif-sur-Yvette.

NOTE

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le cord-factor se presente sous forme d’une poudre blanche, p.f. 40”; [ali +28” (c 1, chloroforme). Anal. Calc. pour C180H346015 ( +I0 CH?): C, 78,53; H, 12,68. TrouvC: C, 78,05; H, 12,50. 2,3,4,6,2’,3’,4’,6’ - Octa - 0 - trim&hylsit’y~- a,a - tr&alose [(2,3,4,6-t&a-O-trim~t~zy~siiy/-a-D-g~ucopyranosyl)-2,3,4,6-t~fra-O-trim~t/zy~s~~y~-a-D-g~t~copyranos~de] (5). - A 1 g de trehalose dihydrate commercial (Fluka, CH-9470 Buchs, Suisse) en solution dans 100 ml de pyridine fraichement distillee, sent ajoutes 20 ml de chlorure de trimethylsilyle (Pierce) et 40 ml d’hexamethyldisilazane (Pierce). Aprb une nuit B temperature ambiante, le solvant est elimine sous vide, et apr& extraction 2,l g de substance, qui cristallise spontanemenf sont obtenus, p-f. 80-82” (recristallisation dans le methanol); [algo f95” (c 1, chlorofomre); s.m.: 918 (M*), 451 (ion oxonium’ ‘). ’ Anal. Calc. pour C,,H,,O,,Si,: C, 47,Ol; H, 9,43. Trouve: 46,91; H, 9,29. 2,3,4,2’,3’,4’-Hexa-O-(tri~zPtl~ylsiZ~~l)-a,a-trPlraiose [(2,3,4-tri-O-trime’tlyMy[)OL-D-~~UCOp~~~~OS~f)-~,~,~-t~i-~-t~ii~~t/~~/Si~~/-~-D-~~~lCOp~~~~~OSi~~] (6). A 660 mg du compose precedent 5, en solution dans 22 ml de methanol, sont ajoutes 22 ml d’une solution mtthanolique de carbonate de potassium (4,5 g/litre). Le melange reactionnel est maintenu pendant 2 h a 0” (melange glace-sel), puis neutrali& par 2 ml d’acide acetique. Le methanol est CliminC sous vide (trompe B eau), de la glace est ajoutee et le produit extrait 2 fois Q l’hexane; apres sechage sur sulfate de magnesium, le solvant est tvapore et 550 mg de substance, qui cristallise spontanement, sont obtenus. La chromatographie du produit ainsi obtenu est accomplie sur gel de silice (Merck 0,063 mm) prealablement IavC a l’eau distillte, afin d’eliminer toute trace d’acide commercial rbiduel, et ensuite reactive pendant 1 h a 120”. Compte tenu des risques d’hydrolyse pouvant survenir par un contact prolonge avec I’adsorbant, la chromatographie est effect&e dans la journee sur une colonne de gel de silice trait% B raison de 300 mg de produit pour 6 g de gel de silice (20 fois Ie poids de produit a chromatographier). On obtient 253 mg de produit (rdt. 90 %), p.f. 115-I 18” (cristallisation dans Ie methanol); [a]r + 100” (C 1, chloroforme); sm.: 774 (M)?, 379 (ion oxonium). Anal. Calc. pour C,,,Hi00r1Si6: C, 46,47; H, 9,lO. Trouve: C, 46,52; H, 9,03. 6,6’-Di-O-paZmitoyi-a,atrPhalose [(6-0-paltnitoyl-a-D-glrrcopyratrosyl)-6-0palmitoyi-a-D-ghlcopyrattoside] (4). - La reaction du chlorure de palrnitoyle sur le composC prtckdent conduit au 6,6’-di-O-palmitoyl-2,2’,3,3’,4,4’-hexa-O-trimCthylsilyl-a,a-trkhalose qui n’est pas caract&@, l’hydrolyse des groupements trimbthylsilyles rksiduels Ctant effect&e immidiatement aprbs. A 270 mg du compose precedent, en solution dans 5 ml de benzene et 0,5 ml de pyridine, sont ajoutCs 216 mg de chlorure

de palmitoyle commercial (Fluka) en solution dans 2 ml de benzene anhydre. La solution est ensuite chauffee a 80” pendant 2,5 h. Apres Ciimination du solvant sous vide, la solution du produit, dans 3,3 ml de methanol-eau (l:lO), est portee & Cbullition pendant 2 h. Le methanol aqueux est CIiminCsous vide et le produit obtenu est purifie par chromatographie sur colonne de gel de silice Davison (100-200 mesh, Touzart et

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NOTE

Matignon); 170 mg de produit sont obtenus (rdt. 60%), p.f. 154458”; [oc]k” t80” (c 1, chloroforme); s-m.: 1070 (M*), 527 (ion oxonium)*. Anal. Calc. pour C56H94019: C, 62,76; H, 8,85. Trouve: C, 62,87; H, 8,87.

Nous remercions

M. E. Lederer

de I’intSt

portC B ce travail.

RfiFJ%ENCES 1 R. TOUBIANAET M. J. TOUBIANA,Biochimie, 55 (1973) 575-578. 2 E. LEDERER, Pure A&. Chem., 25 (1971) 135-165; A. BEKIERKUNST, L. WANG, R. TOUBIANA ET E. LEDERER, Infecf. Immtm., 10 (1974) 1044-1050; T. J. MEYER, E. RIBI, I. AZUMA ET B. ZBAR, J. Nuti. Cnncer Inst., 52 (1974) 103-111. 3 E. YARKONI, A. BEKIERK~IXT, J. ASSELINEAU, R. TOUBIANA, M. J. TOUBIANA ET E. LEDERER, J. Nail. Cancer Insr., 51 (1973) 717-720; R. TOUBIAXA ET M. KATO, rt%ultats non publi&. 4 J. POLONSKY, G. FER&OL, R. TOUBIANA ET E. LEDERER,Btrlf. Sot. Chim. Fr., (1956) 1471-1478. 5 H. NORMANT, Bull. Sot. Chim. Fr., 2 (1968) 791-826. 6 J. E. SHA\V~ D. C. KUNNERTH ET J. J. SHERRY, Tetrahedron Lett., (1973) 689-692. 7 S. HANESSIAN, M. M. PoNPwohf ET P. LAVALLI%, Carbohydr. Res., 24 (1972) 45-56. 8 R. TOUBIANA, M. J. TOUBIANA, B. C. DAS ET A. C. RICHARDSON, Biochimie, 55 (1973) 569-573. 9 D. T. HURST ET A. G. MCINNES, Can. J. Chem., 43 (1965) 2004-2011.

10 J. fbSELINF.AU, Les Lipides Bact&iens, Hermann, Paris, 1962, p. 175. 11 A. ADAM, M. SENN, E. VILE ET E. LEDERER, Eur. J. Biochem., 2 (1967) 460-468. 12 E. R. GUILLOIJX, F. PERCHERON ET J. DEFAYE, Carbohydr. Res., 10 (1969) 267-278; C. K. LEE ET A. C. RICHARDSON, Curbohydr. Res., 16 (1971) 23.5-238. 13 R. TOUB~ANA ET M. J. TOUBIANA. r&ultats non publib. 14 A. H. E~~MADI, Thtse de Doctorat d’itat, I5 R. TOUBIANA. r&.ultats non pubI&.

G. BIRCH,

no 5358, Paris, 1965.

*Un point de fusion plus has a et& rapport& pour 4 obtenu par transest&ificationl. Le premier hait pris SIX bloc Maquenne, ce demier sur un appareil de Kofler; une contamination du premier produit par des isomtres de position n’est pas non plus B exclure.