Transesterification de β-cetoesters par des polyols : intervention de clivages nucleophiles intramoleculaires.

TetrrhedronLetteraNO. 18, pp 1503 - 1506, 1976. Pergamon Preen. Printed in Great Britain.

TRANSESTERIFICATION

DE S-CETOESTERS PAR DES POLYOLS NDCLEOPHILES

Antoine Ahibo-Coffy

:INTERVENTION DE CLIVAGES

INTRANOLECULAIRES. et Jean-Claude Prome*

Centre de Recherche de Biochimie et de GBn6tique Cellulaires 118 Route de Narbonne 31400 Toulouse, France.

(Receivedin FMnoc 9 February1976; receivedin UK for publication23 !&rob 1976) Nous avons rdcenanent mis en dvidence l'intervention d'un 5-cbtoester de trehalose -Ia de l'acide corynomycolique (I), et nous avons entrepris d'en r6aliser la

dans la biosynthke

synthPse chimique ainsi que celle de substances analogues. Nous avons dans ce but Btudi6 la transestfkification

alcaline du B-cetoester -Ib par divers substrats hydroxylEs (2). Lorsque l'accepteur hydroxyld de transesterification est, soit une substance mono-

hydroxylde cosrae l'isopropylidkre -I,2 gly&rol, l'a-D-glucopyranoside

soit un d&iv6

d'un monosaccharide

comme

de m6thyle. les S-c6toesters attendus sont obtenus avec des rendements

supErieurs B 50 X. Nous avons ainsi synthstisb, d'une part le t+&toester

d'isopropylidcne-I,2

glyc6rol 2

(vco= 1705-1745 cm-', M+= 608 , F"= 40-44' ) et, par dEblocage acide, le S-&to-1 acyl-1 glycirol 2 ( vco= 1710-1735 cm , F"= 42-43") et d'autre part le S-c&oacyl-a-D-gluco-1 pyranoside de methyle g ( vco= 1710-1740 cm , M' (perac&ate)= 796, FO= 54-5S", [aji0=+45' (chloroforme, c-0,7). &:

CH3-(CH2)14-CO-

!H - COO-R ($2)13

R-OH = Tr6halose

-Ib -Ic

: :

R-OH = CH OH 3 R-OH = a-glucopyranoside

-Id

:

R-OH =

-Ie

:

R-OH =

de methyle

CH3 HOCH2-CHOH-CH20H

Par contre, lorsque l'on utilise consse accepteur de transestdrification,

soit l'a-D-

tr&halose, soit des a-diols aliphatiques comme le glycEro1 ou l'ethylene glycol, la reaction ne conduit pas aux S-cEtoesters correspondants.

En prkence

de trihalose, il se forme quantitati-

vement un m6lange de mono- et di-palmitates de ce disaccharide, (hentriacontanone-16)

tandis que de la palmitone

et des palmitates de glycEro1 et d'ethylkre glycol sont obtenus en ren-

dement LlevE en pr6sence de ces polyols aliphatiques.

1503

No. 18

1504

Le clivage en dBriv6s de l'acide palmitique du Gtoester pr6c6dents constitue une &action

de Gtro-Claisen.

r6action resulte d'une transest6rification

-Ib en pr6sence des polyols Nous avons &is l'hypothese que cette

initiale par un hydroxyle du polyol, suivie d'une

interaction entre un hydroxyle libre (sous for-me d'anion alcoolate) du B-Gtoester ainsi form6 et la fonction carbonyle. Cette attaque nucl6ophile intramolikulaire

de polyol rLaliserait

la scission du c6toester en un dipalmitate de polyol (sch6ma I) qui subirait d'ultErieures transest6rifications. Sch6ma 714H29

I

714H29 0 e +C15H31-

’ z+-

C15H31-CO-O\g

c $J &)R

::

C15H3,-CO-O

/

O\g,d

Nous avons comparb, dans le tableau 1, l'importance des Gactions en fonction du substrat utilis6 dans les reactions de transestkification. reaction

intramoldculaire

de rEtro-Claisen Si une telle

intervient, sa vitesse doit Etre dependante de la stabilit6 du

cycle form6 dans 1'6tat inter&diaire,

et doit done gtre fonction du nombre de chainons cons-

tituant le cycle. Nous constatons que l'intensit6 de la reaction de r6tro-Claisen d&croft en fonction de l'dloignement des hydroxyles primaires dans les diols aliphatiques II, -III et IV rkultat que nous pouvons mettre en parallele avec la taille des cycles form& dans 1'6tat de transition correspondant, qui possgde respectivement 7, 8 ou 9 chainons. A ce dernier cas peu favorable thermodynamiquement

correspond effectivement une Gaction

sen et une importante stabilit6 du mono-Gtoester de

l'hypoth2se pr&cBdente, nous avons v&if%

negligeable de r6tro-Clai-

de diol dans le milieu

riactionnel. A l'appui

que, place dans les conditions de transesGrifi-

cation, le S-cEtoacyl-I glyc6rol -Ie subit une rapide rdaction de rbtro-Claisen obtenu un m6lange complexe form6 de mono- et di-palmitoyl glyckol,

: nous avons

de palmitone et de glycd-

rides mixtes constituLs de B-c6toester et de palmitates. La faible importance de la reaction de rbtro-Claisen induite par l'a-diol bis-secondaire v peut s'expliquer par un encombrement st6rique au niveau de la formation de 1'6tat de transition cyclique. La stabilit6 du S-&toacyl-a-Dglucopyranoside de m6thyle -Ic vis 1 vis de ce clivage nucl6ophile s'explique par la superposition de deux effets dEfavorables: ce diriv6 est acyl6 en position 6 puisqu'il est connu que la fonction hydroxyle glucopyranoside

Gagit

pr6fdrentiellement

primaire de l'a-

dans les reactions de transestdrification

hydroxyles susceptibles d'interagir intramoldculairement

(4); les

se trouvent alors en position 5 ou y

et sont de type secondaire. Au niveau du trehalose, par contre, bien que le site prEfdrentie1 de transestErification

soit Lgalement une fonction hydroxyle primaire (5), on peut admettre

qu'il existe des conformations privilegiees permettant l'intkaction

entre la fonction carbo-

nyle du c6toester de trEhalose et un hydroxyle de la partie glucopyranoside non acylEe de ce disccharide, par l'intenkdiaire

d'un cycle de grande taille.

lb.

lljos

18

Tableau

Nature de l'accepteur hydroxyl6

(3)

II III Butanediol -I,4 IV Butanediol -2,3 l

I

X de c6toester 2

X de c6toester

X de palmitate

n'ayant pas

fix6 sur

(r6tro-Claisen)

palmitone

X de

rlagi. (8)

l'accepteur(8)

(8)

(8)

25

Ethyl&eglycol

17

8

50

Propanediol-I,3

20

42

36

2

30

52

14

4

33

24

I5

26

0

0

70

30

30

55

10

5

30

55

II

4

0

0

95

5

90

_-

7

3

Glycdrol IsopropylidPne-1.2 glycirol a-glucopyranoside de m6thyle a-D-trchalose Pas d'accepteur

Ainsi que le montre le tableau ci-dessus, les a-diols de dEcarbo-alkoxylation 1 un clivage

nucl6ophile

(9) provoqu6 par l'interaction entre un hydroxyle libre (sous forme

d'anion)d'un monoc6toester parl'interm6diaire targaction

catalysent Bgalament une reaction

(formation de palmitone). On pourrait penser que cette reaction est due

de diol form6 initialament, et la fonction carboxyle de cet ester

d'un &tat de transition cyclique. L'examen du tableau nous montre que cet-

de perte du carboxyle est sp6cifiquement reli6e 1 la prEsence de diols aliphatiques

vicinaux, et de ce fait rend peu probable que le facteur dominant soit la facilitd de former un Ltat intermgdiaire cyclique

: un cycle & 6 chaenons, n6cessaire pour rEaliser cet &at

sition pour un S-diol devrait 8tre aussi favoris diols. 11 est vraisemblable

de tran-

qu'un cycle B 5 chaEnons form6 pour les

que se superpose ici un effet de solvatation propre

a-

aux o-diols

aliphatiques, relatif au cation K' issu du catalyseur alcalin : ceci aurait pour effet d'augmsnter la basicit

des ions associ6s et de favoriser les attaques nucl6ophiles.

11 faut remarquer

que, si le m6canisme des reactions de Claisen et de r6tro-Claisen est aujourd'hui bien connu, celui qui conduit aux decarbo-alkoxylations

de 8-cEtoesters ne fait l'objet que d'hypoth&es

et de r6centes publications suggerent la complexit

de ce probEme

(10,ll). Si cet effet de

solvatation spgcifique est le facteur dominant qui gouverne la formation de palmitone, il est normal de constater que les d6rivBs de 1' o-glucopyranose

n'induisent pas une telle r6action

puisque la configuration dquatoriale des hydroxyles vicinaux ne constitue pas un facteur favorable 1 la stabilit6 des complexes avec les cations (6).

Ho. 19

1506

On na peut par contre 6tablir de relation entre le pouvoir complexant des diols et l'intensit6 des reactions de rbtro-Claisen, ce qui indique que ce ph$nom&re ne joue ici qu'un r8le mineur. En conclusion, les facteurs influant sur les rCactions de rdtro-Claisen sont essentiellement la distance s6parant les hydroxyles et leur degr6 d'encombrement,

tandis que la forma-

tion de palmitone suit la capacit6 complexante vis ?ivis du cation du diol mis en jeu.

RBfLrences et notes

I- J.C. Prom6, R. Walker et C. Lacave, Comptes Rend. Acad. Sci., Ser. C, 278, 1065, (1974). 2- Les conditions exp6rimentales sont les suivantes : un m6lange de 0.5 mM de g, composd hydroxyl6

(3), 0,l ml4 de K2C03 calcin6 et 2 cm3 de dimethylformamide

chauff6 R 90" sous un vide de 100 torr 3- Les polyols sont soigneusement s&his

2 mM de

anhydre est

pendant 6 heures. avant d'9tre utilis6.s dans la rEaction de transest&

rification. Le tr6halose est deshydrati selon (7), le glucopyranoside de methyle est s&h6 dans une 6tuve B vide B 100' pendant 10 heures, les autres composis sont distill&

sous vide

imnddiatement avant l'emploi. 4- G.N. Bollenback et F.W. Parrish,Carbohyd.

Res., c,

431, (1971).

5- R. Toubiana et M.J. Toubiana,Biochimie, 65, 575, (1983). 6- S.J. Angyal 7- G.G. Birch

, Tetrahedron, 30, 1695, (1974). , J. Chem. Soc.,3489, (1965).

8- Ces valeurs ont 6t6 d6termin6es comme suit : les proportions relatives de palmitone, de palmitates et de 8-citoesters d&iv&r

totaux sont mesurdes par chromatographie en phase vapeur des

TMS de leurs produits de reduction par LiA1H4. Les quantit6s de c6toester -Ib n'ayant

pas r6agi sont ditermin6es par isolement de ce compos6 par chromatographie

sur acide sili-

cique et la proportion de cetoester transest6rifi6 s'en deduit par diff6rence. 9- J. Mathieu et A. Allais, Cahiers de Synth&e

Organique, 5, 24, (1959), Masson, Paris.

IO- A.P. Krapcho, E.G.E. Jahngen, A.J. Lovey et F.W. Short,Tetrahed. Lett., 1091 (1974). II- A.P. Krapcho et A.J. Lovey, Tetrahed. Lett. 957, (1973).