Conception et synthèse de nouveaux dimères de cyclodextrines, structures covalentes et associations supramoléculaires

Conception and synthesis of new cyclodextrin dimers, covalent structures and supramolecular associations

• Auteur / Autrice : Vanessa Legros
• Direction : Christophe Len, Jérôme Désiré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nucléobases

Dimères

Cyclodextrines

Glycérine

Thèses et écrits académiques

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Cyclodextrine

Assemblages supramoléculaires

Dimères covalents

Nucléobases

Glycérol

Résumé

Du fait de leur structure cyclique, les cyclodextrines (CDs) possèdent de remarquables propriétés d'encapsulation et sont pour cela présentes dans de nombreux domaines. Pour améliorer les capacités d'inclusions des CDs, des dimères et des trimères de CDs ont été élaborées. Au cours de cette thèse nous nous sommes intéressés à la formation d'assemblages non covalents et covalents de CDs. Dans un premier temps, nous avons utilisé la capacité de reconnaissance moléculaire des nucléobases pour former des assemblages supramoléculaires de CDs. Pour cela, nous avons fonctionnalisé des CDs naturelles et méthylées par des nucléobases telles que l'adénine, la guanine et la thymine par le biais d'une réaction de click chemistry ou de substitution nucléophile. La guanine étant capable de former des G-quartets, cette propriété a été mise à profit pour former des assemblages de type G-quartet/CDs. Malheureusement, les études menées par RMN 1H et DOSY sur les dérivés CD-G n'ont pas permis de détecter la formation de G-quartet/CD. Dans un deuxième temps, nous avons effectué la synthèse de dimères covalents de CDs. La première voie a consisté à utiliser les capacités de la thymine à se dimériser sous l'effet de radiations UV. Nous avons utilisé cette capacité pour former des dimères covalents et régulables de CDs. Les réactions photochimiques effectuées sur les dérivés CD-T ont montré que la formation de dimères covalents de CD-T était possible. La deuxième voie utilisée a été basée sur la synthèse par click chemistry de dimères de CDs reliés par un bras de type glycérol en faisant varier la longueur de la chaine. La formation de pseudo-rotaxanes a été observée à partir du dimère possédant la chaine la plus longue.

Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides, characterized by their ability to include molecules of interests inside their cavity. CDs have been used as solubilizing, inclusion or protection compounds in many applications. CDs dimers were shown to exhibit larger inclusion constants than the parents monomers. In this work, we focused on the formation of new supramolecular or covalent assemblies of cyclodextrins. In a first part, the molecular recognition capability of nucleobases was used in order to form supramolecular assemblies of CDs. The synthesis of cyclodextrin derivatives functionalized with adenine, thymine and guanine was performed by two different routes: alkylation and click chemistry. As guanine is well known to self-assemble into hydrogen-bonded cyclic tetramers, the so called G-quartet, this property was used to construct G-quartet/CDs assemblies. Nevertheless the formation of G-quartet/CDs was not observed by 1H NMR and DOSY. In a second part, were performed the synthesis of covalent dimers of CDs. We first used the capability of thymine to dimerize under the influence of light radiation. This ability was used to synthesize covalent reversible CDs dimers. We could show the formation of CDs dimers from the CD-T derivative by photochemical reaction. Then, the synthesis of CDs dimers bridged by glycerol-type spacers was achieved by click chemistry. The formation of pseudo-rotaxanes was observed during the characterization of these dimers, particularly the one having the longest chain.