Design of bio-inspired catalysts based on a gamma-peptide foldamer architecture

par Julie Aguesseau

Thèse de doctorat en Ingénierie Biomoléculaire

Sous la direction de Ludovic Maillard.

Soutenue le 18-09-2019

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était David Aitken.

Le jury était composé de Ludovic Maillard, David Aitken, Gilles Guichard, Grégory Chaume.

Les rapporteurs étaient Gilles Guichard, Grégory Chaume.

  • Titre traduit

    Elaboration de catalyseurs bio-inspirés conçus autour d'une architecture gamma-peptidique auto-structurée


  • Résumé

    Les travaux décrits dans ce manuscrit concernent la synthèse d’oligomères de γ-amino acides hétérocycliques contraints, appelés ATCs (acides 4-Amino-(méthyl)-1,3-Thiazole-5-Carboxyliques), leur application en catalyse énamine et leur étude structurale. Les monomères d’ATC sont construits autour d’un noyau thiazole inséré entre les carbones Cα-Cβ, permettant de limiter la valeur de l’angle dièdre ζ à 0°. La présence de deux points de substitution, sur le carbone γ asymétrique et en position 2 du noyau aromatique, permet une large diversification structurale des ATCs. Ainsi, plusieurs séries d’oligomères ont été synthétisées par couplages peptidiques sur support solide. Une étude structurale de ces oligomères par RMN, IR-TF, cristallographie RX et dichroïsme circulaire a démontré qu’ils adoptaient une structure en helice C9, résultant d’un réseau de liaisons hydrogène de type COi---NHi+2 s’établissant tout au long de la séquence. L’objectif du projet présenté ici vise à étudier l’impact de la conformation des architectures développées, à la fois sur la sélectivité et sur l’induction asymétrique dans la réaction de nitro-Michael pour trois réactifs différents. Le dernier axe de ce travail a été de développer une méthode de modélisation sous contraintes RMN spécifique à la génération de modèles tridimentionel d’oligomères d’ATCs.


  • Résumé

    The work described in this manuscript is devoted to the synthesis of heterocyclic constrained γ-amino acids, named ATCs (4-Amino-(methyl)-1,3-Thiazole-5-Carboxylic acids), their application in enamine catalysis and their structural study. ATC monomers are built around a thiazole ring providing a conformational limitation around the Cα and Cβ at 0°. The presence of two diversification points both on the γ asymmetric carbon and on the position 2 of the aromatic ring, allows a large structural diversification of the ATCs. Therefore, several oligomers were synthesized using solid phase peptide synthesis. A structural study of these oligomers, employing NMR, FTIR, circular dichroism and crystallography RX, demonstrated that they adopt a C9-right-handed helix stabilized by a hydrogen bond pattern between COi---NHi+2 along the helix. The objective of the project presented in this manuscript was the design and the structural characterization of molecular edifices with predictable folding properties and the systematic study of structure-function relationships in the nitro-Michael addition reaction, for three different substrates. Eventually, the last part of this work focused on the development of a new methodology, specific to ATC-oligomers, to perform 3D-modelling studies using NMR refinement.


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