Nouvelles stratégies synthétiques vers la formation d'hétérodinucléotides incorporant un motif difluorophosphinothioate.

New synthetic pathways for the formation of heterodinucleotides incorporing difluorophosphinothioate linkage

• Auteur / Autrice : Matthieu Roignant
• Direction : Serge Piettre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-2025)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Lebreton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Angela Marinetti, Julien Brioche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Gillaizeau, Nicolas Blanchard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nucléosides

Acides nucléiques antisens

Fluor

Iodures

Réactions nucléophiles

Réactions radicalaires

Hydroboration

Pentoses

Nucléobases

Mots clés libres

Difluorophosphinothioate

Difluorophosphinate

Nucléosides

Hétéronucléotide

Réaction de Michaelis-Becker

Trans-N--glycosylation

Difluorophosphinothioate

Difluorophosphinate

Nucléosides

Heteronucleotide

Michaelis-Becker reaction

Trans-N--glycosylation

Résumé

Les oligonucléotides (ONs) naturels sont une classe majeure de biomolécules ayant un potentiel thérapeutique prometteur. Cependant, le développement d’ONs thérapeutiques rencontre deux problèmes majeurs : un manque de stabilité envers les nucléases et un manque de sélectivité envers une cible thérapeutique. Pour pallier ces problèmes, les chercheurs académiques et industriels ont travaillé sur le développement d’ONs modifiés, incorporant notamment de nouveaux analogues du pont phosphodiester naturel. Dans ce contexte, la synthèse de nouveaux analogues du lien naturel a été étudiée au laboratoire, à savoir les motifs difluorophosphinate (R-CF2-P(O)(OEt)CH2-R) et difluorophosphinothioate (R-CF2-P(S)(OEt)CH2-R). Ainsi, grâce aux travaux menés précédemment, une synthèse de première génération a été mise au point conduisant à la formation d’un homodinucléotide comportant ces motifs. Le fragment-clé furanose-CF2-P(S)(OEt)CH2-furanose, permettant l’introduction de deux bases nucléiques identique, est obtenu par une construction successive des deux liaisons P-C. Une oxydation du motif R-CF2-P(S)(OEt)CH2-R permet l’obtention du lien R-CF2-P(O)(OEt)CH2-R. Dans la continuité de ces travaux, ce projet de thèse est focalisé sur la mise au point d’une synthèse de seconde génération menant à des hétérodinucléotides caractérisés par la présence du motif difluorophosphin(othio)ate et deux nucléobases différentes. A partir d’un substrat commun, l’allofuranose, la synthèse des différents nucléosides intermédiaires a été réalisée. Dans un premier temps, ceux-ci ont ensuite été utilisés afin de former un nouveau fragment-clé furanose-CF2-P(S)(OEt)CH2-nucléoside à partir duquel une seconde base nucléique différente a été incorporée. Cependant, au cours de cette étude, un phénomène de substitution d’une base nucléique par une autre a pu être mis en évidence. En dépit de ce processus dit de trans-N-glycosylation, six dinucléotides (T-PMB-U, T-U, U-U, T-T, C-T, C-G-Prot) ont pu être préparés.

Oligonucleotides (ONs) represent a major class of bioactive molecules with a great potential in medicinal chemistry. However, the development of therapeutic ONs is facing two major problems: a lack of stability toward nucleases and a lack of selectivity toward a specific therapeutic target. To overcome those problems, academic and industrial chemists are working on the development of modified ONs, incorporating in particular new analogues of the natural phosphodiester bridge. In this context, the synthesis of new analogues was studied in the laboratory, namely the difluorophosphinate (R-CF2-P(O)(OEt)CH2-R) and difluorophosphinothioate (R-CF2-P(S)(OEt)CH2-R) units. Thanks to previous studies, a first-generation synthesis was developed towards a homodinucleotide incorporating a difluorophosphinate moiety. A key fragment furanose-CF2-P(S)(OEt)CH2-furanose, allowing the introduction of two identical nucleic bases, was obtained by the sequential construction of the two P-C bonds. Oxidation of R-CF2-P(S)(OEt)CH2-R gave access to the R-CF2-P(O)(OEt)CH2-R unit. This thesis describes the development of a second-generation synthesis towards heterodinucleotides incorporating a difluorophosphin(othio)ate as internucleosidic bridge and two different nucleic bases. Starting from a common substrate, allofuranose, the synthesis of key fragments was worked out. These intermediates were used to build a difluorophosphinothioate internucleosidic bridge. Thus, a new key fragment furanose-CF2-P(S)(OEt)CH2-nucleoside was obtained and used to introduce a second, identical or different, nucleic base. However, a substitution process involving the replacement of a nucleic base with another one was highlighted. Despite this trans-N-glycosylation process, six dinucleotides (T-PMB-U, T-U, U-U, T-T, C-T, C-G-Prot) were prepared.