Développement d'alcoxyamines pour l'ingénierie macromoléculaire

Résumé

La dissociation homolytique des alcoxyamines conduit à la formation de deux radicaux, un nitroxyde et un radical alkyle. Cette réaction réversible a été mise à profit pour contrôler les réactions de polymérisation radicalaire de monomères vinyliques ou pour réaliser des additions radicalaires intermoléculaires (IRA). Dans une première partie, notre but a été de développer une alternative plus économique au nitroxyde SG1 pour le contrôle de la polymérisation d’une large gamme de monomères y compris des méthacrylates. Nous avons développé plusieurs structures linéaires aliphatiques et aromatiques mais sans que celles-ci ne présentent les qualités du nitroxyde SG1 pour le contrôle de la polymérisation du styrène et de l’acrylate de n-butyle. Pour le contrôle de la polymérisation des méthacrylates, nous avons étudié des analogues du DPAIO qui se sont montrés aptes à la préparation de copolymères à blocs à base méthacrylate. Dans un second temps nous avons étendu l’IRA à la ligation peptidique et au couplage de polymères. Deux peptides pré-fonctionnalisés par une oléfine et par l’alcoxyamine MAMA-SG1™ ont été couplés par IRA avec de bons rendements. Cette méthode a été nommé Alcoxyamine Peptide Ligation (APL). Le développement de l’alcoxyamine activable 4-VP-SG1 a permis le couplage de type clic par IRA de polymères dans des conditions douces et sans catalyseur ou irradiation lumineuse. La synthèse d’un hydrogel encapsulant in situ une protéine tout en préservant son activité, a validé la compatibilité de cette méthode avec des applications biomédicales

mots clés

Titre traduit

Development of alcoxyamines for macromolecular engineering
Résumé

Homolytic dissociation of alkoxyamines yields two radicals, a nitroxide and an alkyl radical. This reversible reaction was used to control radical polymerization of various olefins or to perform intermolecular radical addition (IRA). In a first part, we aimed at developing a cheaper alternative to SG1 radical able to control polymerization of a broad range of monomers including methacrylates. We developed several linear aliphatic and aromatic nitroxide structures. Contrary to SG1 nitroxide, theses structures were not suitable to control radical polymerization of styrene and n-butyl acrylate. As for the control of methacrylates, we studied DPAIO’s analogues, wich were suitable for the preparation of methacrylate based block copolymers. In a second part, we extended the field of IRA to peptide ligation and polymer coupling. Two peptides prefunctionnalized with an olefin and a MAMA-SG1 alkoxyamine were coupled by IRA with good yields. This method was called Alkoxyamine Peptide Ligation (APL). The development of triggered 4-VP-SG1 alkoxyamine allowed performing polymer clicking through IRA in mild conditions without any initiator/catalyst or irradiation source. The synthesis of an hydrogel allowing biological activity retention of in situ encapsulated biomolecule showed that this methodology is relevant for biomedical applications