Experimental and theoretical studies on the conformational properties of cis- and trans-4,5-methano-L-prolines

Abstract

Il est connu que les 4,5-méthano-L-prolines ont des conformations et des caractéristiques différentes que la L-proline. L’aplatissement du cycle pyrrolidine dans la proline joue un rôle important dans sa stabilité et la conformation spatiale des analogues 4,5-méthano- de la L-proline. Ainsi, des études approfondies ont été menées pour analyser les différences de structure et les modèles de pliage des cis- et trans-4,5-méthano-L-prolines et leurs oligomères en corrélation avec la délocalisation électronique n→π∗ entre les carbonyles adjacents. Dans cette thèse, la stabilisation n→π∗ entre les groupes carbonyl d’une amide et un ester a été analysée, divulguant des propriétés structurelles supplémentaires des 4,5-méthano-L-prolines. Les études spectroscopiques en RMN ont révélé les caractéristiques spatiales des cis- and trans-4,5-méthano-L-prolines corrélant avec l’équilibre d’isomérisation de l’amide trans : cis dans des environnements différents. En outre, le mécanisme de la cyclisation intramoléculaire des dimères cis-cis, trans-trans, et du mélange trans,cis-4,5-méthano-L-proline dans la formation des dicétopipérazines a révélé l'importance de la stabilisation n→π∗ sur les caractéristiques conformationnelles et de pliage. Des études de modélisation DFT ont également été menées afin de compléter nos résultats et de fournir des explications soutenant nos résultats expérimentale.

It is well known that 4,5-methano-L-prolines have different conformational properties and characteristics than proline. The flattening of the pyrrolidine ring plays a role in the stability and conformation of L-proline methanologs. Thus, extensive studies have been conducted to analyze the structural differences and folding patterns of cis- and trans-4,5-methano-L-prolines and their oligomers in correlation with the n→π∗ electron delocalization between the adjacent carbonyls of amide and ester groups. In this thesis, the n→π∗ stabilization of each derivative is analyzed, disclosing additional structural properties of 4,5-methano-L-prolines. NMR spectroscopic studies revealed the spatial characteristics of cis- and trans-4,5-methano-L-prolines in correlation to the amide trans : cis isomerization equilibrium in different solvents. In addition, the tendency of diketopiperazine formation from the cis-cis, trans-trans, and mixed trans,cis-4,5-methano-L-proline dimers reflected the importance of the n→π∗ stabilization on the conformation and folding characteristics.