Les cyclodextrines substituées : un exemple de catalyseurs biomimétiques
Résumé
Among all molecules used to develop biomimetic catalysts, cyclodextrins are extremely attractive compounds. These oligosaccharides can form inclusion complexes with various organic substrates and in particular with organophosphorus poisons, which are widely used as chemical weapons and insecticides. Soman, a frightening neurotoxic agent, once “trapped” in the internal cavity of β-cyclodextrin can moreover undergo the nucleophilic attack of an oligosaccharide hydroxyl group, miming the first step of the enzymatic process. Selective substitution of β-cyclodextrin by a 2-iodosobenzoic acid derivative has enabled effective synthesis of scavangers against organophosphorus compounds. Hydrolysis trials were carried out with paraoxon, as an organophosphorus model. The OP-hydrolyzing activity could reach more than two order of magnitude compared with free 2-iodosobenzoïc acid. Nevertheless, hydrolysis of paraoxon showed saturation kinetics. Although the activity was strongly dependent on the relative position of the reactive group, these results showed the interest of a strategy, resulting in the “trapping” of the organophosphorus substrate in the internal cavity of the oligosaccharide in order to maintain it near the catalytic function.
Parmi les molécules susceptibles de mimer une activité enzymatique, les cyclodextrines constituent une plateforme intéressante pour le développement de composés biomimétiques. Ces oligosaccharides peuvent en effet former des complexes d’inclusion avec divers substrats organiques, dont les agents organophosphorés qui sont la base à la fois des armes de guerre chimiques et des insecticides les plus efficaces. Le soman, un redoutable agent neurotoxique, une fois « piégé » dans la cavité interne de la β-cyclodextrine peut en outre subir l’attaque nucléophile d’un groupe hydroxyle de l’oligosaccharide, mimant ainsi l’étape de formation d’un complexe enzyme-substrat. La substitution sélective de la β-cyclodextrine par un dérivé de l’acide 2-iodoso-benzoïque permet ainsi d’accéder à des catalyseurs d’hydrolyse des agents organophosphorés. Évaluée à partir d’un substrat organophosphoré modèle, le paraoxon, l’activité OPasique peut atteindre jusqu’à deux ordres de grandeur de celle de l’acide 2-iodosobenzoïque libre malgré un phénomène de saturation apparaissant dans le temps. Bien que l’activité soit fonction de la position relative du groupement réactif vis-à-vis de la β-cyclodextrine, ces résultats montrent l’intérêt de la stratégie visant à « piéger » le substrat organophosphoré dans la cavité interne de l’oligosaccharide pour le maintenir à proximité de la fonction catalytique.