Thèse de chimie organique présentée à Faculté des sciences de Lyon

pour obtenir le grade de Ingénieur-Docteur

par ¶

 

Jacques Massicot

 

Les réactions de transfert d'hydrogène dans la série des flavones

 

soutenue le 5 mars 1955

 

devant la commission d'examen :

Prettre, M., président

Colonge, J., Mentzer, C., examinateurs

 

 

INTRODUCTION

 

Dans le cadre de l’étude effectuée au laboratoire sur les dérivés flavoniques naturels, nous avons cherché à élaborer des méthodes générales permettant de transformer les flavones en flavanones et réciproquement.

 

Prenant la dihydroxy-5-7 flavone (chrysine) comme exemple, nous avons mis au point une méthode de réduction sélective utilisant un donneur d'hydrogène (tétrahydronaphtalène) en présence de noir de palladium. Toutefois, lorsque nous avons tenté de réduire d'autres flavones, nous avons constaté que les résultats étaient différents suivant la nature et la position des substituants : dans certains cas on hydrogène uniquement la double liaison en 2-5, dans d'autres on ouvre également l'hétérocycle (formation d’une dihydrochalcone) :

 

Il arrive également que la réaction d'hydrogénation n'ait pas lieu. Devant ces résultats, nous avons alors effectué la synthèse d'un certain nombre de flavones que nous avons ensuite réduites afin d'essayer de tirer des règles générales sur la stabilité de l'hétérocycle et de la double liaison en 2-5 en fonction de la structure- de la molécule.

 

D’autre part, en vue de déterminer dans quelle mesure ces réactions étaient spécifiques du noyau g-pyronique, nous avons également réduit quelques benzal-2 coumaranones-3, ce qui permettait de comparer la faculté d'hydrogénation de la double liaison selon qu'elle est intra- ou juxta-nucléaire, ainsi que la stabilité relative du noyau flavone (ou flavanone) et du noyau coumaranone. En effet, comme dans le cas des flavones, l'hydrogénation des benzal-coumaranones s'effectue avec ou sans ouverture de l'hétérocycle :

 

Mais les règles de structure conditionnant l’orientation de la réaction sont différentes de celles que l'on peut déduire de la réduction des flavones.

 

Parallèlement aux réductions, une méthode de transformation des flavanones en flavones a également été mise au point, par chauffage avec du noir de palladium, en présence ou non d'un accepteur d’hydrogène (cinnamate d’éthyle).

 

Enfin dans une dernière partie nous avons proposé un essai d'explication théorique des résultats obtenus et nous avons indiqué des exemples de cas où ces méthodes d'hydrogénation et de deshydrogénation pourraient être mises à profit pour déterminer la structure de certains composés naturels (flavones ou coumaranones).

 

Conclusion

Dans la première partie de ce travail nous avons décrit brièvement la synthèse d'un certain nombre de flavones, effectuée selon des méthodes connues.

Dans la deuxième partie nous avons mis au point et généralisé la réduction des flavones au moyen d'un donneur d'hydrogène tel que la tétraline en présence de noir de palladium. L'étude de cette réaction dans le cas de la dihydroxy-5-7 flavone nous a montré que :

1) II y a transformation de la flavone en flayanone par réduction sélective de la double liaison), selon une réaction équilibrée.

2) La réaction peut se produire également, bien qu'avec un rendement assez faible, en l’absence de catalyseur.

Nous avons ensuite appliqué aux autres flavones et aux benzal-2 coumaranones-3 ce procédé de réduction utilisant la tétraline en présence de noir de palladium, ce qui nous a permis d’en tirer les conclusions suivantes : contrairement aux autres agents de réduction, celui-ci laisse intact le groupement carbonyle mais dans certains cas il provoque également l'ouverture de l’hétérocycle. On peut ainsi accéder à des dihydrochalcones qu'il serait parfois assez difficile de préparer directement. Bien qu'étant moins répandues dans la nature que les dérivés flavoniques, ces dihydrochalcones sont néanmoins intéressantes car certaines d'entre elles, telles que la phlorétine ou pentahydroxy-3-4-2’-4’-6’ dihydrochalcone possèdent des propriétés biologiques (comme antibiotique, vitamine P etc...)

Dans le cas de la quercétine (pentahydroxy-3-5-7-3’-4’ flavone), qui n'est pas réduite par la tétraline en présence de noir de palladium, nous avons montré que la réaction d'hydrogénation pouvait se produire en utilisant un autre donneur d'hydrogène (tétrahydroquinoléine) ; cette différence de comportement dépend sans doute de la coadsorption sur le catalyseur, du donneur et de l'accepteur d'hydrogène.

Nous avons également tenté de réduire la quercétine en utilisant la tétraline comme donneur d'hydrogène, en l'absence de catalyseur, mais nous n'avons alors obtenu qu'un produit d'addition entre la flavone et l'hexahydronaphtalène (vraisemblablement par suite d'une synthèse diénique).

Dans une troisième partie, nous avons décrit une nouvelle méthode de déshydrogénation des flavanones ou des chalcones en flavones, par chauffage avec du noir de palladium: en présence de ce catalyseur et à 220°, on a généralement équilibre entre la flavone et la flavanone, à moins que cette dernière soit très facile à hydrogéner, auquel cas on obtient alors un mélange de flavone et de dihydrochalcone. Par contre, la présence d'un groupement hydroxyle en 4’ provoque la déshydrogénation complète des flavanones, même lorsqu'on opère dans la tétraline, ce qui explique que nous n'ayons pu réduire les flavones correspondantes.

Dans la dernière partie nous avons rassemblé et comparé les résultats obtenus et nous avons tenté de fournir une explication théorique des faits observés:

La réduction des flavones n'ayant pas de groupements hydroxyles libres sur le noyau phényle conduit selon les cas à une flavanone ou à une dihydrochalcone. Pour expliquer cette différence de comportement nous avons fait intervenir la possibilité de stabilisation de la molécule par formation d'une liaison hydrogène entre le groupement carbonyle et le groupement hydroxyle créé en ortho par l'ouverture de l'hétérocycle. On pourrait ainsi rendre compte du fait que la réduction des flavones ayant déjà un groupement hydroxyle en a du groupement carbonyle (position 5) s'arrête au stade flavanone et que d'autre part les substituants favorisant l'ionisation du groupement carbonyle (donc la formation d'une liaison hydrogène) facilitent l'ouverture de l'hétérocycle.

Dans le cas des dérivés ayant des groupements hydroxyles libres en 4' ou 3'-4', la double liaison en 2-3 est fortement stabilisée par la résonnance entre le groupement carbonyle et les groupements hydroxyles du noyau phényle ce qui expliquerait qu'alors les flavanones se déshydrogènent en flavones.

En comparant ces résultats avec ceux obtenus dans le domaine des coumaranones, nous avons pu énoncer quelques règles permettant de différencier les flavones ou flavanones des benzal- ou benzyl-coumaranones.

Enfin, en remarquant que dans les flavanones qui ont des groupements hydroxyles libres en 4' ou 3’-4’, les atomes d'hydrogène portés par les carbones N° 2 et 3 sont particulièrement mobiles, nous avons pensé qu'il y avait peut-être là un rapport avec les propriétés biologiques de ces substances. Nous basant sur les travaux de Linstead et de ses collaborateurs qui ont montré que les corps capables de céder leur hydrogène par chauffage en présence de noir de palladium.peuvent également dans certains cas agir à basse température et sans catalyseur, nous en avons déduit un mode possible d'action des flavanones dans la protection des substances facilement oxydables, telles que la vitamine C.

 

MOTS CLEFS : antibiotique / atome / benzal / benzyl / carbonyle / catalyseur / chalcone / chrysine / cinnamate / coumaranone / déshydrogénation / diénique / dihydrochalcone / flavanone / flavone / hexahydronaphtalène / hydrogénation / hydroxyle / liaison / linstead / méthode / molécule / palladium / phényle / phlorétine / propriété / pyronique / quercétine / réaction / résultat / structure / substituant / synthèse / tétrahydronaphtalène / tétrahydroquinoléine / tétraline / vitamine / prettre