Thèse présentée à la Faculté des Sciences de l'Université de Lyon
Pour obtenir le grade de Docteur es sciences physiques

Contribution à la chimie de flavonols

Annie Grouiller

soutenue le 15 juillet 1965

devant la commission d'examen :

Colonge J., Président
Chopin J., Pachéco H., Mentzer C., Examinateurs

GENERALITES SUR LES COMPOSES FLAVONIQUES

Les composés flavoniques, substances très répandues dans le règne végétal, ont un squelette carboné de base en C15 présentant l'enchaînement C6 – C3 – C6. Le chaînon en C3 qui relie les deux noyaux benzéniques peut avoir un degré d'oxydation plus ou moins élevé, en fonction duquel peut s'établir la classification suivante par ordre décroissant (tableau I) :

a) flavonol (l)

b) flavone (II), isoflavone (III), hydroxy-3 flavanone ou flavanonol (IV), hydroxy-2 isoflavanone (V).

A ce groupe peuvent être rattachées les anthocyanes (ou cation flavylium VI), les hydroxy-2 benzyl-2 coumaranones-3 (VIl) et les aurones (VIII), substances d'étude plus récente.

c) flavanone (IX), isoflavanone (X), chalcone (XI)

d) hydroxy-3 flavane ou "catéchine" (XII).

Tous ces composés flavoniques ont des relations entre eux : par exemple, une chalcone est isomère d'une flavanone par ouverture de l'hétérocycle, ce qui explique la facile interconversion d'une forme dans l'autre ; une flavanone peut être convertie en flavanonol par hydroxylation en position 3, un flavanonol en flavonol par déshydrogénation, ou en flavone par déshydratation, etc...

Par contre, les propriétés d'un composé flavonique déterminé sont souvent fonction de la nature et de la position de ses substituants parmi lesquels les plus fréquemment rencontrés sont certainement les radicaux hydroxyle, méthoxyle et glucosyloxyle. Parfois ces substituants sont caractéristiques d'une famille de plantes.

LES GLUCOSIDES DE FLAVONOLS.

Une classe de composés flavoniques naturels particulièrement intéressante est celle des glucosides de flavonols. Chaque année, grâce à l'essor de nouvelles méthodes de séparation, le nombre de ces glucosides isolés de végétaux s'accroît.

Les plus répandus sont certainement les glucosyl-3 et glucosyloxy-7 flavonols, généralement polyhydroxylés avec notamment un groupement oxhydryle en 5, ce qui confère au noyau A le type phloroglucique.

CONCLUSIONS

1°) La première partie de notre travail a été consacrée à l'élaboration d'une méthode générale de synthèse de b- D - glucosyloxy-7 hydroxy-5 flavonols, par hydroxylation des glucosyloxy-7 hydroxy-5 flavanones correspondantes en glucosyloxy-7 flavanonols par action de l'eau oxygénée à 0° en milieu alcalin (principe de la technique de ALGAR-FLYNN-OYAMADA), puis déshydrogénation des glucosyloxy-7 flavanonols obtenus en glucosyloxy-7 flavonols par action du bisulfite de sodium.

a) Les glucosyloxy-7 hydroxy-5 flavanones, bases de départ du procédé, peuvent être naturelles ou synthétiques. Dans ce dernier cas, elles sont préparées par cyclisation des diglucosyloxy-2', 4' hydroxy-6' chalcones correspondantes en diglucosyloxy-5, 7 flavanones, puis hydrolyse partielle de ces composés (chapitre I).

C'est ainsi qu'a été réalisée la première synthèse :

- de la prunine

- de l'isosakuranine

- et de la glucosyl-7 hespérétine.

Les deux premières glucosyloxy-7 flavanones ont présenté respectivement les mêmes critères analytiques que la prunine et l'isosakuranine naturelles, y compris le pouvoir rotatoire spécifique dont la valeur négative montre que ces composés ont été obtenus synthétiquement sous la forme glucosyloxy-7 ( - ) flavanone.

La troisième glucosyloxy-7 flavanone n'a pas encore été isolée de végétaux.

b) Les diglucosyloxy-2', 4' hydroxy-6' chalcones sont elles-mêmes synthétisées par condensation en milieu alcalin d'un aldéhyde aromatique différemment substitué avec la di-(tétraacétyl-2, 3, 4, 6 glucosyl)-2, 4 phloracétophénone.

Cette méthode a été mise au point en 1942 par ZEMPLEN ; mais il croyait avoir obtenu des dihydroxy-2', 6' monoglucosyloxy°4' chalcones, pensant avoir synthétisé préalablement la mono°(tétraacétyl°2, 3, 4, 6 glucosyl)-4 phloracétophénone.

c) Les glucosyloxy-7 flavonols qui ont été synthétisés sont les suivants :

- le glucosyl°7 kaempférol ou populnine à partir de la prunine synthétique,

- le glucosyl°7 kaempféride ou muménine à partir de l'isosakuranine synthétique,

-° la glucosyl-7 méthyl°4' quercétine à partir de la glucosyl-7 hespérétine synthétique,

- le rhamnoglucosyl°7 kaempférol à partir de la naringine naturelle,

- la rhamnoglucosyl°7 méthyl-4' quercétine à partir de l'hespérédine naturelle.

Les deux premiers glucosyloxy-7 flavonols ont déjà été isolés de plantes ; par contre les trois autres sont des composés nouveaux.

d) Les différents facteurs qui influencent les deux réactions mises en jeu au cours de ces synthèses de glucosyloxy-7 flavonols ont été étudiés. Cependant deux questions se posent encore :

- dans quelles conditions la méthode de conversion des monoglucosyloxy-7 flavanones en glucosyloxy-7 flavonols peut-elle être appliquée aux diglucosyloxy-5, 7 flavanones, dans le but d'obtenir les diglucosyloxy-5, 7 flavonols correspondants, composés très rarement synthétisés jusqu'à présent ?

- quelle est la raison qui provoque l'identité des pouvoirs rotatoires spécifiques des glucosyloxy-7 flavanones optiquement actives naturelles et synthétiques. Est-ce dû à une synthèse asymétrique de ces composés ; ou bien la forme lévogyre est-elle séparée préférentiellement au cours de la synthèse, par exemple lors de la recristallisation des diglucosyloxy-5, 7 ou des monoglucosyloxy-7 flavanones ?

2°) La seconde partie de notre travail a vu la réalisation de la synthèse de b- D - glucopyrannosyloxy-7 méthyl-3 flavonols et de b- D - diglucopyrannosyloxy-3, 7 flavones polyhydroxylés, selon une méthode qui peut se décomposer en trois étapes :

- condensation, en présence d'oxyde d'argent, d'un a halogéno-acétyl-ose, l'a acétobromoglucose, avec un flavonol hydroxylé dont les oxhydryles en 5 et 7 ou en 3, 5 et 7 sont libres, tandis que les oxhydryles du noyau phényle C sont bloqués par le radical benzyle,

- débenzylation du glucoside acétylé de flavonol benzyle obtenu, par hydrogénolyse en présence de noir de palladium à 5%,.

- enfin, désacétylation par traitement à 0 ° du glucoside acétylé de flavonol par une solution de soude à 2% dans le méthanol.

a) La première phase de ce procédé, l'action de l'a acétobromo-glucose sur l'aglycone hydroxylée, a été appliquée pour la première fois à la synthèse de glucosyloxy- flavonols par JERZMANOWSKA ; l'importante amélioration que nous lui avons apportée est le blocage des oxhydryles du noyau C par le radical protecteur benzyle, déjà préconisé par TEOULE pour la synthèse de glucosyloxy- flavones, et dont l'avantage est d'être éliminé ensuite facilement, sans dommage pour le radical glucosyle.

b) Les benzyloxy- flavonols, points de départ de la méthode, ont été synthétisés par application de la technique d'ALLAN - ROBINSON, c'est-à-dire, la condensation d'une w-hydroxy-acétophénone dont l'oxhydryle en w est protégé par un groupement méthyle ou benzoyle, avec un anhydride d'acide aromatique dont les oxhydryles sont benzylés, en présence du sel de potassium de cet acide.

Pour faciliter cette condensation, nous l'avons effectuée sous vide et en présence de sable.

c) Les glucosyloxy- flavonols qui ont été synthétisés sont les suivants :

- le glucosyl-7 méthyl-3 kaempférol à partir du méthyl-3 benzyl-4' kaempférol,

- la glucosyl-7 méthyl-3 quercétine à partir de la méthyl-

3 dibenzyl-3', 4' quercétine,

- la diglucosyl-3, 7 isorhamnétine à partir de la méthyl- 3' benzyl-4' quercétine.

Ces trois composés sont nouveaux.

Bien que les synthèses de glucosyloxy- flavonols que nous avons réalisées soient en nombre restreint, elles montrent .cependant que la méthode mise au point est très générale, puisqu'elle conduit aussi bien à l'obtention de monoglucosyloxy-7 que de diglucosyloxy-3, 7 flavones polyhydroxylées, donc à la grande majorité des glucosides de flavonols naturels déjà connus.

d) En outre, les benzyloxy- méthyl-3 flavonols synthétisés nous ont permis d'obtenir, par simple débenzylation, des méthyl-3 flavonols ; et par benzylation de l'oxhydryle en 7, méthylation de l'oxhydryle en 5, et débenzylation totale : des diméthoxy-3, 5 flavones polyhydroxylées, composés nouveaux encore jamais synthétisés.

Ont été ainsi préparés :

- le méthyl-3 kaempférol

- la méthyl-3 quercétine

- la méthyl-3' quercétine ou isorhamnétine

- la méthyl-3 myricétine, composé nouveau.

- le diméthyl-3, 5 kaempférol

}

Trois composés nouveaux

- la diméthyl-3, 5 quercétine

- la diméthyl-3, 5 myricétine

La diversité de ces produits fut suffisamment grande pour les soumettre à une étude spectrale comparative dans l'ultraviolet et l'infrarouge dont le résultat fut l'élaboration de lois relatives à l'influence de la méthylation en 3, ou en 5, ou en 3 et 5 sur l'allure des spectres ultraviolet et infrarouge d'un flavonol polyhydroxylé.

L'intérêt essentiel de notre travail a donc résidé dans l'élaboration de méthodes de synthèse de glucosyloxy- flavonols polyhydroxylés et de méthoxy-5 méthyl-3 flavonols, composés rarement synthétisés jusqu'à présent, mais dont l'obtention est nécessaire à la caractérisation de substances naturelles, ces différents composés jouant le rôle de corps de référence.

MOTS CLEFS : action / aglycone / anthocyane / aromatique / benzénique / benzoyle / benzyle / chalcone / condensation / débenzylation / déshydrogénation / flavanone / flavanonol / flavone / flavonique / flavonol / glucoside / glucosyl / grouiller / hespérétine / hydroxylation / kaempférol / méthode / méthyle / naturel / oxhydryle / phloracétophénone / phloroglucique / plante / prunine / quercétine / synthèse / synthétique / végétal