Maria Enrica Di Pietro, Christie Aroulanda Denis Merlet & Giuseppina De Luca

1. Analyse conformationnelle de solutés par RMN en milieu faiblement orientant et modélisation moléculaire Maria Enrica Di Pietro, Christie Aroulanda Denis Merlet & Giuseppina De Luca

2. Acide phénylsalicylique * (R,S) Flurbiprofène Diflunisal Analyses structurale et conformationnelle de molécules anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS) Relations structure-activité : activité biochimiqueinfluencée par : ▪structure 3D ▪distribution conformationnellepour un solvant donné enjeu dans l’évaluation et le développement de nouveaux médicaments Structures voisines de l’aspirine Structures voisines de l’ibuprofène

3. Acide phénylsalicylique Diflunisal Analyses structurale et conformationnelle de molécules anti-inflammatoires non-stéroïdiens (AINS) Solvants cristal-liquides variés (thermotropes & lyotropes, faiblement & fortement orientant), Influence de la nature du solvant modèles de solvants isotropes de diverses natures Influence sur la géométrie et/ou la distribution conformationnelle? Présence d’atomes de fluor

4. Des solvants cristaux liquides faiblement orientant • CHCl3, CH2Cl2 • THF, 1,4-dioxane • Pyridine • DMF polymère co-solvant poly-g-benzyl-L-glutamate (PBLG) phase cristal liquide nématique chirale

5. Des informations supplémentaires sur les spectres RMN (i) molécules rigides milieu liquide Ɵij spectres RMN à haute résolution j rij i Observables RMN anisotropes informations sur l’ORIENTATION, la STRUCTURE milieu cristal-liquide anisotropies de déplacement chimique éclatements quadripolaires (I ≥ 1) COUPLAGES DIPOLAIRES n Jij Jij Tij Tij couplage spin-spin total Tij=Jij + 2Dijexp(noyaux non eq.) Tij= 3Dijexp(noyaux eq.) diiso djaniso dianiso djiso

6. Des informations supplémentaires sur les spectres RMN (ii) molécules flexibles milieu liquide Ɵij spectres RMN à haute résolution j rij i Observables RMN anisotropes informations sur l’ORIENTATION, la STRUCTURE et la CONFORMATION milieu cristal-liquide COUPLAGES DIPOLAIRES n Jij Jij Tij Tij couplage spin-spin total Tij=Jij + 2Dijexp(noyaux non eq.) Tij= 3Dijexp(noyaux eq.) diiso djaniso dianiso djiso

7. Des informations supplémentaires sur les spectres RMN (ii) molécules flexibles Approche « Mean-Field » : le soluté est le siège d’un potentiel soluté-solvant ULC lorsqu’il est dans son orientation W et dans une conformation décrite par  • Nul dans un solvant isotrope • Contient le couplage conformation/orientation comparaison Pthéo() Piso () décrit la distribution conformationnelle du soluté dans un solvant virtuel de mêmes propriétés physico-chimiques que le solvant orienté utilisé, à l’exclusion de sa capacité à induire une orientation

8. Des informations supplémentaires sur les spectres RMN (ii) molécules flexibles Additive Potential « AP-model » modèles Uext& Uint Maximum Entropy « ME-model » « AP-DPD model » modèle En pratique : Echantillonnage de la PES; seuls les N conformères majeurs sont pris en compte dans la description de l’orientation finale observée du soluté

9. Application du modèle AP-DPD au diflunisal : Uext • coefficients 2,m()conformation-dépendents • amplitude : fonction de la « force » anisotrope de l’interaction soluté/solvant • développé sous la forme : A B • Contribution de chaque sous-unité rigide j au potentiel Uext • Nombre de paramètres2,p(j) par sous-unité rigide j fonction de sa symétrie • INCONNUS à déterminer a εCC2,0 εringA2,0 εringA2,2 b b a a εringB2,0 εringB2,2 a εCF2,0 J. W. Emsley, G. R. Luckhurst, C. P. Stockley, Proc. Roy. Soc. A, (1982) 381, 117

10. Application du modèle AP-DPD au diflunisal : Uint Modélisation habituelle/historique dans les thermotropes Direct Probability Distribution (DPD) φ avec1max, 2max, h1 = h2 & A1 (A2 = 1 - A1)INCONNUS à déterminer 2couples de 2 conformères G. Celebre, G. De Luca, J.W. Emsley, E.K. Foord, M. Longeri, F. Lucchesini, G. Pileio, J. Chem. Phys., (2003) 118, 61417

11. φ Modélisation moléculaire du diflunisal trans φ=+43.2 P =30% cis φ=-135.2 P =20% trans φ=-43.2 P =30% cis φ=+135.2 P =20% φ=C4C5C7C8 Optimisation de géométrie, puis scan rigide de la PES (DFT B3LYP/6-31++G**, in vacuo, G09)

12. détermination de la distribution conformationnelle via la PES : Ptheo() comparaison AP-DPD traitement du couplage de la distribution conformationnelle du soluté avec sa distribution orientationnelle Piso() RMN dans des solvants cristal-liquide (faiblement orientant)

13. 10 inconnues Piso() 40 Dijexp: 21 sur le cycle A 9 sur le cycle B 10 entre les cycles AP-DPD

14. Analyses structurale et conformationnelle du diflunisal

15. Analyses structurale et conformationnelle du diflunisal trans φ=+45.5 P =28% cis φ=+138.9 P =22% cis φ=-138.9 P =22% trans φ=-45.5 P =28% Piso(φ)

16. Analyses structurale et conformationnelle du diflunisal trans φ=+45.5 P =28% cis φ=+138.9 P =22% cis φ=-138.9 P =22% trans φ=-45.5 P =28% Piso(φ) Ptheo(φ)

17. 7 inconnues Piso() 27 Dijexp: 10 cycle A 13 cycle B 4 inter-cycles AP-DPD

18. Piso() Résultats expérimentaux φ= 39.6° φ= 140.4° φ= -140.4° φR= -39.6° P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 φ Calculs théoriques DFT B3LYP/6-31++G** Pthéo() φ= 39.4° φ= 140.6° φ=-140.6° φ= -39.4° P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 φ Effet des atomes de fluor sur la distribution conformationnelle RMS = 0.32 Acide phénylsalicylique

19. Piso() Résultats expérimentaux φ= 39.6° φ= 140.4° φ= -140.4° φR= -39.6° P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 P = 0.25 φ RMS = 0.35 Piso() φ= 45.5° φ= -45.5° φ= 138.9° φ= -138.9° P = 0.28 P = 0.22 P = 0.22 P = 0.28 φ Effet des atomes de fluor sur la distribution conformationnelle RMS = 0.32 Acide phénylsalicylique Diflunisal

20. diflunisal acide phenylsalicylique Conclusions & Perspectives • Illustration de l'efficacité de la RMN dans les solvants cristaux liquides faiblement orientant pour l’analyse conformationnelle de molécules biologiquement actives • Première application du modèle AP-DPD dans ces solvants • Etude de l’influence des atomes de fluor sur la distribution conformationnelle φ1 Piso(φ) Ptheo(φ) Piso(φ) • plusieurs rotors indépendants ou couplés • un centre stéréogène φ2 • Application de la méthodologie à d'autres AINS possédant : * * (R,S) (S) Flurbiprofène Naproxène Piso(ϑ, φ) ϑ/° φ/°

22. Etude RMN du Diflunisal Spectres RMN 1D & 2D 1H, 13C & 19F (Bo = 9.4 T) en abondance naturelle de: Diflunisal THF PBLG Diflunisal THF-d8 F10 F10 Jij Tij F8 F8 19F 19F Dijexp H9+H11+H3 H9+H11+H3 H6 H6 H4 H4 H12 H2 H12 1H 1H H2 d / ppm d / ppm

23. Etude RMN du Diflunisal Diflunisal THF PBLG F10 ▪ spectres 1H et 19F compliqués F8 ▪ mais DHF indispensables 19F nouvelle expérience GET-SERF H9+H11+H3 H6 H4 H2 H12 1H M. E. Di Pietro, C. Aroulanda, D. Merlet, J. Magn. Reson., (2013) 234, 101 d / ppm

24. Data for diflunisal

28. NMR DATA 21 for ring A 9 for ring B 10 inter-ring 40 Dijexp A B

29. A B inter-cycles

30. A B inter-cycles

31. Application de la séquence RMN GET-SERF au diflunisal TH4F8 = 0 Hz TH4H12 TH4H12 TH12F8 TH4H12 TH6F8 TH12F8 TH6F8 TH4H12 TH9F8 H9 H9 +H11 +H11 +H3 +H3 H12 H6 H4 THF TH3F8 = 0 Hz TH11F8 = 0 Hz texp = 13 min δH M. E. Di Pietro, C. Aroulanda, D. Merlet, J. Magn. Reson., (2013) 234, 101

32. Data for phenylsalicylicacid