Pseudopeptide foldamers: the homo-oligomers of pyroglutamic acid

As a part of a program evaluating substituted γ-lactams as conformationally constrained building blocks of pseudopeptide foldamers, we synthesized the homo-oligomers of L-pyroglutamic acid up to the tetramer level by solution methods. The preferred conformation of this pseudopeptide series in structure-supporting solvents was assessed by FT-IR absorption, 1H NMR and CD techniques. In addition, the crystal structure of the N α-protected dimer was established by X-ray diffraction. A high-level DFT computational modeling was performed based on the crystallographic parameters. In this analysis, we demonstrated that an αCH⋅⋅⋅OC intramolecular hydrogen bond is responsible for the stabilization of the s-transL-pGlu-L-pGlu conformation by 1.4 kcal mol−1. This effect can be easily detected by 1H NMR spectroscopy, owing to the anomalous chemical shifts of the αCH protons present in all of the oligomers. In summary, we have developed a new polyimide-based, foldameric structure that, if appropriately functionalized, has promise as a rigid scaffold for novel functions and applications. Come parte di un programma volto a utilizzare γ-lattami sostituiti come unità di base conformazionalmente ristrette di foldameri pseudopeptidici, abbiamo sintetizzato, usando metodi in soluzione, gli omo-oligomeri dell'acido L-piroglutammico fino al tetrametro. Abbiamo esaminato le loro preferenze conformazionali in solventi strutturanti con l'impiego dell'assorbimento IR, 1H NMR e DC. Inoltre, abbiamo determinato mediante diffrazione dei raggi X la struttura allo stato cristallino del dimero N-protetto. Basandoci sui parametri così ottenuti, abbiamo fatto calcoli di modellistica computazionale DFT. Abbiamo così potuto dimostrare che è presente un legame a idrogeno intramolecolare αCH⋅⋅⋅OC responsabile della stabilizzazione della conformazione L-pGlu-L-pGlu s-trans di 1.4 kcal mol−1. Questo effetto, che può essere facilmente rilevato mediante analisi 1H NMR a causa degli spostamenti chimici anomali dei protoni αCH coinvolti nei legami a idrogeno, è stato notato in tutti gli oligomeri. In conclusione abbiamo messo a punto una nuova struttura foldamerica poli-immidica che, se funzionalizzata in modo appropriato, potrà essere utilmente impiegata come impalcatura rigida per composti con nuove funzioni e proprietà.