カーネルのバージョンが4系列の場合、gatttoolのconnectionがrefused 111で失敗する模様。
http://tech.enekochan.com/en/2014/03/08/upgradedowngrade-to-a-specific-firmware-kernel-version-with-rpi-update-in-raspbian/
このページを参考に、
sudo rpi-update d3e6f4a27d87c5229ad6c74fa9022a9451046add
で3.18.16+に更新したらつながるようになった。