Des mécanismes au procédé éco-compatible : nouvelles méthodologies pour la formation de liaisons C-C catalysées par du cuivre et du fer. – CuFeCCBond

Ce projet a pour but de développer de nouveaux systèmes catalytiques performants et éco-compatibles. Ce projet s'inscrit dans le cadre du développement de méthodologies plus respectueuses de l'environnement et moins polluantes. Ces méthodologies seront principalement axées sur la formation de liaisons carbone-carbone qui constitue sans aucun doute un des enjeux majeurs en synthèse organique.
Trois réactions seront tout particulièrement étudiées dans ce cadre, elles constituent les trois objectifs principaux autour desquels s'articule cette proposition de recherche.
Les trois objectifs sont les suivants:
Objectif 1: a-arylation de dérivés carbonylés catalysées par des complexes de cuivre ou de fer
L'a-arylation de dérivés carbnylés, tels que des cétones ou des esters, permet d'accéder à des familles de molécules possédant des structures de type a-arylcétones qui sont des précurseurs potentiels de molécules antitumorales. A notre connaissance, aucune réaction de ce type n'a été réalisée en utilisant des sels de cuivre comme catalyseur. Nous nous proposons à travers ce projet d'explorer les réactions d'a-arylation de composés énolisables catalysées soit par des complexes de cuivre, soit par des complexes de fer, et de développer si c'est possible une version énantiosélective de ces réactions.
Objectif 2: Etude de couplages de type Sandmeyer catalysés par des sels de cuivre impliquant des nucléophiles carbonés
Sandmeyer avait décrit le premier couplage entre une aniline peu chère (ou l'aryl diazonium correspondant) et un nucléophile, en l'occurence des halogénures, et ce bien avant le couplage de Ullman. Depuis lors, peu de nucléophiles autres (CN, SCN, NO2) ont été utilisés dans ces réactions, le plus souvent effectuées en utilisant des quantités stoechiométriques de sels métalliques. Le couplage de diazonium avec des nucléophiles a par ailleurs fait l'objet de nombreuses études en utilisant des catalyseurs à base de palladium, et certaines réactions ont été mises en oeuvre industriellement. Ce projet a donc pour but d'explorer la possibilité de réaliser de tels couplages en présence de catalyseurs à base de cuivre afin de réduire les coûts et la toxicité des rejets.
Objectif 3: Formation de composés biaryliques par des couplages catalysés par des sels de fer
Les unités biaryliques symétriques ou non ont connu un intérêt croissant ces dernières années tant pour l'industrie pharmaceutique que pour l'agrochimie. En effet, ce type d'unité est présent dans un grand nombre de composés naturels, mais est également très utilisés pour des matériaux en optique ou pour les conducteurs organiques. Les méthodes de synthèse les plus connues reposent sur les couplages pallado-catalysés tels que les réactions de Stille, Negishi et Suzuki qui génèrent de nombreux rejets de dérivés à base d'étain, de zin ou de bore mais qui requiert également l'utilisation d'un catalyseur très onéreux. Nous nous proposons donc d'explorer une nouvelle voie de synthèse de composés biaryliques via des couplages catalysés par des sels de fer entre un halogénure arylique et un alkyl lithien, pouvant être généré in situ. Cette étude sera d'abord réalisée pour obtenir des biaryles symétriques puis elle sera étendue à la formation de structures non symétriques.

De manière générale, ces études méthodologiques seront couplées à des études mécanistiques poussées effectuées par trois partenaires. Deux équipes auront en charge la détermination des mécanismes via des données cinétiques, des mesures électrochimiques et des analyses spectroscopiques, la troisième effectuera les calculs DFT permettant de déterminer sans ambiguïté les mécanismes des réactions nouvellement mises au point.
Enfin, les réactions qui seront mises au point dans des conditions susceptibles de convenir à des développements industriels seront montées en échelle au stade du pilote présent sur le site de recherche du partenaire en charge des études méthodologiques.