Ligands polyfonctionnels pour la catalyse par des métaux abondants et c himie des bromanes: nouvelles solutions pour la fonctionnarisation asymétrique et eco-compatible des alkanes – AlCHiMIE

Au cours des dernières années, les chimistes, et plus particulièrement ceux impliqués dans le domaine de la chimie médicinale, ont porté une attention particulière aux molécules aliphatiques tridimensionnelles, présentant des centres stéréogènes. En effet, de telles molécules s’imposent progressivement en tant que motifs privilégiés en chimie médicinale car la présence de centres chiraux permet souvent une meilleure reconnaissance du site récepteur et ainsi l’amélioration des propriétés thérapeutiques d’un candidat médicament. Cependant, malgré l’importance cruciale de telles molécules, la synthèse asymétrique de composés aliphatiques énantiopurs reste un défi majeur. Le projet AlCHiMIE vise à répondre à ce défi en proposant des solutions modernes et éco-compatibles. Dans un contexte de développement durable, le but d’AlCHiMIE est de construire les molécules chirales attendues à partir de substrats simples et non-préfonctionnalisés, via la fonctionnalisation de liaisons C(sp3)-H. Afin d’accéder à un panel très large de composés aliphatiques chiraux, deux approches sont envisagées. La fonctionnalisation de liaisons C(sp3)-H peu encombrées (positions primaires et secondaires) sera effectuée via la catalyse organométallique, en utilisant des catalyseurs à base de métaux abondants et peu chers tels que Co- et Ni. Une réactivité jusqu’à là inaccessible pour ces métaux sera apportée via la conception et le design des ligands bicoordinants polyfonctionnels. Ces ligands vont présenter des fonctionnalités distinctes, leur permettant de jouer un double rôle lors du cycle catalytique. D’une part ces ligands permettront de coordinner efficacement le métal en lui procurant les propriétés électroniques requises. D’autre part, le second groupement coordinant sera impliqué soit dans l’étape de l’activation d’une liaison C-H, soit dans le préactivation du substrat. Ainsi, ces nouveaux systèmes catalytiques chiraux permettront de réaliser non seulement des réactions extrêmement difficiles mais aussi, grâce à leur architecture chirale, le transfert de l’information chirale peut être attendu, en donnant ainsi accès à des composés aliphatiques chiraux.
En parallèle, la fonctionnalisation directe des alcanes sur les positions très encombrées, telles que les positions tertiaires, sera réalisée via une stratégie complémentaire, basée sur l’utilisation de composés de type brome hypervalent. Cette partie du projet est extrêmement ambitieuse, car au jour d’aujourd’hui la chimie des bromanes reste quasiment inexplorée. Cependant les propriétés uniques des bromanes rendent ces composés extrêmement réactifs et capable de promouvoir la fonctionnalisation de liaisons C(sp3)-H. Ainsi, l’ambition d’AlCHiMIE est d’explorer l’unique potentiel de ces réactifs pour mettre en place des réactions uniques de fonctionnalisation de liaisons C-H régio- et énantiosélectives, en absence d’un catalyseur métallique.
Enfin, les deux approches innovantes seront combinées. De nouvelles réactions asymétriques d’activation de liaisons C-H catalysée par Co- and Ni seront mises en place en utilisant des composés de brome hypervalent en tant que partenaires de couplage particulièrement réactifs permettant ainsi de travailler dans des conditions très douces.
AlCHiMIE va ainsi apporter des solutions inédites et complémentaires pour accéder à des composés chiraux originaux, via des stratégies visant la chimie durable et impliquant la fonctionnalisation de liaisons C(sp3)-H.