BO-HAT – BO-HAT
Les radicaux libres comme scalpels moléculaires pour la synthèse de molécules complexes.
Ce projet vise à combiner deux types de catalyse moléculaire pour convertir de manière rapide et contrôlée de petites molécules organiques et abondantes telles que les diols en molécules complexes à forte valeur ajoutée. Cette approche permettra d'ouvrir des accès plus direct vers des molécules d'intérêt biologique tout en répondant à des problématiques plus fondamentales telles que le clivage sélectif de liaison C-H peu réactives.
Fonctionnalisation chirurgicale de diols simples pour une augmentation rapide de la complexité moléculaire.
Plus que jamais, la découverte et le développement de nouvelles molécules d'intérêt thérapeutique (antiviraux, antiobitotiques, anti-cancéreux et autres) apparait comme une préoccupation centrale de notre société. La Nature constitue un réservoir inépuisable de molécules d'intérêt biologique. La production de ces composés souvent complexes est assurée par des processus enzymatiques remarquablement efficaces capables de contrôler l'agencement du squelette carboné, le positionnement correct sur ce squelette des différentes fonctions chimiques au bon degré d'oxydation et la géométrie tridimensionnelle de la molécule. La possibilité de produire de telles molécules en laboratoire et, à fortiori, à l'échelle industrielle reste un défi majeur de la synthèse organique moderne. Cette problématique, combinée aux enjeux environnementaux actuels poussent les chimistes à proposer des voies de synthèse efficaces, limitant le nombre d'étapes, la quantité de déchets produits et les coûts de production, tout en augmentant rapidement la complexité moléculaire à partir de substrats simples et abondants. A l'instar des enzymes, l'efficacité de telles réactions chimiques passe par un contrôle maximal de la sélectivité. A titre d'exemple, un défi majeur de la discipline reste la mise au point de méthodes permettant le clivage sélectif d'une liaison C-H (présentes en grand nombre dans les molécules organiques) pour la convertir en liaison C-C en une seule étape et sans le recours à des transformations intermédiaires superflues. Ce projet s'inscrit dans ce contexte et ambitionne la transformation de diols simples en molécules complexes par des séquences successives et catalytiques de clivage C-H /formation C-C. Les défis que représentent le clivage sélectif d'un type de liaison C-H et le contrôle de la géométrie de la liaison C-C formée sera assurée une combinaison de catalyseurs originaux et inédits mimant l'action des enzymes.
Les radicaux libres sont des espèces chimiques présentant un électron non apparié sur leur couche électronique de valence. De ce fait, les radicaux libres sont des espèces très énergétiques notamment capables de cliver des liaisons C-H peu réactives par des mécanismes appelés transfert d'atome d'hydrogène (HAT). Du fait de la grande réactivité des espèces radicalaires, ces processus sont généralement peu sélectifs et à première vu peu intéressant pour la fonctionnalisation chirurgicale de diols. Toutefois, nous envisageons de coupler la génération catalytique de radicaux libres par voie lumineuse ou électrique à un autre type de catalyseur permettant d'activer sélectivement certaines positions des diols utilisés comme substrats. Ce dernier catalyseur servira en quelque sorte à faciliter le clivage d'un type de liaison C-H par le catalyseur raidcalaire. L'espèce chimique (radicalaire) issue de ce processus de HAT formera aisément une nouvelle liaison C-C en présence d'alcènes. Un important travail sur la structure du catalyseur de «ciblage« devrait aussi permettre à ce catalyseur de contrôler la géométrie de la nouvelle liaison formée (chiralité). Parallèlement, l'utilisation de cette réactivité dans des processus séquentiels permettra de fonctionnaliser les deux extrémités du diol de manière différente pour une complexité moléculaire maximale en un nombre d'étape limitée.
a venir
a venir
a venir
La synthèse organique est un élément de développement indispensable dans de nombreux domaines de notre société moderne (thérapeutiques, agrochimiques, cosmétiques, énergétiques...) Dans le but de limiter l'impact environnemental de la chimie organique, le développement de nouvelles approches synthétiques permettant de fonctionnaliser sélectivement des composés simples ou complexes est particulièrement recherché. Dans ce contexte, le présent projet vise la mise en place d'une méthode efficace permettant de cliver sélectivement les liaisons C-H de diols non protégés pour former de nouvelles liaisons C-C tout en contrôlant la chiralité des molécules obtenues. Cette double sélectivité sera assurée par la conception de nouveaux catalyseurs à base de bore et les réactions initiées par des sources d'énergie propres que sont la lumière visible et l'électricité. Cette méthodologie permettra l'obtention de composés polyhydroxylés particulièrement valorisables en synthèse de molécules bioactives.
Coordination du projet
Jérémy Merad (INSTITUT DE CHIMIE ET BIOCHIMIE MOLECULAIRES ET SUPRAMOLECULAIRES)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenariat
ICBMS INSTITUT DE CHIMIE ET BIOCHIMIE MOLECULAIRES ET SUPRAMOLECULAIRES
Aide de l'ANR 181 440 euros
Début et durée du projet scientifique :
novembre 2020
- 42 Mois