JCJC SIMI 7 - JCJC - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique

La 5-hydroxyfuran-2(5H)-one une molécule plateforme pour le développement de nouvelles réactions asymétriques organocatalysées “one-pot”. – HFOrgCat

Utilisation d'une molécule plateforme bio-sourcée pour la synthèse de molécule chirale complexe

La 5-hydroxyfuran-2(5H)-one est un composé qui peut être obtenu à grande échelle à partir de ressource renouvelable. Notre objectif est d’utiliser ce composé comme « plateforme polyfonctionnelle » pour conduire à des intermédiaires énantiopures présentant une diversité structurale importante.

Activation catalytique énantiosélective de la 5-hydroxyfuran-2(5H)-one, accès à des molécules chirales complexes

La mise au point de méthodologies de synthèse permettant d’obtenir des substances énantiopures présentant une diversité structurale importante est une préoccupation majeure dans de nombreux domaines de la chimie. L’efficacité des procédés mis en oeuvre dans ces approches doit être évaluée, non seulement au regard de critères quantitatifs, tel que le rendement et/ou la pureté optique des produits obtenus, mais aussi par l’analyse de l’impact écologique des différents processus mis en jeu. Au cours de ce travail nous avons cherché à développer de nouvelles <br />méthodologies permettant d’accéder à des ?-lactones polyfonctionnelles chirales. La 5-hydroxyfuran-2(5H)-one, petite molécule polyfonctionnelle bio-sourcée, a servi d’élément clé pour la construction du cycle ?-lactone.

Dans une première partie de notre travail, des ?-lactones a,?-substituées chirales possédant une grande diversité structurale ont été obtenues par une séquence réactionnelle « one pot » d’addition conjuguée d’acides boroniques suivie d’une réaction de Passerini intramoléculaire. Une
première étape de catalyse organique a permis d’activer le transfert énantiosélectif d’acides boroniques sur la 5-hydroxyfuran-2(5H)-one ; la réaction de l’adduit chiral obtenu avec un isonitrile a ensuite permis de construire le cycle lactone via une réaction de Passerini. Dans une deuxième partie, nos efforts se sont ensuite concentrés sur la mise au point de réactions d’alkylation de ?-lactones, catalytiques et énantiosélectives, conduisant a la formation de ?-lactones possédant un
centre quaternaire. Des réactions d’alkylations énantiosélectives induites par un catalyseur organique ont été évaluées. L’utilisation de complexes du palladium et de l’iridium comme catalyseur a permis d’effectuer des réactions d’alkylation allylique asymétrique (AAA) avec un très bon contrôle de l’induction asymétrique. Le squelette carboné des lactones obtenues par AAA a permis d’effectuer des réactions sigmatropiques [3,3] originales ouvrant la voie à une nouvelle approche de fonctionnalisation d’hétérocycles aromatiques.

Nous avons proposé une nouvelle voie d’activation catalytique et énantiosélective de la 5-hydroxyfuran-2(5H)-one. La combinaison de cette méthode avec une réaction de Passerini a permis d’accéder efficacement à des lactones chirales possédant une grande diversité structurale. Nous
avons également exploré diverses approches de formation asymétrique d’un carbone quaternaire. Plus particulièrement, l’utilisation de réactions d’alkylations allyliques asymétriques sur des substrats originaux nous a conduit à étudier une nouvelle utilisation de la réaction de Cope en synthèse organique.

Les résultats prometteurs obtenus dans la deuxième partie du projet permettent d’envisager une valorisation scientifique importante en terme de publication dans les deux prochaines années.

Notre première publication occupe une place de choix parmi les travaux développer récemment consistant à associer une étape d’activation organocatalytique et une réaction multicomposant pour générer de la diversité structurale :
Bos, M., and Riguet,

La 5-hydroxyfuran-2(5H)-one est une petite molécule polyfonctionnelle qui peut être facilement obtenu sur une grande échelle par photooxygénation du furfural (lui même obtenu par déshydratation des pentoses issus de la biomasse). La 5-hydroxyfuran-2(5H)-one a précédemment été utilisée comme “building block” à quatre carbones dans de nombreux travaux de synthèse organique. Cependant son utilisation en synthèse asymétrique est actuellement limitée à une approche utilisant des auxiliaires chiraux. Nous proposons de développer des méthodologies de synthèse permettant sa fonctionnalisation regiosélective et énantiosélective en utilisant des catalyseurs organiques. Nos efforts seront concentrés sur la mise au point de transformations “one - pot” pouvant conduire à des synthons chiraux à haute valeur ajoutée. Par ailleurs une étude du mécanisme réactionnel des transformations relevantes sera effectuée par spectrométrie de masse en mode electrospray et par spectrométrie de Résonance Magnétique Nucléaire.

Coordinateur du projet

L'Institut de Chimie Moléculaire de Reims / Université de Reims Champagne Ardenne (Laboratoire public)

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.

Partenaire

L'Institut de Chimie Moléculaire de Reims / Université de Reims Champagne Ardenne

Aide de l'ANR 183 666 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2012 - 36 Mois

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