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Catalyse duale pour une synthèse énantioselective éco-compatible – PLURICAT

Catalyse duale pour une synthèse énantioselective éco-compatible

L'objectif central du projet PLURICAT est le développement de nouvelles approches pour générer et transformer in-situ, à partir de I'alcool, la fonction carbonyle nécessaire pour une réaction énantioselective aminocatalysée. Pour cela, la stratégie s'appuie sur des coopérations de deux système catalytiques, soit organométalliques et organocatalytique, soit purement organocatalytique.

Context, position et objectifs du projet

L'organocatalyse et notamment l'aminocatalyse nécessite l'utilisation de composés hautement réactifs possédant par exemple une fonction carbonyle (ex: aldéhyde). Malheureusement, cette fonction nécessite souvent une préparation à partir d'alcool en utilisant une quantité stoechiométrique d'oxydant et de plus ces fonctions carbonyles manquent souvent de stabilité. Pour dépasser ce problème, nous proposons donc de les générer et les transformer in-situ à partir de la fonction alcool. Pour cela, nous souhaitons nous appuyer sur des catalyseurs de transfert d'hydrogène, capable de réaliser de manière réversible l'oxydation d'alcools en aldéhyde. En réalisant une combinaison duale avec un organocatalyseur, cela devrait permettre de réaliser la fonctionalisation énantiosélective de la fonction carbonyle ainsi générer. Une fois la preuve du concept apporté dans l'addition de céto-esters sur des alcools allyliques, nous souhaitons étendre le champ d'application à d'autres substrats et ainsi appliquer cette stratégie à la préparation de produits naturels biologiquement actifs. <br />En complément, notre ambition est d'étendre le concept de cascade relai pour résoudre le problème de la réduction conjuguée énantiosélective de composés carlconylés insaturés en utilisant l'hydrogène en lieu et place d'esters de Hantzch. Pour cela, nous envisageons une catalyse duale originale entre deux organocatalyseurs.

La première tache du projet se focalisera sur l'utilisation d'une catalyse duale iminium/déhydrogénation pour réaliser la transformation d'alcools en aldéhydes fonctionalisés. Aprés les developement initiaux, l'expansion à d'autres dérivatisation (oxidation ou réduction) devrait aussi être réalisé.
La deuxième partie sera focalisé sur le développement d'une approche redox-neutre iminium/transfer d'hydrogéne pour la fonctionalisation d'alcools. Après des dévelopement sur des alcools allyliques, l'extension à d'autres substrats et l'application à la synthèse de produits naturels sera réalisé.
La dernière tache du projet consistera dans le développement d'une réduction des énones énantiosélective en utilisant l'hydrogène moléculaire. Cette transformation sera achevée grâce à l'utilisation coopérative de deux organocatalyseurs.

Pour l'instant, nous nous sommes attachés a développer le concept de l'approche redox-neutre pour la synthèse d'alcools allyliques en utilisant les 1,3-céto-esters et les 1,3-dicétones comme pro-nucléophiles. Dans le cas des 1,3-dicétones, une cascade par transfert d'acyl permet d'accéder rapidement à des blocs moléculaires attractifs qui ont pu être dérivatiser en différents fragments de produits naturels biologiquement actifs.

Dans les prochains mois, nous allons nous focaliser sur l'extension du champ d'application de la catalyse redox neutre (Fer-amine) ainsi que commencer a développer le concept de déhydrogénation en catalyse duale.

Une revue sur la catalyse par les complexes de fer-cyclopentadienone a été accepté pour publication dans le journal Angewandte Chemie.
Une publication portant sur la catalyse duale Fer-amine suivie d'un transfert d'acyle en cascade va être soumis prochainement pour publication.

La découverte de nouvelles méthodes capables de construire des molécules stéréodéfinies complexes en limitant la génération de déchets tout en partant de substrats simples constitue un des grands défis pour les chimistes modernes. Dans cette perspective, l'organocatalyse énantiosélective a récemment émergée comme une méthode de choix. Ces réactions peuvent être combinées dans des cascades permettant d'efficaces séquences réactionnelles. Malheureusement, malgré le potentiel de ces approches synthétiques, des limitations sont aussi apparues. L'ambition du projet PLURICAT est de dépasser ces limitations actuelles en développant des cascades relais innovantes en combinant deux catalyseurs avec des modes d'activations orthogonaux. L'activation duale obtenue devrait fournir un outil capable par de nouvelles cascades de réaliser des transformations autrement impossible.

L'objectif central du projet est le développement de nouvelles approches pour générer et transformer in-situ, à partir de l'alcool, la fonction carbonyle nécessaire pour une réaction énantioselective aminocatalysée. Pour cela, la stratégie s’appuie sur des catalyseurs organométalliques par emprunt d’hydrogène permettant une cascade particulièrement attractive pour l'industrie, entièrement atome économique et limitant la génération de déchet. De plus, grâce à la durée de vie raccourcie du carbonyle intermédiaire, de nouvelles réactivités devrait être découvertes quand ceux-ci manquent de stabilité. En complément, notre ambition est d’étendre le concept de cascade relai pour résoudre le problème de la réduction conjuguée énantiosélective de composés carbonylés a,ß-insaturés en utilisant l’hydrogène en lieu et place d'esters de Hantzch. Pour cela, nous envisageons une catalyse duale originale entre une paire de Lewis frustrée et un aminocatalyseur.

L’expérience en catalyse duale métal-organocatalyse combinée au savoir du groupe du professeur Jean Rodriguez sur les ''Multiple Bond-Forming Transformations'' (MBFTs) ainsi que sur l'utilisation de dérivés 1,3-dicarbonylés en organocatalyse, devrait permettre une collaboration positive cruciale pour le développement du projet.

Coordinateur du projet

Monsieur Adrien QUINTARD (UMR CNRS 7313 iSm2-Aix-Marseille Université) – adrien.quintard@univ-amu.fr

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

iSm2 UMR CNRS 7313 iSm2-Aix-Marseille Université

Aide de l'ANR 389 979 euros
Début et durée du projet scientifique : août 2013 - 42 Mois

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