Projet ANR-08-BLAN-0013 – NitCH : Fonctionnalisation CH asymétrique d'hydrocarbures par insertion CH de nitrènes et carbènes : développements en synthèse et études mécanistiques
Programme : Blanc (BLANC) 2008
Année de financement : 2008
Coordinateur du projet : Monsieur Philippe DAUBAN (Institut de chimie des substances naturelles)
Partenaires : Institut de Chimie des Substances Naturelles; Institut des Sciences Analytiques et de Physico-Chimie pour l'Environnement et les Matériaux; Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée
Montant : 0.0 euros
Date de début : 2008
Durée : 36 mois
Résumé : Contexte scientifique. La recherche de méthodes originales de formation de liaisons C-C ou C-X (X = O, N,...) revêt une importance capitale en synthèse organique. Dans ce contexte de recherche de stratégies efficaces, la mise au point d'une réaction nouvelle impliquant la transformation directe d'une liaison C-H bien définie constituerait une avancée majeure. Une telle réaction de fonctionnalisation CH sélective permettrait de valoriser les alcanes en tant que produits de départ en synthèse. Ce but représente cependant encore un sacré challenge car le réactif en question doit être suffisamment efficace pour induire la coupure d'une liaison C-H mais aussi assez doux pour que celle-ci se déroule au niveau d'un site précis. Il s'agit d'un champ d'investigation en pleine effervescence dans le cadre duquel plusieurs groupes de recherche ont récemment décrit des réactions de fonctionnalisation CH catalytiques impliquant une étape soit d'activation CH soit d'insertion CH. Ces deux processus mécanistiquement différents sont complémentaires en terme de régiosélectivité. Ils présentent cependant aussi le même inconvénient : leur efficacité et sélectivité nécessitent la plupart du temps l'implication d'un "acteur" interne qui dirige le réactif à proximité de la liaison C-H à couper. C'est tout particulièrement vrai pour la réaction d'insertion CH pour laquelle les développements majeurs ont bénéficié des progrès réalisés dans la chimie des nitrènes et carbènes. Jusqu'à récemment, ces espèces étaient considérées comme beaucoup trop réactives et instables pour conduire à des réactions performantes et/ou sélectives. Leur réactivité a pu, depuis, être modulée grâce aux complexes de métaux de transition, mais l'insertion CH reste encore confinée à la formation de liaisons C-N et C-C par voie intramoléculaire. Le mécanisme des transferts de nitrène et carbène, de plus, prête encore à discussion car les intermédiaires supposés de type métalla-nitrène ou carbène n'ont jamais pu être caractérisés. Objectifs et moyens. Dans le domaine à très forte compétition internationale de la fonctionnalisation CH, un des partenaires de ce projet a récemment mis au point une nouvelle méthode de génération de nitrènes dans des conditions douces à l'aide de réactifs de l'iode hypervalent. Ces travaux ont abouti à une avancée majeure avec la formation de nitrènes chiraux générés pour la première fois à partir de sulfonimidamides, réactifs du soufre hexavalent rarement étudiés en chimie organique. Ces précurseurs de nitrènes présentent une réactivité sans précédent et réagissent avec des dimères de rhodium(II) chiraux pour donner des produits d'amination CH avec d'excellents rendements et sélectivités. Cette réaction d'amination CH intermoléculaire originale, dont les résultats ne sont que préliminaires et donc à approfondir, offre l'opportunité de mettre au point des fonctionnalisations CH d'alcanes efficaces. De plus, elle a amené de nouvelles questions et problématiques qui restent à résoudre ; leur étude est susceptible d'apporter des éléments précieux pour la conception de réactifs encore plus performants. Ce projet cible donc le développement de réactions d'insertions asymmétriques au sein de liaisons C-H d'alcanes, de nitrènes générés à partir de sulfonimidamides. En parallèle sera aussi envisagé le transfert analogue de carbènes chiraux au départ de sulfoximines. Ces travaux seront réalisés en combinant des expériences à des études théoriques. Une attention toute particulière sera portée à la caractérisation des intermédiaires de type métalla-nitrène et carbène, ceci afin d'obtenir des informations capitales sur leur structure à même d'aider à la conception d'espèces plus réactives. L'application de ces méthodologies en synthèse totale sera aussi développée.