Projet ANR-12-BS07-0013 – ACTiMAC : Les alpha-Aminoendoperoxydes : de la Chimie du Titane aux Molécules Azotées Complexes
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Yvan SIX (Laboratoire de Synthèse Organique)
Partenaires : Processus d'Activation Sélectif par Transfert d'Énergie Uni-Électronique ou Radiatif; Institut de Chimie des Substances Naturelles; Laboratoire de Synthèse Organique
Montant : 277534.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Une nouvelle classe de peroxydes pour accéder à des systèmes moléculaires complexes.Nous nous proposons d’explorer la réactivité des alpha-aminoendoperoxydes. Ces molécules réactives, fort peu étudiées, sont dotées d’un potentiel élevé pour le développement d’applications innovantes en synthèse organique, en particulier la préparation de systèmes polycycliques azotés complexes que l’on retrouve dans la structure de nombreux produits naturels et de molécules biologiquement actives.
Explorer la chimie des alpha-aminoendoperoxydes et développer des applications pour en révéler tout le potentiel.L’objectif principal est de parvenir à combiner la puissance de la réaction de cyclopropanation de Kulinkovich-de Meijere avec le potentiel synthétique des alpha-aminoendoperoxydes, afin de développer une chimie originale et de découvrir de nouvelles méthodes pour la construction efficace de systèmes moléculaires azotés complexes. Il s’agit de mettre ainsi au point de nouveaux outils généraux pour la synthèse d’architectures à haute valeur ajoutée.Le projet étendra nos connaissances sur les alpha-aminoendoperoxydes et produira un certain nombre de molécules nouvelles, y compris des composés potentiellement biologiquement actifs.À cet effet, il nous faut relever les défis suivants :• La synthèse d’une famille d’aminocyclopropanes originaux et variés.• La synthèse asymétrique efficace de ces molécules à l’échelle de plusieurs grammes.• La généralisation de notre méthode électrochimique de synthèse de peroxydes à d’autres substrats de départ.• Le développement d’un procédé de substitution qui soit photocatalytique.• L’invention de réactions de formation de liaisons carbone-carbone originales et efficaces.
Synthèse et catalyse organométalliques associées aux méthodes électrochimiques.Les savoir-faire des trois équipes partenaires sont mobilisés de façon synergique.Les précurseurs des endoperoxydes cibles sont préparés à l’École Polytechnique en recourant à une réaction de cyclopropanation promue par une combinaison de réactifs associant titane et magnésium. Une stratégie de préparation de briques moléculaires chirales pouvant être fonctionnalisées est implémentée à l’échelle de plusieurs grammes. En parallèle, la diversité des composés intégrés dans le projet est étendue par l’équipe de l’Institut de Chimie des Substances Naturelles, qui développe une nouvelle gamme de cyclopropanes au moyen de catalyseurs à base de platine ou d’or.Pour la synthèse des endoperoxydes eux-mêmes, des méthodes électrochimiques sont mises en œuvre à l’École Normale Supérieure de Paris. Les composés à oxyder sont étudiés par voltamétrie cyclique pour déterminer leur potentiel d’ionisation. Les endoperoxydes peuvent alors être synthétisés par électrosynthèse.
Résumé de la soumission : Ce projet a pour objet l’exploration de la chimie des a-aminoendoperoxydes. Cette classe de molécules réactives est dotée d’un potentiel élevé pour le développement de méthodes innovantes et puissantes en synthèse organique, avec des applications à la préparation de systèmes polycycliques azotés complexes. Leur réactivité a été fort peu étudiée jusqu’à présent et reste essentiellement inexplorée.Notre proposition s’appuie sur l’expertise scientifique des trois partenaires, dont les compétences seront employées de manière synergique. Au delà de la synthèse d’aminocyclopropanes par la réaction de Kulinkovich-de Meijere, que nous connaissons bien, et de la méthode d’oxydation électrochimique que nous avons mise au point récemment, nous nous proposons de consacrer de nombreux efforts à de nouveaux aspects particulièrement ambitieux de cette chimie : l’amélioration et l’extension de la réaction de Kulinkovich-de Meijere grâce à l’apport de l’électrochimie, la généralisation de l’oxydation contrôlée des cyclopropylamines à d’autres types de cyclopropanes de faible potentiel d’ionisation, ou encore la mise au point de méthodes de substitution faisant appel à des processus photocatalytiques, encore plus aptes à remplir les attentes correspondant à une perspective de développement durable.Nous synthétiserons ainsi de nombreuses nouvelles molécules de structure proche de celle de produits naturels ou rappelant celle de médicaments. Leurs activités biologiques seront systématiquement évaluées.
Résultats : Nous avons synthétisé une petite série d’aminocyclopropanes originaux, porteurs d’un auxiliaire chiral. Le meilleur choix pour la structure de ce dernier, qui est variable, est en cours d’évaluation.
Par ailleurs, les premiers substrats préparés par catalyse au platine ont été synthétisés. Les propriétés électrochimiques de ces cyclopropanes ont été étudiées par électrochimie analytique. Ils se sont révélés assez difficilement oxydables, ce qui nous a permis de définir une deuxième génération de substrats cibles.
Perspectives : Les frontières actuelles de nos connaissances sur la chimie des endoperoxydes alpha-substitués par des hétéroatomes seront reculées et le développement d’applications est attendu.
Au moment de l’achèvement de ce projet de recherche, nous disposerons d’une bibliothèque de systèmes hétérocycliques originaux et de structures variées. L’industrie pharmaceutique recherche constamment de nouveaux composés têtes de série présentant un mode d’action inédit. Avec la synthèse de molécules aussi intéressantes que des aminoacides contraints non naturels, des pyrrolidines, des beta-carbolines, des quinolines ou des isoquinolines fonctionnalisés, ce travail est propre à conduire à la mise en place de futurs partenariats.
Publications et brevets : Les recherches sont en cours et il n’y a pas encore de publication à ce stade du projet.