Projet ANR-11-JS07-0010 – ChirASCat : Substituts zwitterioniques chiraux de groupes aryles pour la catalyse asymétrique
Programme : JCJC - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (JCJC SIMI 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Vincent CESAR (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 163800.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Nouvelle approche vers des ligands chiraux pour la catalyse asymétriqueLa catalyse asymétrique est devenue maintenant incontournable en synthèse organique à tel point qu’elle représente souvent l’étape clé de la synthèse de molécules naturelles ou biologiquement actives. Ce projet a pour but de développer une approche rapide et efficace pour rendre chiraux des ligands achiraux performants.
Adaptation chirale rapide et efficace de ligands achiraux efficaces en catalyse homogène.S’il existe de nombreux ligands chiraux dont l’efficacité en catalyse organométallique asymétrique est parfaitement établie, la conversion d’un système catalytique achiral en sa version chirale reste problématique et non directe. Ce projet introduit une manière simple de remédier à cette difficulté, en se focalisant sur deux familles de ligands parmi les plus efficaces, à savoir les carbènes N-hétérocycliques et les phosphines de Buchwald.
Chimies organique et organométallique associées : un couple très efficace pour la méthodologie de synthèseCe projet fait intervenir les grandes compétences de l’équipe formée en :- synthèse organique (ligands, substrats de catalyse etc ...)- synthèse organométallique - caractérisation approfondie des composés formés (RMN, spectrométrie de masse etc …)- catalyse homogène asymétrique- analyse (GC, HPLC chirale etc …)
Résumé de la soumission : S’il existe de nombreux ligands chiraux dont l’efficacité en catalyse organométallique asymétrique est parfaitement établie, la conversion d’un système catalytique achiral en sa version chirale reste problématique et non directe. En effet, les changements structuraux requis pour une induction chirale sont susceptibles d’induire une trop forte réorganisation de la sphère de coordination du centre métallique et, par conséquent, une diminution des performances par rapport à celles du catalyseur initial. Ce projet introduit une manière simple de remédier à cette difficulté. Partant de l’observation que les ligands chiraux traditionnels, comme les carbènes N-hétérocycliques ou les phosphines, contiennent des groupements aryles dans le proche environnement du centre métallique, nous proposons de remplacer de tels groupements par des bétaïnes de pyrimidinium chirales, actuellement très utilisées au laboratoire comme précurseurs de carbènes N-Hétérocycliques (NHCs) anioniques. Les avantages de ces hétérocycles incluent 1) une synthèse simple et parfaitement maitrisée à partir d’amines énantiopures commerciales, 2) un mime parfait des propriétés géométriques des cycles aryles, et enfin, 3) une grande stabilité chimique et thermique. Cette étude se concentrera en particulier sur deux familles de ligands monodentes très efficaces : les carbènes N-hétérocycliques et les biarylphosphines développées par Buchwald. Comme les substituants aryles de ces ligands pointent en direction du centre métallique, la substitution formelle de ces cycles par des bétaïnes chirales va permettre un contrôle précis de l’environnement géométrique du centre actif, et donc une forte induction chirale. Le couplage croisé de Suzuki-Miyaura asymétrique catalysé au palladium représentera la catalyse modèle pour évaluer l’efficacité des nouveaux ligands chiraux. L’optimisation du système catalytique sera facilitée par la grande modularité des ligands. Ces derniers seront ensuite utilisés dans des réactions catalytiques difficiles pour lesquelles aucun système catalytique chiral n’a encore montré de résultats probants. En particulier, nous ciblons les réactions de formation de liaisons C-C et C-N catalysées à l’or(I) pour lesquelles la coordination linéaire des complexes d’or(I) est un obstacle à un développement énantiosélectif, ainsi que les réactions catalysées au cuivre(I) qui connaissent un fort engouement ces dernières années.
Résultats : Projet avancé, mais dont les premiers résultats sont trop importants pour être dévoilés, et doivent rester confidentiels
Perspectives : Mené à son terme, ce projet permettra : 
- de montrer que de nouvelles approches en catalyse asymétrique sont toujours envisageables
- d’aboutir à des composés complexes hautement énantio-enrichis, à haute valeur ajoutée pour les industries chimiques et pharmaceutiques.
- d’ouvrir un domaine de recherche extrêmement vaste par la création de nouveaux ligands chiraux originaux et hautement efficaces.
Publications et brevets : Bien que les premiers résultats soient encourageants, le projet est encore trop récent pour être déjà publiable. Néanmoins, une première publication découlant des études de réactivités de ces espèces est en cours de rédaction : 
“Exploring the Ambivalent Chemistry of a free anionic N-Heterocyclic Carbene decorated with a malonate backbone”
V. César, K. Miqueu, S. Labat, J.-M. Sotiropoulos, R. Brousses, N. Lugan, G. Lavigne, en préparation