Academic literature on the topic 'Catalyseurs chiraux'

Several novel chiral N-heterocyclic carbene and phosphine ligands were prepared from (S)-BINOL. Moreover, their ligated Au complexes were also successfully synthesized and characterized by X-ray crystal diffraction. A weak gold-π interaction between the Au atom and the aromatic ring in these gold complexes was identified. Furthermore, we confirmed the formation of a pair of diastereomeric isomers in NHC gold complexes bearing an axially chiral binaphthyl moiety derived from the hindered rotation around C–C and C–N bonds. In the asymmetric intramolecular hydroamination reaction most of these chiral Au(I) complexes showed good catalytic activities towards olefins tethered with a NHTs functional group to give the corresponding product in moderate yields and up to 29% ee.

The chiral ligands 1 - 5 were tested in the Cu1- catalyzed enantioselective cyclopropanation of styrene with ethyl diazoacetate. The new ligand 5 was synthesized by reaction of 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane (cyclam ) with (S)-propylene oxide and characterized by X-ray analysis.

Either stereo reactants or stereo catalysis from achiral or chiral molecules are a prerequisite to obtain pure enantiomeric lipid derivatives. We reviewed a few plausibly organic syntheses of phospholipids under prebiotic conditions with special attention paid to the starting materials as pro-chiral dihydroxyacetone and dihydroxyacetone phosphate (DHAP), which are the key molecules to break symmetry in phospholipids. The advantages of homochiral membranes compared to those of heterochiral membranes were analysed in terms of specific recognition, optimal functions of enzymes, membrane fluidity and topological packing. All biological membranes contain enantiomerically pure lipids in modern bacteria, eukarya and archaea. The contemporary archaea, comprising of methanogens, halobacteria and thermoacidophiles, are living under extreme conditions reminiscent of primitive environment and may indicate the origin of one ancient evolution path of lipid biosynthesis. The analysis of the known lipid metabolism reveals that all modern cells including archaea synthetize enantiomerically pure lipid precursors from prochiral DHAP. Sn-glycerol-1-phosphate dehydrogenase (G1PDH), usually found in archaea, catalyses the formation of sn-glycerol-1-phosphate (G1P), while sn-glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) catalyses the formation of sn-glycerol-3-phosphate (G3P) in bacteria and eukarya. The selective enzymatic activity seems to be the main strategy that evolution retained to obtain enantiomerically pure lipids. The occurrence of two genes encoding for G1PDH and G3PDH served to build up an evolutionary tree being the basis of our hypothesis article focusing on the evolution of these two genes. Gene encoding for G3PDH in eukarya may originate from G3PDH gene found in rare archaea indicating that archaea appeared earlier in the evolutionary tree than eukarya. Archaea and bacteria evolved probably separately, due to their distinct respective genes coding for G1PDH and G3PDH. We propose that prochiral DHAP is an essential molecule since it provides a convergent link between G1DPH and G3PDH. The synthesis of enantiopure phospholipids from DHAP appeared probably firstly in the presence of chemical catalysts, before being catalysed by enzymes which were the products of later Darwinian selection. The enzymes were probably selected for their efficient catalytic activities during evolution from large libraries of vesicles containing amino acids, carbohydrates, nucleic acids, lipids, and meteorite components that induced symmetry imbalance.

This short review provides an overview of 7-azaindoline auxiliaries in asymmetric catalysis. 7-Azaindoline serves as a useful attachment to carboxylic acids, and the thus-formed 7-azaindoline amides are amenable to atom-economical C–C bond-forming reactions with high stereoselectivity. The attachment is used for the sake of gaining traction in promoting the reaction of interest and can be easily removed after enantioselective reactions. Both nucleophilic and electrophilic catalyses are realized with broad tolerance for functional groups, showcasing the usefulness of 7-azaindoline auxiliaries for practical and streamlined synthesis of a wide range of acyclic chiral building blocks.1 Introduction2 7-Azaindoline as a Key Auxiliary3 7-Azaindoline Amide as a Pronucleophile3.1 α-Carbon-Substituted 7-Azaindoline Amide3.2 α-Nitrogen-Substituted 7-Azaindoline Amide3.3 α-Oxygen-Substituted 7-Azaindoline Amide3.4 α-Fluorocarbon-Substituted 7-Azaindoline Amide3.5 α-Halogen-Substituted 7-Azaindoline Amide3.6 α-Sulfur-Substituted 7-Azaindoline Amide4 7-Azaindoline Amide as an Electrophile4.1 Conjugate Addition of Butenolides4.2 1,3-Dipolar Cycloaddition of Nitrones5 Transformation of 7-Azaindoline Amide6 Conclusion

The natural polyamines are ubiquitous multifunctional organic cations which play important roles in regulating cellular proliferation and survival. Here we present a novel approach to investigating polyamine functions by using optical isomers of MeSpd (α-methylspermidine) and Me2Spm (α,ω-bismethylspermine), metabolically stable functional mimetics of natural polyamines. We studied the ability of MeSpd and Me2Spm to alter the normal polyamine regulation pathways at the level of polyamine uptake and the major control mechanisms known to affect the key polyamine metabolic enzymes. These include: (i) ODC (ornithine decarboxylase), which catalyses the rate-limiting step of polyamine synthesis; (ii) ODC antizyme, an inhibitor of ODC and polyamine uptake; (iii) SSAT (spermidine/spermine N1-acetyltransferase), the major polyamine catabolic enzyme; and (iv) AdoMetDC (S-adenosyl-L-methionine decarboxylase), which is required for the conversion of putrescine into spermidine, and spermidine into spermine. We show that the stereoisomers differ in their cellular uptake and ability to downregulate ODC and AdoMetDC, and to induce SSAT. These effects are mediated by the ability of the enantiomers to induce +1 ribosomal frameshifting on ODC antizyme mRNA, to suppress the translation of AdoMetDC uORF (upstream open reading frame) and to regulate the alternative splicing of SSAT pre-mRNA. The unique effects of chiral polyamine analogues on polyamine metabolism may offer novel possibilities for studying the physiological functions, control mechanisms, and targets of the natural polyamines, as well as advance therapeutic drug development in cancer and other human health-related issues.

The substrate specificity of sheep liver sorbitol dehydrogenase has been studied by steady-state kinetics over the range pH 7-10. Sorbitol dehydrogenase stereo-selectively catalyses the reversible NAD-linked oxidation of various polyols and other secondary alcohols into their corresponding ketones. The kinetic constants are given for various novel polyol substrates, including L-glucitol, L-mannitol, L-altritol, D-altritol, D-iditol and eight heptitols, as well as for many aliphatic and aromatic alcohols. The maximum velocities (kcat) and the substrate specificity-constants (kcat/Km) are positively correlated with increasing pH. The enzyme-catalysed reactions occur by a compulsory ordered kinetic mechanism with the coenzyme as the first, or leading, substrate. With many substrates, the rate-limiting step for the overall reaction is the enzyme-NADH product dissociation. However, with several substrates there is a transition to a mechanism with partial rate-limitation at the ternary complex level, especially at low pH. The kinetic data enable the elucidation of new empirical rules for the substrate specificity of sorbitol dehydrogenase. The specificity-constants for polyol oxidation vary as a function of substrate configuration with D-xylo > d-ribo > L-xylo > d-lyxo ≈ l-arabino > D-arabino > l-lyxo. Catalytic activity with a polyol or an aromatic substrate and various 1-deoxy derivatives thereof varies with -CH2OH >-CH2NH2 >-CH2OCH3 ≈-CH3. The presence of a hydroxyl group at each of the remaining chiral centres of a polyol, apart from the reactive C2, is also nonessential for productive ternary complex formation and catalysis. A predominantly nonpolar enzymic epitope appears to constitute an important structural determinant for the substrate specificity of sorbitol dehydrogenase. The existence of two distinct substrate binding regions in the enzyme active site, along with that of the catalytic zinc, is suggested to account for the lack of stereospecificity at C2 in some polyols.

Abstract Natural biomolecules have been used extensively as chiral scaffolds that bind/surround metal complexes to achieve stereoselectivity in catalytic reactions. ATP is ubiquitously found in nature as an energy-storing molecule and can complex diverse metal cations. However, in biotic reactions ATP-metal complexes are thought to function mostly as co-substrates undergoing phosphoanhydride bond cleavage reactions rather than participating in catalytic mechanisms. Here, we report that a specific Cu(II)-ATP complex (Cu2+·ATP) efficiently catalyses Diels-Alder reactions with high reactivity and enantioselectivity. We investigate the substrates and stereoselectivity of the reaction, characterise the catalyst by a range of physicochemical experiments and propose the reaction mechanism based on density functional theory (DFT) calculations. It is found that three key residues (N7, β-phosphate and γ-phosphate) in ATP are important for the efficient catalytic activity and stereocontrol via complexation of the Cu(II) ion. In addition to the potential technological uses, these findings could have general implications for the chemical selection of complex mixtures in prebiotic scenarios.

Sulphation of natural products is a widespread phenomenon. Inorganic sulphate is transported into cells and activated by ATP sulphurylase, an enzyme that has been studied by kinetic and stereochemical methods. It has been shown that the enzyme catalyses the displacement of inorganic pyrophosphate by inorganic sulphate from Pa of ATP by a direct 'in line’ mechanism. The adenosine 5'-phosphosulphate formed is then phosphorylated at the 3' position by APS kinase to give 3'-phosphoadenosine 5'- phosphosulphate, the common sulphating species in biology. A general strategy for the synthesis of chiral [ 16 O 17 O 18 O]-sulphate esters has been established and a method developed for their stereochemical analysis by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy. The stereochemical course of an aryl sulphotransferase from Aspergillus oryzae has been shown to proceed with retention of configuration at sulphur, supporting a ping pong type mechanism with a sulpho-enzyme intermediate on the reaction pathway.

Abstract We investigate the combined effects of anisotropy and a magnetic field in strongly interacting gauge theories by the gauge/gravity correspondence. Our main motivation is the quark-gluon plasma produced in off-central heavy-ion collisions which exhibits large anisotropy in pressure gradients as well as large external magnetic fields. We explore two different configurations, with the anisotropy either parallel or perpendicular to the magnetic field, focusing on the competition and interplay between the two. A detailed study of the RG flow in the ground state reveals a rich structure where depending on which of the two, anisotropy or magnetic field, is stronger, intermediate geometries with approximate AdS4 × ℝ and AdS3 × ℝ2 factors arise. This competition is also manifest in the phase structure at finite temperature, specifically in the dependence of the chiral transition temperature on anisotropy and magnetic field, from which we infer the presence of inverse magnetic and anisotropic catalyses of the chiral condensate. Finally, we consider other salient observables in the theory, including the quark-antiquark potential, shear viscosity, entanglement entropy and the butterfly velocity. We demonstrate that they serve as good probes of the theory, in particular, distinguishing between the effects of the magnetic field and anisotropy in the ground and plasma states. We also find that the butterfly velocity, which codifies how fast information propagates in the plasma, exhibits a rich structure as a function of temperature, anisotropy and magnetic field, exceeding the conformal value in certain regimes.

L'objectif de ce travail étaient le développement de catalyseurs hétérogènes efficaces pour promouvoir des réactions asymétriques, en utilisant la polymérisation oxydante ou la formation de polymères de coordination. De nouveaux complexes de salen Co(III) chiraux modifiés par des groupements aromatiques sur les position 5, 5' ont été préparés et testés dans le dédoublement cinétique hydrolytique (HKR) des époxydes terminaux en conditions homogènes. Ces complexes ont été ensuite engagés dans les polymérisations oxydantes électrochimiques ou chimiques, et une stratégie de copolymérisation a fourni des polymères chiraux très efficaces et stables pour catalyser l'HKR dans des conditions hétérogènes. Nous avons alors cherché à préparer un catalyseur capable de catalyser deux réactions en cascade, en copolymérisant deux complexes de salen portant des métaux différents. Pendant ces études, les complexes de salen Mn ont révélé leur participation active à la réaction d'HKR des époxydes terminaux catalysée par les complexes de salen Co(III), en augmentant l'excès énantiomérique du produit de façon significative. Les études mécanistiques ont été ensuite réalisées pour tenter de comprendre le rôle des complexes de Mn dans cette réaction. De plus, des complexes de salen fonctionnalisés par le groupement pyridine ou le groupement de type acide isophtalique ont été synthétisés. Ces complexes ont été utilisés pour préparer de nouveaux réseaux de polymères de coordination poreux chiraux (collaboration avec l'équipe LCI de l'ICMMO et l'Institut Lavoisier à Versailles), qui sont ensuite testés comme catalyseurs hétérogènes dans la réaction de Henry asymétrique et la réaction d'HKR.

L'objectif de cette thèse était d'évaluer des nitroxydes chiraux à squelette imidazolidin-4-one comme catalyseurs d'oxydation énantiosélective d'alcools par le dioxygène. Pour cela, plusieurs nitroxydes avec différents substituants en position α ont été synthétisés afin de voir les effets possibles de chacun des groupements. Différents co-catalyseurs décrits dans la bibliographie ont été testés afin de faire ces réactions qui ont lieu à température ambiante et pression atmosphérique. Ces systèmes catalytiques peuvent se différencier selon s'ils utilisent ou pas de métal comme additif.La stratégie utilisée pour la synthèse des catalyseurs a été développée au laboratoire à partir de travaux sur des nitrones réalisés précédemment. Grâce à cette stratégie et à l'utilisation de différentes nitrones de départ, des analogues différemment substitués en position α peuvent être synthétisés rapidement en seulement deux étapes. En particulier, l'utilisation d'une nitrone chirale nous permettra l'obtention de catalyseurs énantiopurs qui pourront être utilisés pour les réactions d'oxydation énantiosélectives.Dans la première partie de notre étude, différents systèmes catalytiques ont été testés avec nos catalyseurs sur un substrat modèle : l'alcool benzylique. Les résultats obtenus nous ont aidé à déterminer : (1) la capacité des nitroxydes de type imidazolidin-4-one à agir en tant que catalyseurs pour les réactions d'oxydation aérobie ; (2) la différence de réactivité selon la substitution en position α ; (3) les systèmes catalytiques les plus efficaces avec nos catalyseurs ; (4) le type de substrats qui pourront être envisagés lors de l'oxydation énantiosélective.C'est ainsi la désymétrisation de diols conduisant à la formation d'atropoisomères qui a été envisagée. L'oxydation par le dioxygène de trois substrats a ainsi été testée avec plusieurs catalyseurs énantiopurs et un système catalytique à base de cuivre. Les résultats d'énantiosélectivité obtenus ont été variables selon le substrat et le catalyseur utilisés. Des résultats très encourageants ont été obtenus pour l'un des substrats, avec des excès enantiomériques d'environ 60 %.En parallèle avec les différentes réactions d'oxydation, des études de voltammétrie cyclique et de résonance paramagnétique électronique (RPE) ont aussi été réalisées. La voltammétrie cyclique nous a servi surtout pour expliquer la différence de réactivité de différents analogues selon leur substitution en position α. Avec la RPE, nous avons essayé de comprendre un peu plus l'organisation autour du cuivre des différents éléments qui font partie du système catalytique à base de cuivre utilisé pour les oxydations énantiosélectives.Grâce à tous ces travaux, nous avons démontré que les nitroxydes à squelette imidazolidin-4-one peuvent être utilisés en tant que catalyseurs pour l'oxydation aérobie d'alcools. Nous avons noté l'importance des substituants en position α qui jouent un rôle important sur la stabilité de l'espèce active, ce qui pourra faire varier l'efficacité de chaque composé. Les nitroxydes contenant le squelette imidazolidin-4-one ont aussi donné des bons résultats dans des réactions d'oxydation énantioséletive de diols benzyliques
The aim of this thesis was to evaluate the use of chiral nitroxides containing an imidazolidin-4-one squeletton as enantioselective catalysts for the aerobic oxidation of alcohols. In this view, several nitroxides with different α substituents have been synthesized to investigate the influence of these groups. Several co-catalysts reported in the literature have been tested for the oxidation reactions that take place at room temperature and atmospheric pressure. These catalytic systems can be classified relatively to the presence or the absence of metal as additive.The strategy used for the catalyst synthesis has been developped in the laboratory from previous studies about nitrones. Using this strategy and different starting nitrones, several α-substituted analogues can be rapidly synthesized in only two steps. Particularly, the use of a chiral nitrone will permit the obtention of enantiopur catalysts that will be able used for the enantioselective oxidations.In the first part of our study, several catalytic systems have been tested with our catalysts with a reference substrate: benzylic alcohol. According to the results, we have been able to determine: (1) the capacity of imidazolidin-4-one nitroxides to behave as catalysts for the aerobic oxidations; (2) the difference of reactivity depending on the α substituents; (3) the more effective catalytic systems for our catalysts; (4) the scope of the reaction in order to determine the suitable substrates for enantioselective reactions.With all these results in hand, diol desymmetrization for the synthesis of atropoisomers has been considered. Dioxygen oxidation of three diols has been tested using different enantiopur catalysts with a copper-based catalytic system. The enantioselectivity obtained proved variable depending on the substrate and the catalyst used. Very encouraging results have been obtained for one of the substrate, with enantiomeric excess of about 60 %.At the same time as the oxidation reactions, cyclic voltammetry and electron paramagnetic resonance (EPR) studies have been carried out. Cyclic voltammetry has been useful to explain the difference of reactivity of the catalysts according the α substituents. Using the EPR, we have tried to understand the organisation around copper for the different species from the catalytic system used for the enantioselective oxidations.By means of this study, we have demonstrated that imidazolidin-4-one nitroxides can be used as catalysts for the aerobic oxidation of alcohols. The α substituents play an important role in the stability of the active species that can change the efficacity of each compound. Imidazolidin-4-one nitroxides have also given encouraging results in the enantioselective oxidation of benzylic diols

Les réactions de cycloisomérisation sont des outils puissant pour la synthèse d’hétérocycles et de carbocycles, tant sous leur forme racémique qu’énantioenrichie. La cyclisation directe de substrats énynes, afin de former des nouvelles liaisons carbone-carbone ou carbone-hétéroatome s’est révélée être une approche efficace, tant en économie d’atomes qu’en nombres d’étapes de synthèse, pour l’obtention de composés bicycliques ou tricycliques. Les réactions de cyclisation des substrats énynes-1,5 et 1,6 sont certainement les exemples les plus marquants. Dans notre équipe de recherche, depuis quelques années, nous avons developpé avec succés des nouveaux catalyseurs chiraux d’or(I) et de platine. Ces derniers nous ont permis d’obtenir dans les reactions de cyclisation d’énynes les produits correspondants avec de très bons rendements et énantiosélectivités. Cependant à notre connaissance, et jusqu’à present, les meilleurs catalyseurs d’or(I) chiraux possédaient soit une chiralité axiale, centrale ou hélicoïdale. En effet, concernant les complexes d’or(I) possédant une chiralité planaire, à part quelques résultats préliminaires modestes, cette source de chiralité a plutôt été négligée jusqu’à présent.Afin de combler ce vide, nous proposons dans cette thèse le développement de deux nouvelles familles de catalyseurs à chiralité planaire, et de les appliquer dans des réactions de cycloisomérisation d’énynes. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons développé une nouvelle réaction énantiosélective pour la formation de composés polycycliques.Cette thèse regroupe l’ensemble de ces résultats en cinq chapitres distincts : i) Une introduction générale sur la catalyse à l’or et sur les différentes réactions et applications envisageables. ii) La préparation d’une nouvelles famille de ligands phosphorés ferrocéniques possédant une chiralité planaire, et des complexes d’or(I) correspondants. Ces complexes se sont révélés être particulièrement actifs dans la formation de bicyclo[3.1.0]hexanones par cycloisomérisation d’énynes 1,5. iii) Dans le troisième chapitre sera détaillé mon travail concernant le développement d’une nouvelle famille de phosphoramidites à chiralité planaire. Les complexes d’or correspondant se sont révélé être très actifs dans des réactions de cyclotrimérisation de diénynes 1,6 azotés. Les produits correspondants ont été obtenus avec de bons rendements, diastéréosélectivités et énantiosélectivités (jusqu’à 95% ee). iv) Enfin, nous avons mis au point une nouvelle réaction énantiosélective de formation de dérivés polycycliques, en utilisant tous les catalyseurs d’or préalablement synthétisés, ainsi que ceux décrits dans la littérature. De nombreux substrats cyclopropylénynes diversement substitués ont pu donner accès aux produits correspondants avec de très bons rendements et énantiosélectivités (jusqu’à 99% ee). La post-fonctionnalisation des produits ainsi obtenus a permis l’obtention de produits analogues de composés naturels complexes. v) Après la conclusion et les perspectives à ce travail, une partie expérimentale regroupant les modes opératoires et toutes les analyses physico-chimiques des produits synthétisés est présentée
The gold(I)-catalyzed cycloisomerization reactions provide powerful tools for the synthesis of heterocycles and carbocycles in both racemic and enantiomerically enriched forms. The direct cyclization of enyne substrates to form new C-C or C-heteroatom bonds proved to be an efficient atom and step economy approach for the synthesis of bicyclic or tricyclic compounds. The well-known cyclizations of 1,6- and 1,5-enynes into bicyclic compounds are one of the most powerful examples. Moreover, during the last few years, our group developed several series of chiral platinum or gold pre-catalysts which exhibit excellent catalytic activity, diastereoselectivity and enantioselectivity in the cyclization of enyne substrates.As far as we know, gold complexes with central, axial and helical chirality exhibited excellent results both in terms of catalytic activity and enantioselectivity. However, the planar chirality has been rather neglected so far in the gold promoted enantioselective cyclizations. Although some planar chiral gold complexes (mainly based on the ferrocene structure) have been reported in recent years, high enantioselectivity proved particularly difficult to obtain. In order to extend the potential applications of the planar chiral gold complexes, we have synthesized two new family of gold complexes with planar chirality and applied them in the cycloisomerization of 1,5-enynes and 1,6-dienynes. Finally, with several families of chiral gold complexes (with axial, planar or helical chirality) in hand, we developed a new type of cycloaddition reaction, with excellent catalytic activity and enantioselectivity.This thesis summarizes these studies: i) The chiral monodentate phosphines based on ortho-disubstituted ferrocene units have been prepared and used for the synthesis of gold(I) complexes. These complexes proved to be very active catalysts for the cycloisomerization of 3-hydroxy-1,5-enynes into bicyclo[3.1.0]hexanones. Their high catalytic activity is ascribed to their structural analogy to the biaryl-based Buchwald phosphines. ii) We have also synthesized and characterized new chiral phosphoramidites and demonstrated for the first time the ability of planar-chiral gold(I) complexes to obtain high enantioselectivities in cycloisomerisation reactions. Furthermore, starting from N-tethered prochiral dienynes, the corresponding bicyclo[4.1.0]heptane derivatives, containing three contiguous stereocenters, were obtained in good yields, with a total diastereoselectivity and up to 95% ee. iii) With a number of chiral gold complexes (with axial, planar or helical chirality), an efficient approach for the cycloaddition of cyclopropylenynes has been developed, based on the enantioselective gold catalyzed cycloaddition reaction. This novel method provides an easy access to the enantioselective synthesis of cyclobutanones and the further preparation of chiral tricyclic compounds possessing the skeleton of natural products. We have highlighted axial bis(phosphine)digold(I) complexes which afforded the cyclobutanones with up to 99% enantiomeric excesses in these cyclization reactions

Les travaux présentés dans cette thèse ont eu pour objectif la valorisation d’une structures bicyclique bifonctionnelle à géométrie contrainte, celle de l’acide 2-aminobicyclo[2.2.2]octane 1-carboxylique (ABOC). La contrainte conformationnelle est une caractéristique particulièrement recherchée dans la conception d’agent chiraux pour la synthèse asymétrique ainsi que dans la synthèse de macromolécules se structurant spontanément (foldamères). Un travail sur la synthèse de petits peptides incorporant le (R) ou (S)-ABOC, a dans un premier temps conduit à l’identification d’un nouvel organocatalyseur bifonctionnel de la réaction d’aldolisation. Ce tripeptide incorporant en plus de l’ABOC un résidu proline en position N-terminale et un résidu Asp-OMe en position C-terminale a permis l’obtention d’excès énantiomérique élevés (jusqu’à 87%). Les analyses structurales ainsi que des calculs théoriques ont montré l’importance du bicycle de l’ABOC induisant la formation d’un coude dans la molécule et permettant la proximité des fonctions acide carboxylique (Asp) et amine secondaire (Pro) intervenant dans la catalyse. Dans un second temps, l’optimisation de la synthèse du (R) ou (S)-1,2-diaminobicyclo[2,2,2]octane (DABO) a permis de mettre en évidence l’impact important d’une double liaison endo-cyclique dans la réactivité de l’amine en tête de pont lors du réarrangement de l’acide carboxylique de l’ABOC en amine primaire. En effet, seules les conditions d’Hofmann appliqué au substrat présentant une insaturation dans le squelette bicyclique ont permis d’obtenir la diamine chirale avec de bon rendement. Cette nouvelle diamine vicinale chirale contrainte par un bicycle carboné a d’abord permis la synthèse de composés thiourée-amine autour du bicycle pour l’organocatalyse de la réaction d’addition de Nitro-Michael asymétrique. Cependant, et malgré les nombreux efforts d’optimisation, l’utilisation de ces molécules n’a jamais permis l’obtention d’excès énantiomériques supérieurs à 39%. En revanche, la synthèse de nouveaux ligands chiraux salen, salan et diamines secondaires basés sur le DABO et l’application des complexes de cuivre correspondants dans la catalyse de la réaction de nitroaldolisation asymétrique a abouti à l’obtention de bons rendements et d’une stéréosélectivité allant jusqu’à 86% d’excès énantiomériques. Le complexe donnant les meilleurs résultats a fait l’objet d’une étude DFT approfondie permettant de proposer la structure de l’état de transition le plus stable et de rationaliser la stéréosélectivité observée. Enfin la synthèse du DABO a permis d’entreprendre la synthèse de nouvelles oligourées mixtes homochirales se structurant en hélice-12/14 stables, alors qu’aucune structuration n’avait été observée lors de l’étude d’oligourées mixtes homochirales synthétisées à partir de l’ABOC
The work presented in this thesis was aimed at the valorisation of a bicyclic bifunctional structure with constrained geometry, the 2-aminobicyclo[2.2.2]octane 1-carboxylic acid (ABOC). Conformational restriction is a particularly sought characteristic in chiral agent designed for asymmetric synthesis as well as in the synthesis of spontaneously structuring macromolecules (foldamers). A work on the synthesis of small peptides incorporating (R) or (S)-ABOC, initially led to the identification of a novel bifunctional organocatalyst for the aldolization. This tripeptide incorporating in addition to ABOC a proline residue in the N-terminal position and an Asp-OMe residue in the C-terminal position allowed to obtain high enantiomeric excess (up to 87%). Structural analysis as well as theoretical calculations showed the importance of the ABOC bicycle, inducing the formation of a turn in the molecule and allowing the proximity of the carboxylic acid (Asp) and secondary amine (Pro) functions involved in catalysis. The optimization of the synthesis of (R) or (S)-1,2-diaminobicyclo[2,2,2]octane (DABO) allowed to demonstrate the important impact of an endo-cyclic double bond in the reactivity of the bridgehead amine during the rearrangement of the carboxylic acid of the ABOC to the primary amine. Indeed, only the Hofmann conditions applied to the substrate exhibiting unsaturation in the bicyclic skeleton allowed to obtain the chiral diamine in good yield. This novel chiral vicinal diamine conformationally restricted by a carbon bicycle first allowed the synthesis of thiourea-amine compounds around the bicycle for the organocatalysis of the asymmetric nitro-Michael addition. However, despite many optimization efforts, the use of these molecules has never led to enantiomeric excesses greater than 39%. On the other hand, the synthesis of new chiral salen, salan and secondary diamines ligands based on DABO and the application of the corresponding copper complexes for the catalysis of the asymmetric nitroaldolization reaction resulted in good yields and a stereoselectivity up to 87% enantiomeric excess. The best-performing complex was subjected to a DFT study to propose the structure of the most stable transition state and to rationalize the high stereoselectivity. Finally, the synthesis of DABO allowed to undertake the synthesis of new homochiral mixed oligoureas structuring as stable 12/14-helices, while no structure had been observed during the study of homochiral mixed oligoureas synthesized from the ABOC

L'hydroformylation de monoterpenes homochiraux a ete etudiee en presence de complexes dinucleaires du rhodium a ponts thiolato contenant des ligands phosphores monodentes et bidentes. Les monoterpenes qui possedent une double liaison ethylenique en position terminale sont carbonyles a basse pression (5-20 bar). En revanche, les doubles liaisons endocycliques di- ou trisubstituees sont carbonylees entre 100 et 150 bar. L'introduction de ponts thioaminoacide entre les atomes de rhodium du precurseur catalytique permet de realiser in situ l'acetalisation quantitative des aldehydes issus de l'hydroformylation. L'hydroformylation provoque la creation d'un ou deux centres chiraux. En presence de monophosphines, la reaction est diastereoselective et le niveau de l'induction asymetrique depend en fait de la structure du substrat. L'utilisation de diphosphines chirales ou non n'a pas permis d'ameliorer la diastereoselectivite. Les aldehydes formes qui possedent une fonction alcool en position delta ou gamma du groupement formyle conduisent a une cyclisation intramoleculaire. La rmn 13c s'est revelee une technique de choix pour caracteriser les produits issus de la carbonylation et identifier les diastereoisomeres

La transformation des alcenes en substrats fonctionnalises catalysee par le palladium fait, depuis longtemps l'objet de nombreux travaux. Le travail developpe s'inscrit dans une logique qui tente a reunir selectivite et conditions catalytiques dans les conditions d'oxydation. C'est principalement dans le domaine ayant pour objet la transformation d'une olefine achirale en acetate allylique chiral que se situe ce travail de these. L'objectif de ce travail a ete de rendre enantioselective la creation de la liaison carbone-oxygene. Dans une moindre mesure j'etais amene aussi a travailler sur une version diastereoselective de la cyclisation du divinyl cyclohexane. L'oxydation catalytique des alcenes avec le palladium necessite la mise en uvre de conditions qui combinent un agent nucleophile, un ou plusieurs oxydants pour faire fonctionner un cycle catalytique (systeme de reoxydation) et le solvant. En variant les conditions reactionnelles nous avons trouve comme meilleurs solvants l'acetone ou dans certains cas l'heptane. En ce qui concerne le systeme de reoxydation le duo benzoquinone/mno#2 de l'acetoxylation originale s'averait le meilleur systeme. Pour rendre l'oxydation allylique enantioselective nous avons etudie les trois possibilites suivantes: utilisation d'un nucleophile chiral (derives o-aryl de l'acide lactique), reoxydtion avec des quinones chirales ou modification des complexes chiraux au palladium formes in situ par l'ajout des auxiliaires chiraux pouvant se complexer au metal. L'acetoxylation enantioselective des alcenes est un objectif ambitieux et difficile, et aucun laboratoire a propose une solution viable pour le moment. Les inductions asymetriques que nous avons observees avec les cycloalcenes (5 a 8 chainons) etaient, dans tous les cas faibles (exces diastereomerique 15%). Les acides derives o-aryle de l'acide lactique sont des reactifs chiraux utiles pour l'analyse chirale des composes optiquement actifs. Nous nous sommes egalement interesses a cet aspect de la synthese asymetrique et il nous a ete possible de demontrer que des modifications sur la partie aromatique de ces acides lactiques pourraient etre utiles pour l'analyse des esters diastereomeriques en rmn du proton. Nous avons egalement trouve que les diesters diastereomeriques (dl et meso) a partir des diols achiraux peuvent servir a determiner la purete optique des acides en question. Cette methode originale pour les acides chiraux fait appel a des substrats et des methodes extremement simples comme les propane diols et l'esterification avec les carbodiimides

La mise au point de catalyseurs réutilisables susceptibles de remplacer les complexes solubles de palladium actuellement utilisés en chimie organique fine (réactions de Heck et de Suzuki) est très importante. ,pour des raisons économiques et écologiques. De tels catalyseurs avaient été préparés par fixation du palladium sur des polystyrènes portant des groupes PPh2. Ce travail en décrit plusieurs modifications : remplacement du support par un polymère soit plus réticulé, soit macroporeux, remplacement des groupes PPh2 par des groupes phosphino encombrés en ortho et enfin introduction de groupes phosphino optiquement purs (obtenus soit à partir de complexes phosphine-borane soit à partir de dérivés du binaphtalène). Des résultats intéressants ont été obtenus dans les deux premières directions : le polystyrène macroporeux s'est révélé être un bon support et les groupes P(o-tolyl)2 apportent des améliorations nettes, par exemple pour le couplage de Suzuki des chloroaromatiques. En revanche l'énantiosélectivité des catalyseurs supportés comportant des substituants optiquement purs a été quasi-nulle dans 3 réactions-test (Heck, Tsuji-Trost, Suzuki)
The design of reusab le catalyses which could be substitutes for the soluble palladium complexes now used in fine organic synthesis (Heck and Suzuki réactions) is very important from both economic and ecologic points of view. Such catalyses had been prepared in our laboratory by introduction of palladium on polystyrènes bearing PPh2 residues. This work describes several modifications of these catalyses : replacement of the support by more reticulated gel-type or macroporous polymers, replacement of the PPh2 groups by sterically hindered phosphino groups and introduction of enantiomerically pure phosphino groups (obtained either from phosphine-borane complexes or from binaphthalene dérivatives). Interesting results were obtained in the first and second projects : a macroporous polymer tumed out to be a good catalyst support and the P(o-tolyl)2 groups brought significant improvements, for example in the Suzuki coupling of chloroaromatics. On the other hand the enantioselectivity of the catalyses supported on polymers bearing enantiomerically pure substituents was very low in 3 testréactions (Heck, Tsuji-Trost, Suzuki)

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la recherche de nouvelles méthodes de synthèse stéréosélective de composés fluorés optiquement actifs pouvant trouver diverses applications, notamment en catalyse. Dans un premier temps, nous avons exploré une méthodologie qui repose sur l'addition stéréosélective du sel lithié de la 4-phényloxazolidin-2-one sur des nitroalcènes fluorés. Les adduits obtenus peuvent être transformés en 1,2-éthylène diamines fluorées et certains d'entre eux ont également été convertis en précurseurs de diamines disubstituées et d'acides a-aminés fluorés optiquement actifs. Nous avons ensuite développé une application de cette méthode à l'obtention de divers adduits azotés, oxygénés, soufrés, fluorés et phosphorés. Dans un deuxième temps, nous avons abordé une méthode de perfluoroalkylation nucléophile stéréosélective de molécules organiques prochirales et nous avons exploré ses limites. Pour cela nous avons étudié la réactivité de divers dérivés du fluoral (hémicétals, acétals, N,O-acétals, oxazolidines, imidazolidines et orthoamides tricycliques) vis-à-vis du transfert stéréosélectif de l'anion -CF3. Enfin, nous avons étudié les applications de composés fluorés en catalyse pour l'activation et le recyclage de catalyseurs. Nous avons ainsi exploré le potentiel des 1,2-éthylène diamines fluorées optiquement actives pour la préparation de catalyseurs d'oxydation stéréosélectifs et leur mise en œuvre en milieu fluoré (transfert de phase). Nous avons également développé une méthodologie originale de recyclage de catalyseurs d'hydrogénation faisant intervenir une nouvelle classe de solvants : les liquides ioniques fluorés.

Le travail décrit dans ce mémoire porte sur la synthèse des nouveaux ligands chiraux (modifiants) utilisés lors de l’hydrogénation hétérogène asymétrique d’α-céto-esters. Pour mieux comprendre l’énantisélectivité de la réaction de l’hydrogénation, des modifiants ayant des structures différentes ont été synthétisés et téstés. Des amines chirales, possèdant un seul centre asymétrique et un groupement aromatique plan, n’ont donné lors de l’hydrogénation du pyruvate d’éthyle que de faibles conversions et des excès énantiomériques très modestes. Les bons résultats sont obtenus en utilisant des amino-alcools analogues de la cinchonidine (c’est à dire possédant la même structure [CH(OH)-CH(NH)]). Ces modifiants ont en effet conduit a des excès énantiomériques de 73% et 75% lors de l’hydrogénation du pyruvate d’éthyle et 100% et 95% respectivement lors de l’hydrogénation du phénylpyruvate d’éthyle ce qui devient compétitif vis à vis de la cinchonidine. L’un des amino-alcools possédant un groupement anthryle a donné un résultat surprenant, en fait, c’est l’isomère thréo qui donne un excès énantiomérique meilleur que l’isomère erythro contrairement aux autres. Les amino-alcools ayant un cycle azoté à cinq chaînons sont moins bons que les amino-alcools ayant un cycle azoté à six chaînons. Les amino-alcools possédant une amine tertiaire (N-Méthyle) sont moins bons que ceux qui possèdent une amine secondaire
The synthesis of new chiral ligands and their use for enantioselective heteregeneous hydrogenantion of α-keto-esters is discribed in this work. Many chiral modifiers with differents structures have been synthetised and tested. Chiral amines, having one asymetric carbon and an aromatic group, have been for heterogeneous hydrogenation of ethyl pyruvate, but low conversions and low enantiomeric excesses were obtained. The amino-alcohols analogue of cinchonidine (that is having the same -CH(OH)-CH(NH)- chain) gave the best results: 73% and 75% e. E. For heterogeneous hydrogenation of ethyl pyruvate and 100% and 95% e. E for heterogeneous hydrogenation of ethyl benzoylformate. Such results are comparable to those obtained with cinchonidine. The structuce of chiral modifier influences strongly enantiomeric excesses obtained. We observed that amino-alcohols having a with 6-membered heterocycle give a better results than amino-alcohols having a with 5-membered heterocycle and that N-methylated amino-alcohols provide lower yield and enantioselectivities than the non methylated one

Nous avons eu comme objectif de développer de nouvelles méthodologies de synthèse en utilisant un système de fer et de ligand bipyridine chiral. D’abord, pour faire suite aux résultats déjà développés dans le groupe pour la réaction d’ouverture d’époxydes méso par des anilines, nous avons engagé de nouveaux nucléophiles dans les conditions réactionnelles avec le système catalytique précédemment étudié. Dans le cas d’ouverture d’époxydes aromatiques méso par les indoles, de très hautes énantiosélectivités ont été obtenues. Après un processus d’optimisation, les conditions réactionnelles idéales ont été établies. Avec l’ajout de tamis moléculaire au milieu réactionnel, d’excellentes énantiosélectivités (>99% ee) ont été obtenues pour la plupart des substrats engagés. Ces résultats nous ont permis de proposer un modèle d’induction asymétrique pour cette réaction avec le catalyseur organométallique. Le système a aussi pu être appliqué dans le dédoublement cinétique de l’époxyde du trans-stilbène avec l’indole comme nucléophile. Nous avons aussi concentré nos recherches sur le développement d’une méthodologie utilisant le système fer-bipyrine pour la réaction de Mukaiyama aldol dans l’eau pure. Nous avons synthétisé un nouveau sel de fer, le bis(dodécylsulfate) de fer(II), agissant à la fois comme acide de Lewis et tensioactif en catalyse asymétrique. Le système s’est montré efficace pour catalyser la réaction de manière hautement énantiosélective, sans produire l’hydrolyse de l’éther d’énol silylé en conditions aqueuses. Les aldéhydes aromatiques, conjugués, hétéroaromatiques et aliphatiques ont pu être condensées efficacement avec cette méthode. Un traitement post-réactionnel par centrifugation permet de séparer les produits organiques sans utilisation de solvant. La réaction peut aussi être réalisée sur plus grande échelle, sans érosion de la stéréosélectivité. Nous avons aussi brièvement travaillé sur le développement d’une méthodologie pour la cyclisation de Nazarov. Dans ce cas, le système fer-bipyridine a donné des résultats préliminaires intéressants. Une poursuite du projet est à envisager. Nous avons aussi travaillé sur la synthèse de ligands chiraux présentant de bons potentiels en catalyse asymétrique. Une nouvelle méthode de couplage pour brancher des amino-alcools en position 2 et 2’ sur des noyaux bipyridine a été utilisée, permettant de synthétiser deux nouveaux ligands prenants notamment le L-diphénylprolinol et le (1R, 2S)-cis-aminoindanol comme unités chirales. Finalement, les ligands synthétisés ont été appliqués dans les réactions mentionnées précédemment.
We had the objective of developing new synthetic methodologies using a system of iron and a chiral bipyridine ligand. In order to continue with the results previously developed in the group for the meso epoxide-opening reaction with anilines, we tested new nucleophiles using the system. For the opening reaction of aromatic epoxides by indoles, very high enantioselectivities were obtained. After an optimization process, optimal reaction conditions were established. With the addition of molecular sieves to the reaction medium, excellent enantioselectivities ( > 99 % ee ) were obtained for most of the substrates involved . These results allowed us to propose a model for asymmetric induction of this reaction with the organometallic catalyst. The system has also been applied in the kinetic resolution of trans-stilbene oxide with indole. We also focused our research on the application of iron-bipyrine systems in the Mukaiyama aldol reaction in pure water. We have synthesized a new iron salt, i.e. iron(II) bis(dodecylsulfate), acting both as a Lewis acid and a surfactant in the reaction medium. The system was effective to catalyze the reaction in a highly enantioselective manner, without hydrolysis of the silyl enol ether in water. Aromatic, conjugated, heteroaromatic and aliphatic aldehydes could effectively be employed using the method. Centrifugation was used as post-reactional procedure, allowing to separate de products without using any solvent. The reaction may also be carried out on a larger scale, with no erosion on stereoselectivity. We also briefly worked on the development of a methodology for Nazarov cyclization. In this case, the iron-bipyridine system yielded interesting preliminary results. We also worked on the synthesis of chiral ligands with a good potential in asymmetric catalysis. A new method for coupling aminoalcohols in position 2 and 2 ' on bipyridine moieties was used to synthesize two new ligands using L-diphenylprolinol and (1R, 2S)-cis-aminoindanol as chiral units. Finally, the ligands were applied in the above-mentionned reactions.

The manufacture of fine chemicals, particularly drugs, fragrances, and flavors, is undergoing a major revolution now as a result of the capability of chemists to prepare these chemicals, mainly drugs, in their purest isomeric forms (as stereoisomers). This shift to pure forms has been described by Brown in the following words (1990) (see also Deutsch, 1991): “A mixture of stereoisomers in a medicine will (now) need to be justified just the same way as any other mixture of compounds.” Indeed, in the United States today (as in many other advanced countries), the use of pure enantiomeric forms is practically a requirement since extensive justification is needed to continue with racemates (FDA, 1992). As a consequence, the combined sales of the “chiral top ten” drugs (ammoxycillin, enalapril, ampicillin, captopril, pravastatine, diltiazem, ibuprofen, lovastatin, naproxen, and fluoxetine) in 1994 amounted to more than 16 billion dollars (Sheldon, 1996). (Of these, ibuprofen and fluoxetine are still sold as racemates.) Because patent expiry for a racemate tends to proliferate the drug as generics, product line extension for an existing racemate technology can be obtained by switching to a single stereoisomeric form (the racemic switch). This is an incentive to produce the drugs in their pure enantiomeric forms. The use of homogeneous catalysis in organic synthesis and technology was considered in the previous chapter. A particularly useful application of homogeneous catalysis is in the production of stereoisomers in pure forms by a rapidly expanding technique known as chiral (asymmetric) synthesis or chirotechnology. Note, however, that the term asymmetric synthesis is much broader in scope, and the use of homogeneous catalysis to achieve chirality is only one of the methods of doing so. When applied to this specific case, it is generally referred to as chiral or asymmetric catalysis. This again is a much broader term and includes both homogeneous and heterogeneous catalyses. Although chirality is not a prerequisite for biological activity, the presence of stereogenic centers in bioactive molecules gives rise to large differences in the activities of the individual enantiomers. It is this fact that is exploited in the production of the desired pure enantiomers.