Transformations de terpènes par catalyse au ruthénium

transformation of terpenes via ruthenium catalysis

• Auteur / Autrice : Zeyneb Sahli
• Direction : Christian Bruneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/04/2013
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Ruthénium

Terpènes

Mots clés libres

Terpènes

Alcaloïdes Terpéniques

(Auto) transfertd'hydrogène

Allylation asymétrique

Ligand chiral

Catalyse au Ruthénium

Terpenes

Terpene alkaloids

Hydrogen (Auto) transfer

Ruthenium catalysis

Asymmetric allylation

Chiral ligand

Résumé

L'utilisation des matières premières renouvelables dans la synthèse des molécules organiques ou les additifs alimentaires, les pesticides et les polymères a trouvé un intérêt croissant ces dernières années pour des raisons économiques aussi bien qu'écologiques. Au cœur des produits naturels on trouve les terpènes provenant essentiellement des bioressources et représentant une grande famille de molécules naturelles. Ils offrent un potentiel important pour l'accès à des produits à haute valeur ajoutée en utilisant des outils catalytiques sélectifs, tout en respectant le principe d'économie d'atomes. Les réactions cascades basées sur les processus d’(auto)transfert d'hydrogène, générant uniquement de l'eau et des sels non toxiques comme produits secondaires sont particulièrement propres, efficaces et attractives du point de vue de la valorisation durable des terpènes. Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau système catalytique et efficace pour l’amination réductrice des alcools allyliques en présence de différentes amines en utilisant des complexes de ruthénium(II). Cette méthode a été appliquée à une large gamme d'alcools allyliques terpéniques tels que le géraniol, le nérol et le phytol, ce qui a permis leur valorisation d’une façon chimiosélective, ne générant que l’eau et le dioxyde de carbone comme sous produits bénins. La fonctionnalisation sp3 C-H des azaterpènes cycliques a été ensuite réalisée avec différents terpènes aldéhydes en présence de complexe de ruthénium(II). Ces transformations ont permis la production d'une petite librairie de N-et C-azaterpenes. Certains de ces terpènes alcaloïdes ont montré une bonne activité antibactérienne. Par la suite, la synthèse de nouveaux complexes chiraux [Ru(Cp’)] (IV) à partir de (+)-nopinone, un monoterpène issu de l’oxydation de β-pinène a été réalisée. L'application de ces complexes dans l'allylation asymétrique de carbonate de cinnamyle par le phénol a montré une bonne régio- et énantiosélectivité.

The use of renewable feedstock in the synthesis of organic molecules such as food additives, pesticides and polymers, has found increasing interest over recent years due to economic as well as ecological reasons. At the heart of natural products are terpenes derived essentially from bioresources and they represent a large family of natural molecules, which have a moderate cost. They offer a significant potential for the access to products with high added value using selective catalytic tools, respecting the principle of atom economy. Catalytic reactions involving hydrogen (auto)transfer, generating only water and non-toxic salts as byproducts are particularly clean, efficient and attractive methods from a sustainable point of view for the valorization of terpenes. In this context we have developed a new and efficient catalytic system for reductive amination of allylic alcohols in the presence of various amines using arene ruthenium(II) complex. The application of this method to a wide range of terpenic allylic alcohols like geraniol, nerol and phytol allowed the formation of new azaterpenes in good yield and high chemoselectivity generating only water and carbon dioxide as benign side products. The sp3 C–H functionalization of N-terpenylated cyclic amines was then performed with various terpenaldehydes without side alkene reduction in the presence of arene ruthenium(II) catalyst. These eco-friendly transformations enable the production of a small library of N- and C- terpenylated amines. Some of these terpene alkaloids showed good antibacterial activities. The synthesis of new chiral [Ru(Cp’)] (IV) complexes featuring a N,O chelate were successful, using a chiral ligand derived from commercially available (+)-nopinone, a monoterpene derived from oxidation of β-pinene. The application of these complexes in the asymmetric allylation of cinnamyl carbonate by phenol gave high regioselectivity and satisfactory enantioselectivity.