Evaluation de catalyseurs racémiques : analyse du problème, présentation d'une approche possible

• Auteur / Autrice : Franz Lagasse
• Direction : Henri B. Kagan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse asymétrique

Mots clés libres

Catalyseur racémique

Résumé

Une approche a été proposée et développée pour l'évaluation de l'efficacité d'un catalyseur chiral directement à partir de son mélange racémique. Elle met en jeu une transformation séquentielle de deux centres prochiraux d'un substrat achiral par le même énantiomère d'un catalyseur racémique. Un traitement mathématique a montré que l'énantiosélectivité de la première transformation est reliée par des équations simples a un stéréosélectivités de la réaction. Leurs validités ont été vérifiées à partir des stéréosélectivités mesurées et calculées en présence de catalyseurs chiraux et racémiques. La diastéréosélectivité a été proposée comme indicateur de l'énantiosélectivité de la réaction catalysée par le catalyseur énantiopur, si l'influence stéréochimique du premier centre asymétrique créé est minimisée à la seconde transformation. La réduction de dicétones par le borane a été étudiée en présence d'oxazaborolidines chirales ou racémiques. Les fortes dia stéréos électivités obtenues (80% de) en présence de catalyseurs racémiques ont permis de valider l'hypothèse d'une réduction séquentielle des deux centres prochiraux de la dicétone par le même énantiomère du catalyseur racémique. Les énantiosélectivités calculées à partir des diastéréosélectivités sont en bon accord avec celles mesurées lors de réductions asymétriques d'une monocétone de référence. Des essais ont été réalisés en présence de catalyseurs racémiques lors de l'hydrosilylation et de la réduction par transfert d'hydrogène d'une dicétone. Aucune dia stéréosélectivité n'a été observée. Ces résultats suggèrent que la seconde réaction est catalysee indifféremment par l'un ou l'autre des énantiomères du catalyseur racémique. Un mécanisme pour la réduction de dicétones par le borane catalysée par une oxazaborolidine a été proposée. Des suggestions ont été présentées pour obliger chaque énantiomère d'un catalyseur racémique à fonctionner consécutivement sur les deux sites prochiraux de la même molecule de substrat.

A new direct method for evaluating the efficacy of a chiral catalyst from his racemic mixture has been proposed and developed. The same enantiomer of a catalyst should be involved two times in the double sequential transformation of a bifonctionnal substrate. A mathematical study has shown that the enantioselectivity of the first step is connected to stereoselectivities of the reaction by simple equations. Their validities were confirmed by measured and calculated stereos- electivities with racemic and chiral catalysts. The diastereoselectivity was proposed as an indicator of the enantioselectivity of the catalyzed reaction by an enantiopur catalyst, if no substrate control occured. A diketone borane reduction was studied with both chiral and racemic catalysts. Strong diastereoselectivities were obtained (80 % de) with racemic catalysts certainly due to a double sequential reduction of the diketone by the same enantiomer of the racemic catalyst. The calculated enantioselectivities from the diastereoselectivities are in good agreement with those mesured in a monoketone reduction. Some assays were performed with racemic catalysts applied to other catalytic reactions (hydrosilylation and hydrogen transfer reduction of diketone). No diastereoselectivities were observed. It is suggested that the second step is randomly catalyzed by one or the other enantiomer of the racemic catalyst. A mechanism for borane diketone reduction catalyzed by oxazaborolidine was proposed. Future prospects were discussed to solve and to limite the problem of catalyst diffusion and to oblige each enantiomer of a racemic catalyst to sequentially react with the two prochiral sites of the same substrate molecule.