Cycloisomérisations d'énynes issus de monoterpènes par différentes voies catalytiques

Cycloisomerization by catalytic way of enymes from monoterpenes

• Auteur / Autrice : Philippe Costes
• Direction : Martine Urrutigoïty, Odile Dechy-Cabaret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Carbonylation

Isomérisation

Composés cycliques

Monoterpènes

Résumé

Les monoterpènes représentent une famille de molécules naturelles abondantes, de faible coût et présentant des propriétés olfactives et biologiques notables. La valorisation de ces molécules naturelles passe par leur fonctionnalisation, dans le but d'accroître l'activité biologique reconnue de la molécule naturelle ou de découvrir de nouvelles activités. Dans ce cadre, la mise au point d'outils catalytiques performants, sélectifs et respectant le principe d'économie d'atomes a tout son intérêt. Des réactions catalytiques mettant en jeu le monoxyde de carbone ont déjà permis de transformer sélectivement divers monoterpènes en esters, cétones ou lactones à l'aide de complexes du rhodium ou du palladium. Dans la continuité de cette approche et afin d'élargir le spectre des structures accessibles et de développer ainsi de nouvelles molécules, nous avons introduit une étape intermédiaire supplémentaire à la fonctionnalisation de ces substrats : la transformation du monoterpène en un ényne, connu pour sa réactivite en cyclocarbonylation et cycloisomérisation. Divers monoterpènes portant une fonction alcool ont été engagés dans des réactions d'Oalcynylation afin d'obtenir les énynes correspondants. A partir de ces énynes, des réactions de cycloisomérisations catalysées par des complexes de métaux de transition ont été explorées. Différents systèmes catalytiques ont été utilisés : PtCl2, AuCl3 et [Rh2Cl2(CO)4]. La réaction de cyclocarbonylation de type Pauson-Khand a également été abordée. De nouvelles molécules bi- et tricycliques contenant des motifs cyclopropane, diène ou cyclopenténone ont pu être synthétisées. Ces nouvelles molécules dérivées de monoterpènes ont été purifiées et complètement caractérisées par RMN et spectrométrie de masse. L'étude comparée des différents énynes et des différents systèmes catalytiques a montré que la structure du produit final était largement dépendante de la nature de l'ényne. De plus, nous avons mis en evidence pour la première fois que des complexes du rhodium(I) pouvaient être impliqués dans l'obtention du motif cyclopropane à partir d'un ényne et se montrer plus sélectifs que les sels de platine. En outre, dans le cadre d'une collaboration, la potentialité biologique antifongique et antipaludique de ces nouvelles molécules a été testée : des résultats préliminaires ont indiqué que l'adjonction d'un motif cyclopenténone pouvait résulter en une augmentation significative de l'activité antipaludique du monoterpène

Monoterpenes represent a large family of natural molecules, which have a moderate cost and present interesting olfactive and biological properties. The possibility of obtaining best use from these natural substrates goes through their functionalization, with the aim at increasing the known biological activity of such natural products or at investigating novel properties. In this context, the successful use of selective catalytic tools, respecting the principle of atom economy, is both interesting and challenging. Catalytic reactions involving carbon monoxide have already permitted to selectively transform many monoterpene into esters, ketones, or lactones in the presence of rhodium and palladium complexes. To further ameliorate such approach and to widen the number of accessible structures, thus developing novel molecules, we have introduced an intermediate stage consisting in the functionalization of these substrates: the transformation of the monoterpenic substrate into an enyne, known for its ability to give rise to cyclocarbonylation and cycloisomerisation reactions. Several monoterpenes carrying an alcoholic group have been functionalized via an Oalkynylation reaction to provide the corresponding enynes. Starting from these substrates, cycloisomerisation reactions catalyzed by complexes of transition metals have been investigated. Various catalytic systems were used: PtCl2, AuCl3 and [Rh2Cl2(CO)4]. The Pauson-Khand cyclocarbonylation reaction has also been adressed. Novel bi- and tricyclic substrates containing cyclopropane, diene or cyclopentenone moieties could be synthetized. These novel molecules arising from monoterpenes have been isolated and fully characterized by NMR and mass spectrometry. The study of the various enynes and of the relevant molecules has shown that the structure of the end products is often dependent on the nature of the enyne. Furthermore, we have evidenced that rhodium(I) complexes could be involved in the formation of cyclopropane-fused rings, providing higher selectivities than platinum salts precursors. Besides, within a collaboration with a research hospital laboratory, the antifungal biological properties and antiplasmodial activity of these new molecules have been tested: preliminary results indicate that the generation of a cyclopentenone could result in a significant increase in the antiplasmodial activity with regard to some monoterpenes