Catalyse avec des métalloporphyrines : oxydation asymétrique et transfert de carbènes

Catalysis with metalloporphyrins : asymmetric oxidation and carbene transfer reactions

• Auteur / Autrice : Hassan Srour
• Direction : Gérard Simonneaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/10/2013
• 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
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• DOI : 10.70675/53c470c1zcc24z4131zbf27z90deab8091b8

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écologie chimique

Fer

Peroxyde d'hydrogène

Carbènes

Catalyse asymétrique

Porphyrines

Mots clés libres

Porphyrines

Catalyse asymétrique

Oxydation asymétrique

Transfert de carbènes

Bioconjugaison

Peroxyde d'hydrogène

Fer

Manganèse

Métalloporphyrines hydrosolubles

Eau

Porphyrins

Asymmetric catalysis, asymmetric oxidation, carbene transfer reactions

Bioconjugation

Hydrogen peroxide

Iron

Manganese

Water-soluble metalloporphyrins

Water

Résumé

La mission centrale de la chimie verte est d'inventer de nouveaux procédés non polluants pour remplacer les technologies peu favorables à l'environnement. L'emploi de métaux de transition relativement non toxiques en quantités catalytiques associés à des ligands chiraux a permis de réaliser une avancée dans le domaine de la synthèse asymétrique. Dans ce travail, nous avons mis en évidence la possibilité de l'utilisation du peroxyde d'hydrogène, un oxydant vert et économique, en association avec des métalloporphyrines hydrosolubles (Fe, Mn) pour effectuer des réactions d'oxydation asymétrique (sulfoxydation, époxydation et hydroxylation). Ces systèmes représentatifs d'un modèle de l'effet « shunt » des enzymes monooxygénases dérivées de la famille cytochrome P450 sont très efficaces. Ils conduisent dans certains cas à des excès énantiomériques élevés (82%). D'autre part, nous avons développé les réactions de transfert de carbènes dans l'eau (insertion N-H et cyclopropanation asymétrique) catalysées par des porphyrines de fer. L'utilisation du fer comme métal a permis de surmonter plusieurs limites souvent rencontrées avec d'autres métaux (Ru, Rh) lors des réactions de transfert de carbènes dans l'eau. Comme application de la réaction d'insertion N-H, nous avons réalisé la bio-conjugaison régiosélective de l'insuline avec une conversion très élevée (90%).

The goal of green chemistry is to promote the research and the development of innovative chemical technologies in order to reduce the contamination of environment. Significant progress in this field has been made by using relatively non toxic transition metal and chiral ligands to catalyze enantioselective transformations. In this work, we have reported the combination of hydrogen peroxide as environmentally benign and atom-economically oxidant with water-soluble metalloporphyrins (Fe, Mn) for the asymmetric oxidation of sulfides, alkenes and C-H bonds. These catalytic systems widely studied as models of cytochrome P450, gave high enantiomeric excesses (ee up to 82%). In the other hand, we have developed carbene transfer reactions in water as « green » solvent catalyzed by water soluble iron porphyrins. This metal (Fe) has been found to overcome many limitations related to the use of other metals (Ru, Rh) in aqueous media. As an application of N-H insertion reaction, the regioselective bio-conjugation of insulin has been demonstrated with high conversion (90%).