Un des aspects les plus attractifs de l'organocatalyse énantiosélective est la relative simplicité et disponibilité des espèces catalytiques. Les catalyseurs dérivés d'acides aminés ou de peptides occupent une place centrale liée à leur efficacité dans de nombreuses réactions. De plus, ces catalyseurs sont généralement faciles d’accès et s’avèrent particulièrement intéressants du fait de leur modularité. Quelques limitations demeurent néanmoins, telles que des taux catalytiques souvent élevés et un recyclage souvent difficile. L’utilisation d’un support soluble permettrait de pallier ces difficultés en facilitant le recyclage du catalyseur tout en conservant son énantiosélectivité. Nous nous sommes donc intéressés à l’élaboration de nouveaux di- et tripeptides incorporant un acide aminé porteur d’un groupe imidazolium dérivé de l’histidine, précédemment mis au point au laboratoire, et à leur exploitation en catalyse énantiosélective. La partie ionique jouera le rôle de support soluble, et sera immobilisée dans un solvant ionique afin de faciliter le recyclage du catalyseur.
La première partie de ma thèse a consisté en l’élaboration de petits peptides supportés sur le support ionique dérivés de l'histidine. La formation de dérivés di- ou tripeptides supportés a été réalisé sur la position N-terminale de la plateforme histidinium en employant une méthode de couplage peptidique classique. Nous avons ainsi synthétisé deux dipeptides, comportant en position N-terminale soit la proline, largement employé en organocatalyse, soit l’alanine permettant d’avoir un site catalytique comportant une amine primaire et un tripeptide comportant également en position N-terminale, la proline liée avec un acide aminé non chiral, la glycine, comme espaceur.
La deuxième partie de cette étude est consacrée à l’évaluation des espèces catalytiques synthétisées dans une réaction modèle : la réaction d’aldolisation croisée énantiosélective. Les deux dipeptides, comportant en position C-terminale un acide carboxylique libre, se sont avérées particulièrement intéressants. L’étude de la réactivité de ces deux dipeptides a été réalisée dans des solvants organiques usuels et dans des liquides ioniques où ces catalyseurs se sont révélés plus efficaces que dans les solvants organiques. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le dérivé dipeptide contenant la proline. La mise au point du recyclage du catalyseur supporté a été réalisée grâce à l’utilisation d’un solvant non miscible avec le milieu réactionnel permettant l’extraction facile du produit de la réaction et le recyclage de l’ensemble solvant ionique / catalyseur supporté. |
One of the most attractive aspect of the enantioselective organocatalysis is the simplicity and availability of catalytic species. Catalysts derived from amino acids or peptides have an important place due to their efficiency a number of reactions. Moreover, these catalysts are in general easy to obtain and their modularity make them particularly interesting. Nevertheless, there are some limitations such as a quite high catalytic ratio and difficult recycling. The use of a soluble support would allow these complications to be overcome by helping the recycling of the catalyst while retaining its enantioselectivity. Therefore, we are interested in the synthesis and utilization in enantioselective catalysis of new di- and tripeptides, containing an amino acid derived from histidine which carries an imidazolium group that was previously developed in our laboratory. The ionic part will act as soluble support and will be immobilized in an ionic solvent to simplify the recycling of the catalyst.
The first part of my thesis consisted in the synthesis of small peptides on an ionic support derived from histidine. The formation of supported di- or tripeptides derivatives has been realized on the N-terminal position of the histidinium platform by using a classical peptidic coupling method. Thereby, we have synthesized two dipeptides bearing in the N-terminal position either the proline, largely used in organocatalysis, or the alanine to have a catalytic site which contain a primary amine. We also synthesized a tripeptide bearing a proline residue in the N-terminal position and a glycine residue as a linker.
The second part of this study is focused on the evaluation of the synthesized catalytic species with a model reaction: the enantioselective cross-aldol reaction. The two dipeptides bearing a free carboxylic acid in the C-terminal position turned out to be particularly interesting. The study of the reactivity of these two dipeptides has been realized in organic solvents and in ionic liquids where these catalysts proved to be more efficient than in the organic solvents. The best results have been obtained with the dipeptide derivative containing proline. The development of the recycling of the supported catalyst has been carried out thanks to the use of a solvent non-miscible with the reaction medium, allowing an easy extraction of the product of the reaction and the recycling of the whole of ionic solvent and supported catalyst.
Key words: organocatalysis, ionic liquid, crossed aldol reaction, recycling, peptide, amino acid |