N° ordre THÈSE

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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° ordre : 2578 THÈSE présentée devant L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE en vue de l'obtention du TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Spécialité : Chimie organométallique et de coordination par Philippe COSTES CYCLOISOMÉRISATIONS D'ÉNYNES ISSUS DE MONOTERPÈNES PAR DIFFÉRENTES VOIES CATALYTIQUES Soutenue le 18 décembre 2007 devant le jury composé de : Mme Myriam MARTINO Professeur à l'Université Paul Sabatier, Toulouse III Présidente M. Raffaello LAZZARONI Professeur à l'Université de Pise Rapporteur M. Philippe MEUNIER Professeur à l'Université de Bourgogne Rapporteur M. Marc TAILLEFER Directeur de recherche CNRS à l'ENSC de Montpellier Examinateur M. Philippe KALCK Professeur à l'INP de Toulouse Membre invité Mme Martine URRUTIGOÏTY Maître de conférences à l'INP de Toulouse Membre (Directrice de thèse) Mme Odile DECHY-CABARET Maître de conférences à l'INP de Toulouse Membre (Co-Directrice de thèse) Laboratoire d'accueil : au Laboratoire de Chimie de Coordination CNRS UPR 8241 ENSIACET - 118, route de Narbonne, 31077 Toulouse cedex 4 Ecole doctorale : ED de chimie (Toulouse) Université Paul Sabatier-Bât. 2A 118, route de Narbonne, 31062 Toulouse cedex

  • complexes du rhodium

  • spectre des structures accessibles

  • réactions de cycloisomérisations

  • obtention du motif cyclopropane

  • potentialité biologique

  • structure du produit final

  • biologiques notables

  • mots clé

  • directrice de thèse

  • chimie organométallique


Publié le : samedi 1 décembre 2007
Lecture(s) : 254
Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 244
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N°rdre578 THÈSE
présentéedevant
L’INSTITUTNATIONALPOLYTECHNIQUEDETOULOUSE
envuedel’obtentiondu
TITREDEDOCTEURDEL’INSTITUTNATIONALPOLYTECHNIQUEDETOULOUSE
Spécialité:Chimierganométalliquete"oordination
par
PhilippeOSTES

CYCLOISOMÉRISATIONS ’ÉNYNESSSUS EONOTERPÈNES
PAR IFFÉRENTESVOIESATALYTIQUES

Soutenuele18décembre2007devantlejurycomposéde:

MmeMyriamMARTINO Professeuràl’UniversitéPaulSabatier,ToulouseIII
Présidente
M.RaffaelloLAZZARONI Professeuràl’UniversitédePise
Rapporteur
M.PhilippeMEUNIER Professeuràl’UniversitédeBourgogne
Rapporteur
M.MarcTAILLEFER DirecteurderechercheCNRSàl’ENSCdeMontpellier
Examinateur
M.PhilippeKALCK Professeuràl’INPdeToulouse
Membreinvité
MmeMartineURRUTIGOÏTY Maîtredeconférencesàl’INPdeToulouse
Membre(Directricedethèse)
MmeOdileDECHY2CABARET Maîtredeconférencesàl’INPdeToulouse
Membre(Co9Directricedethèse)

Laboratoired’accueil:auLaboratoiredeChimiedeCoordinationCNRSUPR8241ENSIACET!118,route
deNarbonne,31077Toulousecedex4
Ecoledoctorale:EDdechimie(Toulouse)UniversitéPaulSabatier!Bât.2A
118,routedeNarbonne,31062ToulousecedexTHÈSE
présentéedevant
L’INSTITUTNATIONALPOLYTECHNIQUEDETOULOUSE
envuedel’obtentiondu
TITREDEDOCTEURDEL’INSTITUTNATIONALPOLYTECHNIQUEDETOULOUSE
spécialité
Chimierganométalliquete"oordination
par
PhilippeOSTES

CYCLOISOMÉRISATIONS ’ÉNYNESSSUS EONOTERPÈNES
PAR IFFÉRENTESVOIESATALYTIQUES
R1
O O
cyclopenténone R2
Réaction de Pauson-Khand
R1
O
R2
R'1
Cycloisomérisations
R1
OO
cyclopropane 1,3-diène
R2
R2





Lascienceconsiste1passer’untonnementnutre.
Aristote






Amesparents,
Amonfrère

Résumé
Mots clés

Résumé
Lesmonoterpènesreprésententunefamilledemoléculesnaturellesabondantes,defaiblecoût
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
biologiquereconnuedelamoléculenaturelleoudedécouvrirdenouvellesac tivités.Dansce
cadre, la mise au point d’outils catalytiques performants, sélec tifs et respectant le principe
d’économie d’atomes a tout son intérêt. Des réactions catalytiques mettant en jeu le
monoxydedecarboneontdéjàpermisdetransformersélectivementdiversmonoterpènesen
esters, cétones ou lactones à l’aide de complexes du rhodium ou du p alladium. Dans la
continuité de cette approche et afin d’élargir le spectre de s structures accessibles et de
développer ainsi de nouvelles molécules, nous avons introduit une étape intermédiaire
supplémentaireàlafonctionnalisationdecessubstrats#la transformationdumonoterpèneen
unnyne,onnupouraréactivitén"yclocarbonylationt"ycloisomérisation.
Divers monoterpènes portant une fonction alcool ont été engagés dans de s réactions d’O9
alcynylationafind’obtenirlesénynescorrespondants.Apartirde cesénynes,desréactionsde
cycloisomérisationscatalyséespardescomplexesdemétauxdet ransitionontétéexplorées.
Différentssystèmescatalytiquesontétéutilisés#PtCl ,AuCl et[Rh Cl (CO) ].Laréaction2 3 2 2 4
de"yclocarbonylationeypeauson9Khandgalementtéabordée.
De nouvelles molécules bi9 et tricycliques contenant des motifs cyclopropane, diène ou
cyclopenténoneontpuêtresynthétisées.Cesnouvellesmoléculesd érivéesdemonoterpènes
ontétépurifiéesetcomplètementcaractériséesparRMNetspectrométriedemasse.L’étude
comparée des différents énynes et des différents systèmes catalytiques a montré que la
structureduproduitfinalétaitlargementdépendantedelanaturedel’ényne.Deplus,nous
avonsmisenévidencepourlapremièrefoisquedescomplexesdur hodium(I)pouvaientêtre
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
biologiqueantifongiqueetantipaludiquedecesnouvellesmoléculesaététestée#desrésultats
préliminairesontindiquéquel’adjonctiond’unmotifcyclopenténonepouva itrésulterenune
augmentationignificativee’activiténtipaludiqueuonoterpène.
Mots,lés
monoterpènes,nynes,ycloisomérisation,yclocarbonylation,hodium,platine,r
Abstract
Keywords

Abstract
Monoterpenesrepresentalargefamilyofnaturalmolecules,w hichhaveamoderatecostand
present interesting olfactive and biological properties. The p ossibility of obtaining best use
fromthesenaturalsubstratesgoesthroughtheirfunctionalization,w iththeaimatincreasing
theknownbiologicalactivityofsuchnaturalproductsoratinvesti gatingnovelproperties.In
this context,thesuccessfuluseofselectivecatalytictools, respecting the principleof atom
economy,isbothinterestingandchallenging.Catalyticreactionsinvol vingcarbonmonoxide
have already permitted to selectively transform many monoterpene into esters, ketones, or
lactones in the presence of rhodium and palladium complexes. To fu rther ameliorate such
approachandtowidenthenumberofaccessiblestructures,thusdeve lopingnovelmolecules,
we have introduced an intermediate stage consisting in the functiona lization of these
substrates: the transformation of the monoterpenic substrate into an enyne, known for its
abilityoiveisetoyclocarbonylationndycloisomerisationeactions .

Several monoterpenes carrying an alcoholic group have been functi onalized via an O9
alkynylation 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: PtCl , AuCl and [Rh Cl (CO) ]. The2 3 2 2 4
PausonKhand cyclocarbonylation reaction has also been adressed. Novel b i9 and tricyclic
substrates"ontainingyclopropane,dienercyclopentenonemoietie scouldbeynthetized.
Thesenovelmoleculesarisingfrommonoterpeneshavebeenisolateda ndfullycharacterized
by NMR and mass spectrometry. The study of the various enynes and of th e relevant
moleculeshasshownthatthestructureoftheendproductsisoftende pendentonthenatureof
theenyne.Furthermore,wehaveevidencedthatrhodium(I)complexescouldbe involvedin
theformationofcyclopropane9fusedrings,providinghigherselectivit iesthanplatinumsalts
precursors.Besides,withinacollaborationwitharesearchhos pitallaboratory,theantifungal
biological properties and antiplasmodial activity of these new molecules have been tested:
preliminary results indicate that the generation of a cyclopente none could result in a
significant ncrease nhentiplasmodialctivitywithegardoome monoterpenes.
Keywords
monoterpenes,nynes,ycloisomerization,cyclocarbonylation,hodium,platinum,ol d
11




Pages liminaires



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Remerciements

Jetienstoutd’abordàexprimermasincèrereconnaissanceà MonsieurleProfesseur
PhilippeKalckpourm’avoirproposédetravaillerauseindes onlaboratoire.Jeleremercie
poura"onfianceu’il%’accordéeainsiueusoutienu’iloujoursporté 0%onndroit.
MadameleProfesseurMyriamMartinom’afaitl’hônneurdeprés iderlejurydecettethèseet
je l’en remercie vivement. Merci pour l’attention toute parti culière qu’elle a portée sur ce
travailotammentneui"oncernees%éthodespectroscopiques.
MonsieurleProfesseurRaffaelloLazzaroniaassumélacharge d’êtrerapporteurdecetravail.
Mercipour’attentionu’il.aportéeinsiuees"onseilsvisés.
MonsieurleProfesseurPhilippeMeunieraprisletempsdejugercemémoireensaqualitéde
rapporteur,jeleremerciepoursonexamenméticuleuxdumanuscrite tpoursesremarquessi
éclairées.
Monsieur le Directeur Marc Taillefer a accepté d’examiner ce travail. Je le remercie pour
l’intérêtu’ilpporté0"esravauxetpouresemarquespertinent es.
Je remercie chaleureusement Madame Martine Urrutigoïty pour l ’engagement dont elle a
toujoursfaitpreuveàmonégard,poursesnombreusesetsiimporta ntesqualitéshumaines.
Elle m’a appris la précision des mots et m’a donné de précieux conseils pour orienter
judicieusement%esecherches.
J’adressemessincèresremerciementsàMadameOdileDechyCabaretquiaétémadirectrice
dethèse etquia joué unrôledetout premier plan dansl’aboutis sementdecetravail.Son
apportinestimableaétéunesourced’enrichissementsàtoutégard.Jeformuletousmesvœux
deéussite'uandapoursuiteuprojetueousvons nitié.
UngrandmerciàMadameFrançoiseBenoît9VicaletàMonsieurD avidOlagnierpouravoir
permisd’ouvrircestravauxauchampdel’expertisebiologique,m ercipourleurcollaboration
etpourl’intérêtu’ilsntporté0os%olécules.eeurexprime marèsprofonderatitude.
Sansceuxqui,durantcesannéesm’ontaccompagnédanscetravail,cett ethèsen’auraitpas
été"eu’ellestujourd’hui.
Jesouhaiteetoutcœurunebonnecontinuationceprojetscientifique,p oursuiviparlathèse
d’Ariadnaàquij’adresseous%esncouragements.
Merci à Alice avec qui j’ai partagé bureau, schlenks, heurs et malheurs de la vie, bref
beaucoupe"omplicitéet"etoujoursansabonneumeur!
Mes remerciements s’adressent également à tous les membres du laboratoire que j’ai pû
cotoyer: Hanh, Fred, Régis, Nicolas, Abder du côté des anciens doctorant s, Julien,
Amandine, Delphine,Laura pourlesnouvellesrecrues.Merciaussi p ourleurgentillesseet
leur sympathie à Philippe S., Carole, Guillaume, Alain, Marie9 No, Martine K., et Brigitte.
Tousntpermise"ontribuer0neambiance"haleureusetagréable,erc i0tous.
J’aieud’autrepartbeaucoupdeplaisiràencadrerdeprè soudeloinlesdifférentsstagiaires
qui sont venus souvent plein d’enthousiasmes apporter leur contribution à ce projet. Je
remercie et adresse toute mon amitié à Jochen, Magali, Kevin, ai nsi qu’Emilie et William
dontjealuetncourageesmbitions,bonne"ontinuationl’A7
15Pages liminaires
Remerciements

Jen’oubliederemercierSylvia,MaxetEricM.pourleursouri reetleurdisponibilité.J’ai
également pucompter surl’aidede MartineLacosteetsonéquip e. Jesalue leurefficacité,
leurttention,eurensde’écoutetoutcelaavecutant’empat hie.
Beaucoup de sympathie aussi envers les membres du bureau du prés ident, envers Gilles
Boucher notre secrétaire général, et bien sûr Gilbert Casamat ta notre Président qui m’ont
témoigné de la confiance dans mes activités administratives. J e leur témoigne ici toute ma
reconnaissancet%onmitié.
Un vif merci à Robert Martino, directeur de l’école doctorale de chimie, qui a toujours su
m’écouter avec une oreille amicale et distiller ses conseils avisés. Sa grande empathie me
laissenouveniresplusgréables.
JesouhaiteexprimermagratitudeenversRobertMartinezdel’agenceProgressquiaudelà
desesformationsauprèsdesdoctorantsm’aéclairésurdesaspectstransversauxquim’ont
beaucouppporté.eluiexprimeoute%aympathie.
MerciàBéatricequim’aapprisbeaucoupdanslesdomainesdelarecherchedocumentaireet
delaveillescientifique,etquim’afacilitédenombreusesdémarches,mercipoursonamitié
etesiscussionsnrichissantes.
Charlotte,Nathalie,EricL.représentantsrespectifs(et desplushonorablescelavas’endire)
delacomptabilité,deladirectionetdelaGRHontbeaucoupcomptépourmoi.Mercipour
leurmitié,leuroutientosiscussions0bâtonsompusutour’unafé9phil o.
J’ai eu le plaisir de partager la motivation, l’enthousiasme e t la camaraderie de plusieurs
«oconutsS#Bertrand,Caro,Matthieu,Pauline,Pierredel’équipede sinpthèse(association
desoctorantse’INPT)iennentneplacetouteparticulièreà%es eux.
Merci à mes amis proches, Céline Caubel, Christelle, Christ el & JeanPhi, Céline Geneau
(Sbartaï),etValériequim’ontencouragéaucoursdecesannée s.Leursoutienaétédesplus
importants.
Jevoudraisfinirenremerciantprofondémentmesproches,enpremie rlieumesparentsqui
ontétéàlafoismesréalisateurs,producteurs,motivateurse tcadreurs,maisquim’ontlaissé
lescénario,merciàeuxindéfectiblement,merciàmonfrère poursonsoutieninconditionnel
etmerciaussiàoutemafamilleainsiqueceuxquim’ontaccompagnéjusqu’àmasoutenance
etnfin,bienûr,erci0Frédéric.
Mercitoutsimplement’avoirtéousàte%eonnerjourprèsjourut ant’amour.

Leeilleuramie4erci5st4eaucoup.
Michel2outhot.


17Pages liminaires
Lexique

Lexique
Abréviations6suelles
Analytiques
GCU"hromatographienphaseazeuse6gas"hromatography)
GC9MSU"hromatographienphaseazeuse"ouplée0npectromètree%ass e
HPLCU"hromatographieiquideautepression
IRU nfrarouge
RMNUésonance%agnétiqueucléaire
s#ingulet
doublet
ddoubletdédoublé
t#riplet
m#multiplet
Produits

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