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1 - VERS DES PROCÉDÉS DE SYNTHÈSE PLUS RESPECTUEUX DE L’ENVIRONNEMENT

2 - VALORISATION DU LIMONÈNE ET D’AUTRES TERPÈNES PAR ACTIVATION C–H PALLADOCATALYSÉE

3 - POSTFONCTIONNALISATION : MISE AU POINT D’UN COUPLAGE DE SONOGASHIRA EN MILIEU MICELLAIRE

4 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

5 - GLOSSAIRE

RECHERCHE ET INNOVATION | Réf : RE204 v1

Postfonctionnalisation : mise au point d’un couplage de Sonogashira en milieu micellaire
Valorisation du limonène par activation C–H

Auteur(s) : Marco DI MATTEO, Giovanni POLI, Alexandre PRADAL

Date de publication : 10 août 2025 | Read in English

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RÉSUMÉ

A cause du réchauffement climatique et en particulier de l’excès de dioxyde de carbone produit par les activités humaines, il devient urgent de trouver des solutions de remplacement des ressources fossiles pour la synthèse organique. Cet article traite de l’utilisation d’hydrocarbures biosourcés, les terpènes, comme source de carbone renouvelable. Il y est question du développement d’une réaction d’activation C–H et plus particulièrement d’un couplage croisé déshydrogénant entre un terpène et un alcène pauvre en électrons par catalyse au palladium. Une étude mécanistique et une application de cette transformation en catalyse micellaire est ensuite dévoilée.

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Auteur(s)

  • Marco DI MATTEO : Docteur de Sorbonne Université - Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM, UMR 8232), CNRS - Sorbonne Université, Paris, France - Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ) - Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), Tarragone, Espagne

  • Giovanni POLI : Professeur des universités - Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM, UMR 8232), CNRS - Sorbonne Université, Paris, France - Research Institute for Medicines (iMed ULisboa), Faculty of Pharmacy - Universidade de Lisboa, Lisbonne, Portugal

  • Alexandre PRADAL : Chargé de recherche CNRS - Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM, UMR 8232), CNRS - Sorbonne Université, Paris, France

INTRODUCTION

Pour répondre à certaines problématiques liées au changement climatique dans le cadre de la synthèse de composés d’intérêt, de nouvelles transformations et l’accès à de nouveaux synthons à partir de la biomasse (source de carbone renouvelable) doivent être développés. Dans la majeure partie des cas, les composés organiques issus de la biomasse sont des molécules fonctionnalisées (oxydées) contrairement aux ressources fossiles qui sont seulement composées d’atomes de carbone et d’hydrogène. Pourtant, il existe une classe de composés biosourcés faisant partie de la famille des hydrocarbures. Ces molécules, les terpènes, sont retrouvées dans le règne végétal (plantes, fruits…) et sont principalement connues pour leurs propriétés olfactives. Néanmoins, elles ne sont que peu utilisées comme ressources renouvelables en synthèse. En particulier, l’un de ces terpènes a attiré notre attention à cause de son abondance et de son faible coût : le limonène dextrogyre ou (+)-limonène. Ce monoterpène, qu’on retrouve principalement dans l’écorce des agrumes, a été utilisé comme brique moléculaire de départ pour le développement d’une réaction de couplage croisé déshydrogénant. Cette transformation, effectuée en présence d’un complexe de palladium, consiste en une activation de la liaison C–H de l’alcène exocyclique du limonène pour former un diène conjugué. Cette étude est complétée par une étude du mécanisme de la réaction ainsi que par une postfonctionnalisation dans laquelle l’un des produits formés est engagé dans une autre réaction de couplage en milieu micellaire et en utilisant de l’eau comme solvant.

Points clés

Domaine : Valorisation de la biomasse, catalyse

Degré de diffusion de la technologie : Émergence

Technologies impliquées : Synthèse organique, catalyse organométallique, activation C–H

Domaines d’application : Chimie organique

Principaux acteurs français :

  • Centres de compétence : IPCM

  • Industriels : Novartis Pharma (Suisse)

Contact : [email protected]

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re204


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3. Postfonctionnalisation : mise au point d’un couplage de Sonogashira en milieu micellaire

Dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe du Dr. Fabrice Gallou à Novartis Pharma en Suisse, un composé issu du couplage entre le (+)-limonène et le p-bromostyrène a été préparé (figure 16) dans les conditions optimisées. À partir de ce dérivé fonctionnalisé et en application de la méthode développée, une réaction de couplage de Sonogashira en milieu micellaire a été mise au point [J 1 190]. La réalisation de transformations catalytiques au sein de micelles présente plusieurs avantages. Le premier réside dans l’emploi d’eau comme solvant principal, ce qui est intéressant pour des raisons économiques et environnementales. Le second concerne la quantité de catalyseur introduite puisque, comme la réaction a lieu en milieu confiné à l’intérieur de la micelle, la charge catalytique peut être réduite sans grande perte d’efficacité. Un dernier avantage réside dans la possibilité de recyclage du catalyseur après traitement.

Les micelles agissent donc comme un réacteur de dimension moléculaire au sein duquel la réaction catalytique a lieu. Les tensioactifs employés sont en général des dérivés du tocophérol (vitamine E) comme le TPGS-750-M, ou bien de la cellulose (figure 17. À l’intérieur des micelles, les réactifs organiques et le catalyseur de palladium peuvent facilement se déplacer dans la cavité lipophile ou à leur interface hydrophile. Ce processus facilite la solubilisation partielle des composés organiques dans la structure supramoléculaire des micelles, ce qui permet...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ANASTAS (P.T.), WARNER (J.C.) -   Green Chemistry : Theory and Practice.  -  Oxford University Press, New York, p. 29-56 (1998).

  • (2) - ANASTAS (P.T.), ZIMMERMAN (J.B.) -   Design through the twelve principles of green engineering.  -  Environ. Sci. Technol., 37, p. 94A-101A (2003).

  • (3) - GROß (J.), GRUNDKE (C.), ROCKER (J.), ARDUENGO III (A.J.), OPATZ (T.) -   Xylochemicals and where to find them.  -  Chem. Commun., 57, p. 9979-9994 (2021).

  • (4) - BREITMAIER (E.) -   Terpenes : Flavors, Fragrances, Pharmaca, Pheromones.  -  Wiley (2006).

  • (5) - BRILL (Z.G.), CONDAKES (M.L.), TING (C.P.), MAIMONE (T.J.) -   Navigating the chiral pool in the total synthesis of complex terpene natural products.  -  Chem. Rev., 117, p. 11753-11795 (2017).

  • (6) - ARIBI-ZOUIOUECHE (L.) -   Le limonène...

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1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

Collaborative Innovative Training Network (ITN) on C–H activation – Consortium “C–H Activation for Industrial Renewal (CHAIR)” :

http://www.chair-itn.eu

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