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erlen vials vials
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Notre groupe de recherche est un chef de file dans le domaine de la synthèse stéréosélective des composés organiques. Nos travaux sur la cyclopropanation asymétrique basés sur les auxiliaires chiraux et les réactifs nouveaux a déjà suscité un intérêt considérable. La « cyclopropanation asymétrique de Charette » des alcools allyliques est désormais une méthode couramment utilisée par les chercheurs en chimie de synthèse. Nous avons aussi découvert des façons innovatrices, sur le plan conceptuel, de réaliser des catalyses et des réactions, avec d'importantes applications dans les synthèses d'amines chirales et de dérivés hétérocycliques.


Résumé de notre recherche



Le règne vivant est principalement composé de molécules organiques simples qui se retrouvent autant chez les végétaux que chez les êtres humains. Ces chefs-d'œuvre d'architecture tridimensionnelle jouent un rôle clé dans les organismes vivants et sont le point de mire des industries pharmaceutiques et agrochimiques. De plus, ces molécules se retrouvent à la base des polymères et des nanostructures.

La science de la synthèse organique vise donc le développement de nouveaux moyens économiques pour former ces précieuses entités de base dont les architectures tridimensionnelles sont spécifiques et plus diversifiées. Récemment, les chercheurs ont concentré leurs efforts pour élaborer des méthodes sans danger pour l'environnement qui permettraient d'optimiser les techniques actuelles de synthèse de ces petits motifs structuraux.

Malgré les découvertes capitales réalisées dans le domaine au cours des dernières décennies, il reste beaucoup de progrès à faire sous plusieurs aspects. En l'occurrence, il est impossible de synthétiser efficacement tout ce que nous désirons, et la synthèse de molécules très complexes est fastidieuse. De toute évidence, il semble impératif de trouver des méthodes de synthèse plus puissantes et plus générales.

Ainsi, notre programme de recherche vise principalement à développer de nouvelles méthodes de synthèse de composés organiques par le contrôle rigoureux de leur architecture tridimensionnelle. Il s'agit là d'un objectif de taille étant donné que les atomes à l'intérieur d'une molécule, bien qu'ayant la même connectivité, diffèrent simplement par leurs positions relatives dans l'espace. Nous développons des « réactions organiques » qui constituent des outils pour l'assemblage tridimensionnel des différentes fonctionnalités utilisées.

Notre objectif premier est le design et l'élaboration de nouveaux outils (réactifs et ligands) qui tirent profit de l'ensemble du tableau périodique des éléments afin d'effectuer une transformation chimique donnée avec un stéréocontrôle total.

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Par exemple, nous étudions des voies nouvelles et efficaces pour former les dihydropyridines, qui peuvent ensuite être converties en pipéridines disubstituées (des composés bioactifs importants). La réaction de cyclopropanation énantiosélective est un autre volet important de notre recherche, car cette fonctionnalité se retrouve fréquemment dans la synthèse de produits naturels et le design de médicaments. De même, nous sommes grandement intéressés par la synthèse d'acides aminés non naturels, de dihydropyrroles et d'autres composés hétérocycliques utilisant des méthodes catalytiques asymétriques efficaces.

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Finalement, la synthèse des produits naturels complexes est aussi à l'étude, car ces derniers constituent le moyen ultime de tester l'efficacité de nouvelles méthodologies de synthèse.

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Thèmes spécifiques



Mots clés : énantiomères; catalyse asymétrique; piperidines; amines; cyclopropanes; acides aminés; ligands chiraux.

La majorité des molécules importantes que l'on retrouve dans la nature (enzymes, protéines, ARN, ADN, etc.) sont de type chirales, c'est-à-dire qu'elles sont l'image miroir l'une de l'autre tout en n'étant pas superposables. Or, la synthèse sélective de ces composés pose le plus grand défi aux chimistes du fait de la similarité inhérente entre les différentes structures moléculaires. D'habitude, quand une molécule chirale est synthétisée en laboratoire, elle contient toujours une combinaison des deux formes à parts égales, l'une pouvant être bénéfique pour la santé alors que l'autre peut être dommageable. Nous nous intéressons au développement des nouveaux réactifs chiraux et, ultimement, des catalyseurs chiraux pour la synthèse efficace de nouveaux médicaments chiraux sous forme d'un seul énantiomère. La technique utilisée s'appelle la « catalyse asymétrique » et elle est extrêmement efficace pour la formation d'un énantiomère, bien qu'elle soit encore très peu utilisée.

La présente Chaire industrielle vise à développer des méthodes innovatrices pour la synthèse de dérivés azotés dont la structure est diverse et complexe. Nous cherchons à créer de nouvelles réactions en nous penchant sur le design de ligands nouveaux sur le plan conceptuel ainsi que sur la catalyse asymétrique. Il est primordial non seulement d'améliorer la synthèse de classes de composés déjà bien établies, mais aussi de mettre au jour des méthodes inédites qui ouvriront la voie à de nouvelles structures complexes.

La présente Chaire du Canada est principalement axée sur la synthèse stéréosélective de nouveaux composés organiques et potentiellement bioactifs à l'aide de nouvelles méthodes catalytiques (c'est-à-dire qui accélèrent le processus et le rendent beaucoup plus efficace). Ces méthodes devraient offrir des avantages importants dans plusieurs domaines, particulièrement la médecine. Nous élaborons de nouveaux outils visant à accélérer la synthèse des médicaments en vue de produire de nouvelles molécules chirales bénéfiques pour la santé. La plupart des médicaments sont faits de molécules chirales, qui sont des intermédiaires esentiels à la fabrication de nombreux nouveaux produits en sciences pharmaceutiques, en sciences agrochimiques, en biologie, en sciences de l'alimentation et en sciences des matériaux.

Notre programme de recherche vise également à développer des méthodes innovatrices et efficaces pour la synthèse stéréosélective de composés à base de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote (régio-, chimio-, énantio- et diastéréosélective). Les méthodes proposées sont sélectives de telle sorte que les produits dérivés correspondants qui pourraient être formés par une réaction donnée sont formés en quantité importante. Pour arriver à ce but, nous devons élaborer des outils (réactifs) plus efficaces pour contrôler la spécificité d'une transformation chimique. Concevoir de nouvelles méthodes qui permettront d'obtenir des produits complexes et énantiopurs est certes un défi de taille. C'est pourquoi nous déployons nos efforts à développer de nouveaux catalyseurs pour la formation de cyclopropanes de même que pour la synthèse d'amines et d'importants pharmacophores. Les nouvelles méthodes seront mises en pratique pour la synthèse de produits naturels.



Nos réalisations majeures à ce jour



  • Élaboration de l'une des meilleures méthodes pour la cyclopropanation asymétrique des alcools allyliques, en utilisant un ligand dioxaborolane dérivé de l'acide tartarique. Cette méthodologie a été exploitée par les chimistes à maintes reprises, tant en milieu universitaire qu'industriel. Le ligand chiral est à présent en vente commerciale. Cette méthode a permis la synthèses concise de divers produits naturels, y compris le U-106305, un nouveau poly(cyclopropane).
  • Démonstration univoque de la caractérisation spectroscopique et structurale des réactifs classiques du carbénoïde de zinc (Simmons-Smith, Wittig). Ces travaux ont su répondre à beaucoup d'interrogations sur la nature de ces réactifs, sujet controversé depuis longtemps.
  • Développement de carbénoïdes de zinc nouveaux et plus efficaces pour la cyclopropanation des alcènes non fonctionalisés dérivés de l'acide phénolique et phosphorique ainsi que des groupes acyloxyméthylés. Cette stratégie a permis de publier l'une des méthodes les plus efficaces pour la cyclopropanation des alcènes non fonctionnalisés.
  • Étude de la préparation et de la réactivité des carbénoïdes gem-dizinciques, qui sont de nouveaux réactifs pour la synthèse des cyclopropanes polysubstitués. De nouvelles conditions pour le couplage des composés cyclopropylzinciques ont aussi été développées.
  • Nouvelles méthodes pour la synthèse extrêmement efficace des pipéridines chirales, à partir de pyridines et de pyridines substituées. Ces travaux sont basés sur la formation novatrice des imidates de pyridinium au moyen de simples amides et de l'anhydride triflique, puis de l'addition nucléophilique des réactifs de Grignard. La méthodologie offre une voie rapide et concise pour la formation de pipéridines chirales substituées à partir de produits de départ peu coûteux et déjà en vente sur le marché.
  • Nouvelles méthodes pour la synthèse extrêmement efficace des amines chirales par l'addition nucléophilique des réactifs diorganozinciques N-phosphinoylimines. Ces travaux ont aussi mené à la découverte d'un nouveau ligand diphosphine monoxydé qui possède des propriétés exceptionnelles.
  • Nouveaux supports pour la synthèse parallèle des molécules à l'aide de nouveaux groupes basés sur des sels de phosponium contrôlant la solubilité. Cette stratégie innovatrice a été utilisées pour la préparation des réactifs, des catalyseurs ou des épurateurs sur supports de sels de phosphonium. Le procédé a été breveté et démontre un énorme potentiel d'application pour l'industrie.