Sommaire de notre recherche

La catalyse avec les métaux de transition et les enzymes a longtemps dominé le champ de la catalyse asymétrique. Cependant, une approche alternative a émergé ces dernières années: l'organocatalyse. Les organocatalyseurs peuvent être définis comme étant de petites molécules organiques (sans métaux) pouvant catalyser des réactions de façon asymétrique. Plusieurs raisons expliquent l'enthousiasme généré par cette classe de catalyseurs; ils sont normalement stables, faciles d'accès, peu dispendieux, et non toxiques. Aussi, leur mécanisme d'action catalytique est souvent différent de celui des métaux de transition et se rapproche davantage de celui des enzymes. De plus, plusieurs transformations asymétriques qui se sont avérées difficiles par des approches traditionnelles ont été accomplies avec succès grâce aux organocatalyseurs.

Catalyse avec les carbènes N-hétérocycliques

Nous avons récemment développé une nouvelle réaction d'expansion de cycle des oxa- et azacycloalkane-2-carboxaldéhydes donnant accès aux lactones et aux lactames avec d'excellents rendements. Une variété d'hétérocycles fonctionalisés à 5, 6, ou 7 membres peuvent être obtenus. Ces réactions sont très sensibles aux changements de nature électronique sur le carbène catalytique. Nous sommes présentement en train d'étudier les détails mécanistiques de ces réactions qui, à notre avis, impliquent des liens hydrogène dans l'étape lente.

Wang, L.; Thai, K.; Gravel, M. "NHC-Catalyzed Ring Expansion of Oxacycloalkane-2-Carboxaldehydes: A Versatile Synthesis of Lactones", Org. Lett. 2009, 11, 891-893. doi copie gratuite
Thai, K.; Wang, L.; Dudding, T.; Bilodeau, F.; Gravel, M. "NHC-Catalyzed Intramolecular Redox Amidation for the Synthesis of Functionalized Lactams", Org. Lett. 2010, 12, 5708-5711. doi copie gratuite

La réaction de Stetter consiste en une addition conjuguée de type umpolung d'un aldéhyde sur un accepteur de Michael. Bien que cette réaction ait été découverte au début des années '70, elle n'a trouvé que peu d'applications en synthèse organique. Un aspect intéressant du mécanisme postulé est la présence d'un énolate comme intermédiaire. Nous avons récemment découvert que cet intermédiaire peut être utilisé de façon productive dans les réactions en domino, comme la synthèse de dérivés d'indanes trisubstitués et de bis spiro-indanes. Nous sommes présentement en train d'explorer d'autres applications en domino des réactions catalysées par les carbènes ainsi que des versions énantiosélectives de ces réactions.

Sánchez-Larios, E.; Gravel, M. "Diastereoselective Synthesis of Indanes via a Domino Stetter-Michael Reaction", J. Org. Chem. 2009, 74, 7536-7539. doi copie gratuite

Sánchez-Larios, E.; Holmes, J. M.; Daschner, C. L.; Gravel, M. "NHC-Catalyzed Spiro Bis-Indane Formation via Domino Stetter-Aldol-Michael and Stetter-Aldol-Aldol Reactions", Org. Lett. 2010, 12, 5772-5775. doi copie gratuite
Sánchez-Larios, E.; Holmes, J. M.; Daschner, C. L.; Gravel, M. "Synthesis of Spiro Bis-Indanes via Domino Stetter-Aldol-Michael and Stetter-Aldol-Aldol Reactions: Scope and Limitations", Synthesis 2011, 1896-1904. (invited article) doi

Catalyse par liens hydrogène

Les liens hydrogène n'ont été que récemment reconnus comme une source utile d'activation pour une variété d'électrophiles. La famille la plus populaire de catalyseurs appartenant à cette classe est représentée par les thiourées. Malgré de nombreuses utilisations des thiourées en catalyse, d'importants obstacles limitent leur utilisation en synthèse organique. En principe, plusieurs de ces obstacles pourraient être franchis par la formation de liens hydrogènes plus forts. Nous explorons présentement de nouvelles classes de catalyseurs par liens hydrogène qui rendra ce type de catalyse plus utile en synthèse organique.

Thai, K.; Gravel, M. "Design, Synthesis, and Application of Chiral Electron-Poor Guanidines as Hydrogen-Bonding Catalysts for the Michael Reaction", Tetrahedron: Asymmetry 2010, 21, 751-755. doi
Thai, K.; Clement, C. W.; Gravel, M. "A Simple One-Pot Synthesis of Triflyl Guanidines: Access to Highly Substituted Electron-Poor Guanidines", Tetrahedron Lett. 2009, 50, 6540-6542. doi

Réactions de Diels-Alder

La réaction de Diels-Alder joue un rôle central en synthèse organique. Parmi ses caractéristiques remarquables, on retrouve son pouvoir de créer jusqu'à quatre centres stéréogéniques en une seule étape. Une grande variété d'acides de Lewis chiraux ont été développés pour cette réaction vénérable, mais plusieurs limitations importantes sont encore présentes. Une approche complémentaire à la catalyse des réactions de Diels-Alder se retrouve dans l'activation du diène par des bases de Lewis. Nous avons exploré différents groupements fonctionnels (FG) qui peuvent servir de point d'attache pour les bases de Lewis.

Nous avons récemment dévelopé une nouvelle classe de diènes hautement réactifs, les 1-alkylthio-3-silyloxybutadiènes. Une voie de synthèse pratique pour ces substrats a été démontrée à partir de réactifs aisément disponibles. Ces diènes réagissent dans les réactions de Diels-Alder intermoléculaires même à température ambiante de façon hautement régio- et endo sélective.

Holmes, J. M.; Albert, A. L.; Gravel, M. "Practical Synthesis and Highly Diastereoselective Diels-Alder Reactions of 1-Alkylthio-3-silyloxybutadienes", J. Org. Chem. 2009, 74, 6406-6409. doi copie gratuite