Synthèse et extraction orientés vers la diversité et la complexité 

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Le concept de synthèse orientée vers la diversité et la complexité est devenue un axe de recherche majeur, à la fois pour la conception de chimiothèques et pour le développement de molécules plus variées, couvrant des espaces chimiques inexplorés. Le projet se donne ainsi pour ambition de concevoir des structures complexes inspirées des produits naturels, de créer de la complexité et de la diversité à partir de molécules simples, et d'établir de nouvelles approches de synthèse. Trois stratégies principales sont mises en œuvre pour permettre la génération rapide de molécules complexes. En appui, une chimiothèque est constituée au laboratoire, rassemblant les molécules issues des projets de recherche, et de celui-ci en particulier.

La reproduction de la complexité des produits naturels est tout d'abord un défi constant et crucial en synthèse, étant donnée la variété des structures qu'ils adoptent et les activités biologiques qu'ils présentent. Nous nous proposons donc de développer de nouvelles approches pour le contrôle de la stéréochimie dans le cadre de la synthèse des produits naturels. Dans ce contexte, de nouvelles méthodes utilisant des cycloadditions asymétriques et la réactivité des amino-nitriles sont élaborées, avec en ligne de mire la production d'alcaloïdes bicycliques présentant des activités neurologiques (axe « Reproduction de la complexité des produits naturels »).

Ensuite, la possibilité de produire des intermédiaires réactifs à partir de matériaux simples, capables de générer des composés combinatoires énantiopurs aux structures complexes en une seule étape, est particulièrement recherchée. Des réactions « tandem » multicomposés et/ou en cascade sont donc développées. En particulier, l'utilisation de phénol comme point de départ pour des réactions en cascade, le développement d'approches organocatalysées énantiosélectives pour la production d'hétérocycles sans métaux, et la synthèse d'indolizines constituent d'importants sujets de recherche (axe « Génération de diversité/complexité à partir de composés simples »).

Enfin, les extraits naturels bruts peuvent être vus comme des chimiothèques naturelles contenant un grand nombre de molécules très variées, inconnues pour la plupart. L'approche métabolomique est aussi utilisée sur les plantes (Workflow4Metabolomcs et le logiciel Metgem). L'altération in situ d'extraits avec des méthodes de synthèse organique peut ainsi ouvrir une nouvelle voie vers une combinaison sans précédent des espaces chimiques naturel et synthétique, incluant une amélioration des propriété « drug-like » et/ou une incorporation de fragments d'intérêt pour une activité biologique donnée. L'utilisation du support solide constitue un outil crucial pour la modification et l'isolement des composés issues de ces extraits chimiquement altérés (axe « Combinaison des espaces chimiques naturel et synthétique »).

Benjamin BOUCHERLE, Philippe DELAIR, Marine PEUCHMAUR, Cécile VANHAVERBEKE, Yung-Sing WONG

Mots-clés : Produits naturels bioactifs, Synthèse totale, Extraction, Phytochimie, Médecine traditionnelle, Flavonoïdes, Alcaloïdes, Hétérocycles

Publications

  • Article • Does phytochemical diversity of wild plants as Erythrophleum genus correlate with geographical origin? [Full paper ]

    Cédric Delporte *, Nausicaa Noret, Cécile Vanhaverbeke, Olivier J. Hardy, Jean-François Martin, Marie Tremblay-Franco, David Touboul, Anais Gorel, Marie Faes, Caroline Stévigny, Pierre Van Antwerpen, Florence Souard

    Molecules 2021, 26(6), 1668

  • Article • Phytochemical and Biological Investigation of Helianthemum nummularium, a High-Altitude Growing Alpine Plant Overrepresented in Ungulates Diets [Full paper ]

    M Agostini, I Hininger-Favier‡, L Marcourt‡, B Boucherle‡, B Gao, B M Hybertson, S K Bose, J M McCord, A Millery, M Rome, E Ferreira Queiroz, J-L Wolfender , C Gallet, A Boumendjel

  • Article • A One-Pot Synthesis of Highly Functionalized Purines [Full paper ]

    R. Zelli, W. Zeinyeh, R. Haudecoeur, J. Alliot, B. Boucherle, I. Callebaut, J.-L. Decout

    Org. Lett. 19, 2017, 23, 6360-6363