Thèse Formation de Cyclopenténones par Réarrangement Piancatelli H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : Institut de Chimie des Substances Naturelles
Direction de la thèse : Jean-François BETZER ORCID 0000000321822639
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59

Les cyclopenténones (CP) sont des briques moléculaires fondamentales pour la synthèse de nombreuses molécules bioactives. Ces composés peuvent être des intermédiaires clés dans la synthèse de molécules plus complexe, mais aussi l'unité CP représente elle-même un motif structural présent dans de nombreux composés bioactifs. Pour ces raisons, un certain nombre de méthodologies synthétiques ont été développées, y compris des processus asymétriques, tels que la réaction de Pauson-Khand, les cyclisations de Nazarov, les réactions organocatalysées et autres.[1] Cependant, de nouvelles méthodologies synthétiques qui impliquent à la fois 1) des méthodes catalytiques et 2) l'utilisation de matières premières biosourcées dérivées de la biomasse sont primordiales. Ce projet vise à relever ces deux défis.
Dans le domaine de la transformation de la biomasse, la production de 5-hydroxyméthylfurfural (HMF), en tant que substitut durable et polyvalent de produit pétrochimique, est l'une des voies les plus prometteuses.[2] Le HMF est considéré comme l'un des 14 principaux composés bio-sourcés répertoriés par le ministère américain de l'énergie.[3] Il est généralement obtenu à partir d'hexoses par déshydratation, et peut être efficacement transformé en une grande variété de composés par des processus d'oxydation ou de réduction[4].
Récemment, nous avons décrit une méthode synthétique efficace de cyclopenténones (CP) à partir de HMF, par une procédure en deux étapes. Tout d'abord, le HMF est traité par un réactif de Grignard pour réaliser une réaction d'addition-1,2 sur la partie aldéhyde, sans protection du groupe hydroxyméthyle, pour conduire à un FDC (furan-2,5-dicarbinol). Ensuite, un réarrangement de Piancatelli, catalysé par un métal, sur ces FDC non-symétriques conduit à la formation des CP cibles de manière régio- et diastéréosélective.[5]
Les objectifs de ce projet de thèse consisteront à :
développer cette méthodologie, y compris des versions asymétriques catalytiques,
d'étendre cette méthodologie à des substrats polyfonctionnels afin de démontrer le potentiel de synthèse de cette séquence (le groupement R sera introduit dans des conditions douces via des réactions métallo-catalysées),
d'appliquer cette méthodologie à la synthèse de composés amino-CP à forte valeur ajoutée via des réarrangements de Piancatelli de type aza et/ou en utilisant des substrats azotés dans le cadre du réarrangement de Piancatelli pour la préparation de amino-CP et de di-amino-CP.

Le travail sera réalisé à l'ICSN (Institut de Chimie des Substances Naturelles), dans le département de Synthèse Organique et Méthodes Catalytique (SOMC) et plus précisément au sein du groupe Chimie du Phosphore et catalyse : https://icsn.cnrs.fr/recherche/SOMC/CPC. Les activités du laboratoire sont centrées autour du développement de nouveaux outils pour la catalyse, du développement de nouvelles méthodologies synthétiques ainsi que leurs applications synthétiques.
Le candidat bénéficiera d'un environnement scientifique soutenu. Au-delà de l'animation de notre groupe de recherche, le doctorant va réaliser sa thèse au sein de l'ICSN, un institut dynamique qui organise de nombreux séminaires et événements : cycle de conférence hebdomadaire, séminaire bibbliographique, présentation de mi-thèse, symposium ICSN, journée des anciens de l'ICSN,

Récemment, nous avons décrit une méthode synthétique efficace cyclopenténones (CP) à partir de HMF, par une procédure en deux étapes et impliquant un réarrangement de Piancatelli. Les objectifs de ce projet de thèse consisteront à :
développer cette méthodologie, y compris des versions asymétrique catalytique,
d'étendre cette méthodologie à des substrats polyfonctionnels afin de démontrer le potentiel de synthèse de cette séquence,
d'appliquer cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopenténone d'intérêt, notamment des cyclopenténones portant des fonctions azotées.

Les approches synthétiques des substrats organiques à étudier feront appel à des réactions qui sont maitrisés au laboratoire. Des optimisations et ajustements des conditions réactionnelles seront à réaliser selon la nature du substrat étudié.
Afin d'étudier finement le processus chimique du réarrangement de Piancatelli étudié, de nombreux outils analytiques seront mis en oeuvre. Ces études fines permettront au candidat d'approfondir ses connaissances dans un domaine plus fondamental de la chimie organique (étude de mécanismes réactionnel, modélisation moléculaire, ...). Aussi, ces études impliqueront un grand nombre d'analyses, permettant également au candidat d'acquérir des compétences en chimie analytique : RMN hauts champs, LC et HPLC, spectrométrie de masse et HRMS, IR, cristallographie,