A Candida rugosa lipase immobilized on polypropylene powder was employed as the biocatalyst for the enantioselective hydrolysis of (R, S)-suprofen 2,2,2-trifluorothioester in cyclohexane, in which ...trioctylamine was added as the catalyst to perform in situ racemization of the remaining (R)-thioester. A hollow-fiber membrane was also integrated with the dynamic kinetic resolution process in order to continuously extract the desired (S)-suprofen into an aqueous solution containing NaOH. A kinetic model for the whole process (operating in batch and feed-batch modes) was developed, in which enzymatic hydrolysis and deactivation, lipase activation, racemization and non-enantioselective hydrolysis of the substrate by trioctylamine, and reactive extraction of (R)- and (S)-suprofen into the aqueous phase in the membrane were considered. Theoretical predictions from the model for the time-course variations of substrate and product concentrations in each phase were compared with experimental data.
L'oxydation de Baeyer-Villiger (BV) par voie enzymatique est une méthode efficace pour obtenir de lactones sous forme énantiomériquement pure. Les Baeyer-Villiger Monooxygénases (BVMO) sont ainsi ...capables d'oxyder de nombreux substrats avec une stéréospécificité remarquable.Nous avons recherché de nouvelles enzymes dans le génome de deux souches appartenant au genre Acinetobacter, A. baylyi ADP1 et A. baumannii AYE. Six gènes ont été clonés dans E. coli. Leur profil de substrat a été étudié en utilisant des cellules entières de ce microorganisme recombinant comme biocatalyseur. Quatre enzymes ont montré une spécificité de substrat similaire, avec une préférence pour les petites cétones cycliques et pour les substituants aryliques. Une de ces enzymes a permis le Dédoublement Cinétique Parallèle Régiodivergent d'une bicyclohepténone et la désymétrisation de cyclobutanones benzyliques avec, dans chaque cas, une énantiosélectivité intéressante car conduisant à des énantiomères rarement obtenus par réaction de BV enzymatique.Dans une seconde partie, des Dédoublements Cinétiques Dynamiques, associant réaction de BV enzymatique et racémisation in situ ont été réalisés avec des cellules entières d'E. coli produisant la Cyclohexanone Monooxygenase (CHMO) issue d'A. calcoaceticus. La racémisation de cyclohexanones α-substituées, habituellement difficilement racémisables, a été assurée par l'emploi de solutions tampons à base de sels de phosphate ou de glycine. Les -caprolactones correspondantes ont été isolées sous forme d'esters méthyliques hydroxylés quasi énantiopurs avec des rendements compris entre 70 et 80%.
Enzyme-mediated Baeyer-Villiger oxidation is nowadays largely recognized as an efficient method to obtain highly optically active lactones. An increasing number of Baeyer-Villiger Monooxygenases from various sources has been found to oxidize a large range of substrates with a good to excellent stereospecificity.Firstly, in order to enlarge the scope of these biotransformations, the genome of two strains of the Acinetobacter genus, A.baylyi ADP1 and A.baumannii AYE was explored. Six genes were expressed in E. coli and the substrate profile of each enzyme was studied using whole cell biotransformations. Four enzymes showed close substrate specificity with a preference for small cyclic ketones and for arylic substituents. Interestingly, one enzyme led to a Kinetic Parallel Regiodivergent Resolution of a bicycloheptenone and desymmetrisation of benzylic cyclobutanones in an enantiocomplementary manner when compared to the most of already known enzymes.The second part of this work describes the implementation of Dynamic Kinetic Resolution processes combining enzymatic BV oxidation and in situ racemization of α-substituted cyclohexanones to afford corresponding lactones in more than 50% yield. Cyclohexanone Monooxygenase (CHMO) from another Acinetobacter strain, A. calcoaceticus, was selected and the reactions were carried out with whole cells of producing CHMO E. coli strain. The racemization of α-substituted cyclohexanones, usually slowly racemized under basic conditions, was ensured by the use of containing phosphate salts or glycine buffer solutions. Several corresponding -caprolactones were isolated after methylation as enantiopure hydroxy methyl esters in 70-80% yield.
Ammoniolysis of
d,
l-phenylglycine methyl ester catalysed by
Candida antarctica B lipase (Novozym 435) gave
d-phenylglycine amide with 78% ee at 47% conversion. The combination of this reaction with ...racemisation of the unconverted ester in a single step was investigated. Pyridoxal and salicylaldehyde efficiently catalysed the racemisation of the ester. Because the solubility of the amide was low under the reactions conditions, its racemisation was slow. In-process racemisation of the reactant gave
d-phenylglycine amide with 73% ee at 85% conversion.
Le portentol est un polypropionate qui possède une structure spirocyclique très originale. Cette molécule, dont il n'existe encore aucune synthèse totale, a été isolée du lichen Rocella portentosa à ...la fin des années 1960. Dans le but d'accéder au squelette du portentol, nous avons développé une méthodologie visant à synthétiser des spirotétrahydropyranes fonctionnalisés via une cyclisation de Prins. Au cours de ce travail, un phénomène de dédoublement cinétique dynamique a aussi été mis en évidence. La stachybotrine C, isolée à partir de la bactérie Stachybotrys parvispora, possède des propriétés neurotrophiques et neuroprotectrices très intéressantes. Deux voies de synthèse ont été envisagées pour préparer ce produit naturel. La première voie repose sur une réaction d'hydroarylation d'un éther propargylique catalysée à l'or, suivie d'une oxydation régiosélective du chromène résultant. La seconde voie fait intervenir une étape clé d'époxydation/cyclisation d'un alkénylphénol obtenu suite à un réarrangement de Claisen. Ces travaux nous ont permis d'accomplir la synthèse totale de la stachybotrine C, de réviser sa structure et de déterminer sa configuration absolue.
Portentol is a polypropionate with an unusual spirocylic structure. This natural product, which has never been synthesized, has been isolated from the lichen Rocella portentosa. To access the spiranic moiety of the portentol, we have developed a methodology to synthesize spirotetrahydropyranes through a Prins cyclization. Through the study of the scope of this reaction, an usual dynamic kinetic resolution has been highlighted. Stachybotrin C, isolated from the bacteria Stachybotrys parvispora, exhibits interesting neuritogenic and neuroprotective properties. To prepare this natural product, two synthetic routes have been investigated. The first one is based on a gold-catalyzed hydroarylation of a propargyllic ether followed by a regioselective oxidation of the resulting chromene. The second pathway involves as a key step an epoxydation/cyclisation of a phenol prepared via a Claisen rearrangment. We accomplished the synthesis of stachybotrin C, revised its structure and established its absolute configuration.
The use of unnatural amino acids, particularly synthetic α-amino acids, for modern drug discovery research requires the availability of enantiomerically pure isomers. Starting from a racemate, one ...single enantiomer can be obtained using a deracemization process. The two more common strategies of deracemization are those obtained by stereoinversion and by dynamic kinetic resolution. Both techniques will be here described using as a substrate the D,L-3-(2-naphthyl)-alanine, a non-natural amino acid: the first one employing a multi-enzymatic redox system, the second one combining an hydrolytic enzyme together with a base-catalyzed substrate racemization. In both cases, the final product, L-3-(2-naphthyl)alanine, is recovered with good yield and excellent enantiomeric excess.
Les travaux présentés dans ce mémoire décrivent une nouvelle voie de synthèse d'aminoalcools 1,2 à partir de γ-bromo-β-cétosulfoxydes, dans lesquels seul le centre stéréogène du soufre est défini. ...Cette synthèse s'appuie sur deux processus hautement stéréocontrôlés dirigés par le groupement sulfoxyde : le dédoublement cinétique dynamique lors de la substitution nucléophile du brome par la dibenzylamine et la réduction diastéréosélective du carbonyle. Les syn-γ-N,N-dibenzylamino-β-hydroxysulfoxydes correspondants ont été obtenus avec des excès diastéréoisomériques supérieurs à 95%. Les syn-γ-N,N-dibenzylamino-β-hydroxysulfoxydes se sont avérés être des intermédiaires très intéressants pour la synthèse de produits comportant le motif aminoalcool 1,2. Ainsi, nous avons décrit la préparation d'un 3-N,N-dibenzylamino-1,2-diol et son utilisation dans une nouvelle stratégie de déprotection régiodivergente d'acétals cycliques. Nous avons également décrit un nouvel accès aux cis-2-méthyl-6-alkylpipéridin-3-ols, via l'ouverture de cycle d'un 3-N,N-dibenzylamino-1,2-époxyde par l'azaénolate dérivé d'une hydrazone, et l'avons appliqué à la synthèse d'un alcaloïde, la (+)-déoxocassine. Parallèlement, nous avons débuté une étude de synthèse d'aminoalcools 1,3 par la réduction diastéréosélective d'une oxime dérivée d'un δ-céto-β-hydroxysulfoxyde.
In this thesis manuscript, we report on a new pathway to 1,2-aminoalcohols starting from chiral nonracemic γ-bromo-β-ketosulfoxides. This two-step approach, where the stereo control is provided by the sulfoxide group, relies on a highly stereocontrolled nucleophilic substitution of the bromine by dibenzylamine, combined with a dynamic kinetic resolution process, and the reduction of the carbonyl group. The corresponding syn-γ-N,N-dibenzylamino-β-hydroxysulfoxides were obtained with more than 95% diasteroisomeric excess. These syn-γ-N,N-dibenzylamino-β-hydroxysulfoxides turned out to be very useful intermediates for the synthesis of aminoalcohol containing products. Thus, we described the preparation of a 3-N,N-dibenzylamino-1,2-diol, and its use in an original strategy of regiodivergent cyclic acetals deprotection. We also developed a new access to "all cis"-2-methyl-6-alkylpiperidin-3-ols, by the mean of a 3-N,N-dibenzylamino-1,2-epoxide ring opening reaction with the azaenolate derived from an hydrazone. We applied this methodology to the synthesis of an alkaloid, (+)-deoxocassine. In addition, we studied a synthesis of 1,3-aminoalcohols using a diasteroselective reduction of a δ-keto-β-hydroxysulfoxyde-derived oxime.
The reduction of four- to eight-membered cyclic
β-ketoesters to the corresponding
β-hydroxyesters by various yeasts and fungi is described. The microbial reduction of ethyl cyclobutanone ...2-carboxylate is reported for the first time. The different stereospecificities observed in these reductions involving a dynamic kinetic resolution are analysed. The enantiopure reduction products have been used in the synthesis of both enantiomers of functionalized lactones and epoxides.
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