Synthèse biocatalytique de macrocycles planaires chiraux

Abstract

Les macrocycles représentent une catégorie chimique unique en chimie organique et ils possèdent des applications dans les industries pharmaceutique et agrochimique, en parfumerie, et dans les matériaux. Une propriété importante des macrocycles est la possibilité de démontrer de la chiralité planaire menant à des atropoisomères distincts aux propriétés uniques. Très peu de techniques générales existent pour le contrôle de l’atropoisomérisme au sein des macrocycles, rendant leur synthèse un véritable défi. Nous avons accompli le premier exemple d’une synthèse biocatalytique énantio- et atroposélective de p-cyclophanes planaires chiraux. En utilisant une lipase immobilisée commercialement disponible (CALB) et des matériaux de départ pro-chiraux simples, nous avons été en mesure de générer 23 différentes structures avec des rendements entre 11 et 88 %. Des analyses SFC ont permis l’évaluation de l’énantioenrichissement des différents macrocycles, étant compris entre 96 et >99 % ee. Surtout, les macrocycles planaires chiraux ayant des substituants de type halogène ou borylé peuvent subir de la diversification moléculaire au-delà des limites tolérées par l’enzyme. Notre découverte ouvre la porte à l’utilisation de biocatalyseurs pour le contrôle de l’atropoisomérisme lors de la formation de structures macrocycliques.

Macrocycles represent a unique chemotype in organic chemistry, with applications ranging from pharmaceuticals, agrochemicals, aromachemicals and material science. An important property of macrocycles is the possibility of displaying planar chirality yielding distinct atropisomeric structures with unique properties. Very few generalized techniques capable of controlling atropisomerism in macrocycles exist, rendering their synthesis extremely challenging. We have achieved the first example of enantio- and atroposelective biocatalytic synthesis of planar chiral p-cyclophanes. Employing a commercially available immobilized lipase (CALB) and simple pro-chiral starting materials, we were able to generate 23 different structures with yields ranging from 11 to 88 %. SFC analysis permitted evaluation of the enantioenrichment of the different macrocycles, which ranged from 96 to >99 % ee. Importantly, planar chiral macrocycles having halogen or borylated substituents are capable of molecular diversification outside the boundaries of what may be tolerated by the enzyme. Our discovery paves the way for the use of biocatalysts in the control of atropisomerism during macrocycle formation.