Furfural : une source renouvelable de diversité moléculaire

Furfural : a renewable source of molecular diversity

• Auteur / Autrice : Gilles Caillot
• Direction : Emmanuel Gras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cyclisation (chimie)

Furfural

Mots clés libres

Furfural

Réactions péricycliques

Réactions multi-composants

Réarrangements

Résumé

Le furfural est un composé organique issu du traitement acide de déchets végétaux tels que la rafle de maïs ou la bagasse de sucre de canne ; il s'agit donc d'une ressource verte et renouvelable. À l'heure actuelle, la majeure partie des transformations réalisées sur le furfural à l'échelle industrielle conservent le noyau hétérocyclique de départ. En collaboration avec l'entreprise PennAkem, l'un des principaux producteurs mondiaux de furfural, nous avons cherché à valoriser cette molécule en l'engageant dans des transformations plus complexes de sorte à accéder à de nouvelles structures d'intérêt. Ainsi, une séquence réaction multi-composants/cycloaddition/aromatisation a été développée et optimisée pour donner un accès rapide à des isodinolinones polysubstituées à partir du furfural. Des cycloadditions intermoléculaires avec le benzyne ont également été réalisées et permettent d'obtenir des précurseurs de naphtalènes. Une étude approfondie des réactions d'ouverture et de réarrangements des dérivés furaniques a permis d'établir le furfural comme produit de départ pour la synthèse de nombreux carbocycles et hétérocycles diversement substitués. La fonctionnalisation du cycle furanique, notamment par des réactions de réarrangement de type Claisen décarboxylant, permet en outre d'envisager une augmentation exponentielle du nombre de structures accessibles.

Furfural is an organic compound obtained through acidic treatment of vegetal wastes such as corncobs or sugarcane bagasse ; it is therefore a green and renewable resource. Nowadays, most of the transformations carried out on furfural at the industrial scale leave the original heterocycle intact. Collaborating with the society PennAkem, one of the world leading producers of furfural, we aimed to add value to this molecule by engaging it in more complex transformations, in order to access new structures of interest. Thus, a multicomponent reaction/cycloaddition/aromatization sequence was developed and optimized to give fast access to polysubstituted isoindolinones from furfural. Intermolecular cycloadditions with benzyne were also carried out and afforded naphthalene precursors. An extensive study of opening and rearrangement reactions of furanic derivatives led us to define furfural as an interesting starting material for the synthesis of several carbocycles and heterocycles diversely substituted. Functionalization of the furan ring, especially through the decarboxylative Claisen rearrangement, proved to be a way to exponentially increase the number of available structures.