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Development of Domino Processes for the Syntheses of Bioactive Heterocycles

English title Development of Domino Processes for the Syntheses of Bioactive Heterocycles
Applicant Zhu Jieping
Number 155973
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut des sciences et ingénierie chimiques EPFL - SB - ISIC
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Organic Chemistry
Start/End 01.01.2015 - 30.04.2018
Approved amount 551'904.00
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Keywords (18)

Azole; Azine; Biaryle; Couplage croisé; Cuivre; Cyclisation; Hétérocycle; Indole; Isonitrile; Isoquinolinone; Lactone; Luminescence; Organométallique; Palladium; Réaction domino; Sultame; Synthèse organique; Thiazole

Lay Summary (French)

Lead
Development of Domino Processes for the Syntheses of Bioactive Heterocycles
Lay summary

Les composés hétérocycliques jouent un rôle important dans le développement des nouveaux médicaments et dans l'identification de la nouvelle cible biologique. En effet, l'analyse montre que 68% des médicaments sur les marchés sont des hétérocycles. Avec les énormes progrès achevés dans le domaine de la génomique et de la protéomique, de plus en plus d'information concernant la structure et la fonction des macromolécules est devenu accessible. Afin de répondre à un tel avancement en recherche biologique, la synthèse, l'identification et l'optimisation des petites molécules capable d'interagir spécifiquement avec les cibles thérapeutiques sont devenu d'une importance cruciale en chimie médicinale. Cette observation a naturellement renouvelé l'intérêt porté sur les hétérocycles et le développement des nouvelles méthodes de synthèses efficaces et éco-compatibles a attiré l'attention des chimistes de synthèse. Il est raisonnable d'espérer que l'accès rapide des diverses familles des hétérocycles peut non seulement améliorer les propriétés biologiques et pharmacologiques des médicaments connus, mais aussi conduire à la découverte des nouveaux médicaments possédant des effets biologiques au-delà de ceux qui sont associés avec les macromolécules connues précédemment.

Contenu et objectifs du travail de recherche

            Notre principal objectif est de développer des processus hautement efficaces pour la synthèse des hétérocycles. Plus précisément, nous souhaitons: a) mettre-au-point une réaction de diamination des alkynes intramoléculaires palladocatalysée pour accéder aux indoloisoquinolinones et indolobenzothiazines S,S-dioxide.; b) développer un couplage croisé cyclisant catalysé par le Pd pour la synthèse de bis-hétéroarenes; c) difonctionaliser des alkenes par des composés organiques facilement accessible impliquant des étapes de fonctionnalisation des liaisons C(sp3)-H; d) Exploiter les nouvelles réactivités des isonitriles pour la synthèse et l'étude de propriété luminescent des thiazoles.

Direct link to Lay Summary Last update: 28.10.2014

Lay Summary (English)

Lead
Development of Domino Processes for the Syntheses of Bioactive Heterocycles
Lay summary

 Les composés hétérocycliques jouent un rôle important dans le développement des nouveaux médicaments et dans l'identification de la nouvelle cible biologique. En effet, l'analyse montre que 68% des médicaments sur les marchés sont des hétérocycles. Avec les énormes progrès achevés dans le domaine de la génomique et de la protéomique, de plus en plus d'information concernant la structure et la fonction des macromolécules est devenu accessible. Afin de répondre à un tel avancement en recherche biologique, la synthèse, l'identification et l'optimisation des petites molécules capable d'interagir spécifiquement avec les cibles thérapeutiques sont devenu d'une importance cruciale en chimie médicinale. Cette observation a naturellement renouvelé l'intérêt porté sur les hétérocycles et le développement des nouvelles méthodes de synthèses efficaces et éco-compatibles a attiré l'attention des chimistes de synthèse. Il est raisonnable d'espérer que l'accès rapide des diverses familles des hétérocycles peut non seulement améliorer les propriétés biologiques et pharmacologiques des médicaments connus, mais aussi conduire à la découverte des nouveaux médicaments possédant des effets biologiques au-delà de ceux qui sont associés avec les macromolécules connues précédemment.
Contenu et objectifs du travail de recherche
    Notre principal objectif est de développer des processus hautement efficaces pour la synthèse des hétérocycles. Plus précisément, nous souhaitons: a) mettre-au-point une réaction de diamination des alkynes intramoléculaires palladocatalysée pour accéder aux indoloisoquinolinones et indolobenzothiazines S,S-dioxide.; b) développer un couplage croisé cyclisant catalysé par le Pd pour la synthèse de bis-hétéroarenes; c) difonctionaliser des alkenes par des composés organiques facilement accessible impliquant des étapes de fonctionnalisation des liaisons C(sp3)-H; d) Exploiter les nouvelles réactivités des isonitriles pour la synthèse et l'étude de propriété luminescent des thiazoles.


Direct link to Lay Summary Last update: 28.10.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Cooperative Pd/Cu Catalysis: Multicomponent Synthesis of Tetrasubstituted Imidazolones from Methyl α-Isocyanoacetates, Primary Amines, and Aryl(vinyl) Iodides
Clemenceau Antonin, Wang Qian, Zhu Jieping (2017), Cooperative Pd/Cu Catalysis: Multicomponent Synthesis of Tetrasubstituted Imidazolones from Methyl α-Isocyanoacetates, Primary Amines, and Aryl(vinyl) Iodides, in Organic Letters, 20(1), 126-129.
Copper-Catalyzed Enantioselective Domino Arylation/Semipinacol Rearrangement of Allylic Alcohols with Diaryliodonium Salts
Wu Hua, Wang Qian, Zhu Jieping (2017), Copper-Catalyzed Enantioselective Domino Arylation/Semipinacol Rearrangement of Allylic Alcohols with Diaryliodonium Salts, in Chemistry - A European Journal, 23(53), 13037-13041.
Silver Nitrate-Catalyzed Isocyanide Insertion/Lactamization Sequence to Imidazolones and Quinazolin-4-ones: Development and Application in Natural Product Synthesis
Clemenceau Antonin, Wang Qian, Zhu Jieping (2017), Silver Nitrate-Catalyzed Isocyanide Insertion/Lactamization Sequence to Imidazolones and Quinazolin-4-ones: Development and Application in Natural Product Synthesis, in Organic Letters, 19(18), 4872-4875.
Copper-Catalyzed Three-Component Carboazidation of Alkenes with Acetonitrile and Sodium Azide
Bunescu Ala, Ha Tu M., Wang Qian, Zhu Jieping (2017), Copper-Catalyzed Three-Component Carboazidation of Alkenes with Acetonitrile and Sodium Azide, in Angewandte Chemie International Edition, 56(35), 10555-10558.
Copper-Catalyzed Formal [2+2+1] Heteroannulation of Alkenes, Alkylnitriles, and Water: Method Development and Application to a Total Synthesis of (±)-Sacidumlignan D
Ha Tu M., Chatalova-Sazepin Claire, Wang Qian, Zhu Jieping (2016), Copper-Catalyzed Formal [2+2+1] Heteroannulation of Alkenes, Alkylnitriles, and Water: Method Development and Application to a Total Synthesis of (±)-Sacidumlignan D, in Angewandte Chemie International Edition, 55(32), 9249-9252.
Copper-catalysed cyanoalkylative cycloetherification of alkenes to 1,3-dihydroisobenzofurans: development and application to the synthesis of citalopram
Ha Tu M., Wang Qian, Zhu Jieping (2016), Copper-catalysed cyanoalkylative cycloetherification of alkenes to 1,3-dihydroisobenzofurans: development and application to the synthesis of citalopram, in Chemical Communications, 52(74), 11100-11103.
Sulfonamide and Tertiary Amine as Nucleophiles in Pd(II)-Catalyzed Diamination of Alkynes: Synthesis of Tetracyclic Indolobenzothiazine S , S -Dioxides
Ha Tu M., Yao Bo, Wang Qian, Zhu Jieping (2015), Sulfonamide and Tertiary Amine as Nucleophiles in Pd(II)-Catalyzed Diamination of Alkynes: Synthesis of Tetracyclic Indolobenzothiazine S , S -Dioxides, in Organic Letters, 17(21), 5256-5259.
Pd/C-Catalyzed Cyclizative Cross-Coupling of Two ortho -Alkynylanilines under Aerobic Conditions: Synthesis of 2,3′-Bisindoles
Yao Bo, Wang Qian, Zhu Jieping (2015), Pd/C-Catalyzed Cyclizative Cross-Coupling of Two ortho -Alkynylanilines under Aerobic Conditions: Synthesis of 2,3′-Bisindoles, in Chemistry - A European Journal, 21(20), 7413-7416.
Copper-Catalyzed Intermolecular Carboetherification of Unactivated Alkenes by Alkyl Nitriles and Alcohols
Chatalova-Sazepin Claire, Wang Qian, Sammis Glenn M., Zhu Jieping (2015), Copper-Catalyzed Intermolecular Carboetherification of Unactivated Alkenes by Alkyl Nitriles and Alcohols, in Angewandte Chemie International Edition, 54(18), 5443-5446.
Synthesis of Functionalized Epoxides by Copper-Catalyzed Alkylative Epoxidation of Allylic Alcohols with Alkyl Nitriles
Bunescu Ala, Wang Qian, Zhu Jieping (2015), Synthesis of Functionalized Epoxides by Copper-Catalyzed Alkylative Epoxidation of Allylic Alcohols with Alkyl Nitriles, in Organic Letters, 17(8), 1890-1893.
Copper-Catalyzed Cyanomethylation of Allylic Alcohols with Concomitant 1,2-Aryl Migration: Efficient Synthesis of Functionalized Ketones Containing an α-Quaternary Center
Bunescu Ala, Wang Qian, Zhu Jieping (2015), Copper-Catalyzed Cyanomethylation of Allylic Alcohols with Concomitant 1,2-Aryl Migration: Efficient Synthesis of Functionalized Ketones Containing an α-Quaternary Center, in Angewandte Chemie International Edition, 54(10), 3132-3135.
Pd-Catalyzed Dehydrogenative Aryl–Aryl Bond Formation via Double C(sp 2 )–H Bond Activation: Efficient Synthesis of [3,4]-Fused Oxindoles
Bunescu Ala, Piou Tiffany, Wang Qian, Zhu Jieping (2015), Pd-Catalyzed Dehydrogenative Aryl–Aryl Bond Formation via Double C(sp 2 )–H Bond Activation: Efficient Synthesis of [3,4]-Fused Oxindoles, in Organic Letters, 17(2), 334-337.

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
178846 Functionalization of C(sp3)-H Bond and Unactivated Alkenes: Development and Application in Natural Product Synthesis and Late Stage Modification of Drug-Like Molecules 01.06.2018 Project funding (Div. I-III)
134727 Domino Processes and Multicomponent Reactions: Development and Application of Integrated Reaction System 01.01.2012 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Titre du Projet de Recherche:Development of Domino Processes for the Syntheses of Bioactive Heterocycles LeadLes composés hétérocycliques jouent un rôle important dans le développement des nouveaux médicaments et dans l'identification de la nouvelle cible biologique. En effet, l'analyse montre que 68% des médicaments sur les marchés sont des hétérocycles. Avec les énormes progrès achevés dans le domaine de la génomique et de la protéomique, de plus en plus d'information concernant la structure et la fonction des macromolécules est devenu accessible. Afin de répondre à un tel avancement en recherche biologique, la synthèse, l'identification et l'optimisation des petites molécules capable d'interagir spécifiquement avec les cibles thérapeutiques sont devenu d'une importance cruciale en chimie médicinale. Cette observation a naturellement renouvelé l'intérêt porté sur les hétérocycles et le développement des nouvelles méthodes de synthèses efficaces et éco-compatibles a attiré l'attention des chimistes de synthèse. Il est raisonnable d'espérer que l'accès rapide des diverses familles des hétérocycles peut non seulement améliorer les propriétés biologiques et pharmacologiques des médicaments connus, mais aussi conduire à la découverte des nouveaux médicaments possédant des effets biologiques au-delà de ceux qui sont associés avec les macromolécules connues précédemment.Contenu et objectifs du travail de rechercheNotre principal objectif est de développer des processus hautement efficaces pour la synthèse des hétérocycles. Plus précisément, nous souhaitons: a) mettre-au-point une réaction de diamination des alkynes intramoléculaires palladocatalysée pour accéder aux indoloisoquinolinones et indolobenzothiazines S,S-dioxide.; b) développer un couplage croisé cyclisant catalysé par le Pd pour la synthèse de bis-hétéroarenes; c) difonctionaliser des alkenes par des composés organiques facilement accessible impliquant des étapes de fonctionnalisation des liaisons C(sp3)-H; d) Exploiter les nouvelles réactivités des isonitriles pour la synthèse et l'étude de propriété luminescent des thiazoles.
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