Chimie des substances naturelles

Concernant le volet "chimie des substances naturelles", l'extraction à partir de matrices végétales ou d'algues, met en oeuvre diverses méthodes chromatographiques, avec notamment une expertise particulière au sein de l'unité SIMBA dans le domaine de la Chromatographie de Partage Centrifuge. Ainsi, nous avons mis au point une méthode de séparation des acides aristolochiques d'Aristolochia bracteolata, en une seule étape à partir d'un extrait brut complexe, avec une pureté supérieure à 95% pour les différents constituants. Ces métabolites très difficiles d'accès de par leur très grande polarité, sont des outils pharmacologiques majeurs dans des modèles de néphrotoxicité.


Une problématique commune aux deux volets "synthèse organique" et "chimie des substances naturelles", est d'ordre environnemental en s'intéressant à la valorisation de nouveaux solvants éco-responsables. il est en effet souvent reproché à la chimie d'utiliser des solvants toxiques pour l'Homme et l'environnement. Ainsi, les couplages metallo-catalysés sont depuis des années des outils universels pour la création de liaisons carbone-carbone ou carbone-hétéroatome. Ces réactions nécessitent néanmoins très souvent l'utilisation d'un solvant organique de type halogéné dont la toxicité n'est plus à démontrer, ou de type éther, comme le DME ou le THF, solvants classés comme cancérigène par la nomenclature REACH.

L'intérêt de l'unité SIMBA s'est donc porté sur le développement de solvants verts appelés solvants eutectiques profonds naturels ou Naturel Deep Eutectic solvents (NaDES). Ces NaDES peuvent être définis comme des mélanges de plusieurs composés d'origine naturelle (souvent solides) qui, à un ratio particulier, présentent une forte diminution de leur point de fusion et deviennent liquide à température ambiante. Parmi les composants les plus courants, on trouve le chlorure de choline, la bétaïne, des polyols ou encore des céto-acides. L'intérêt principal des NaDES réside dans leur haut pouvoir de solubilisation, permettant la mise en solution de métabolites fortement polaires ou apolaires, peu ou pas solubles dans l'eau, ainsi dans leur sélectivité d'extraction extrêmement modulable. Les NaDES présentent également une très bonne biodégradabilité ainsi qu'une réelle biocompatibilité, permettant d'envisager une évaluation biologique des molécules directement dans ces solvants.
Solvants Verts
Représentation de la nature des solvants verts (NaDES) étudiés au laboratoire
 
Dans une optique de chimie verte, des travaux pionniers ont porté sur des réactions de couplages de type Suzuki réalisées dans des mélanges sucres/1,3-diméthylurée/NH4Cl, en série hétérocyclique. Nous avons démontré que l'utilisation des NaDES permet l'obtention des produits souhaités avec de très bons rendements sans utiliser d'autre solvant organique volatil que l'acétate d'éthyle, nécessaire à l'extraction après réaction. A notre connaissance, ce résultat représente à ce jour la première utilisation d'un NaDES pour effectuer un couplage de Suzuki en série hétérocyclique. Par ailleurs, nous travaillons à la possibilité de recycler le catalyseur métallique.

Ces NaDES sont également prometteurs dans l'extraction de molécules naturelles. Notre équipe développe de nouveaux systèmes NaDES ciblant plus particulièrement les métabolites apolaires, à base de glycérol, glucose ou bétaïne.
 
NaDES
Exemple de NaDES : du mélange initial de solide (à gauche et au centre) au liquide final (à droite)