Les atropisomères sont une classe de stéréoisomères (composés chimiques qui diffèrent par la disposition spatiale des atomes) résultant d'une rotation restreinte autour d'une liaison simple et ont diverses applications en chimie. À ce jour, la plupart des recherches sur les atropisomères se sont concentrées sur les « atropisomères biaryles » (en raison de la restriction rotationnelle autour d'une liaison carbone-carbone), mais il est également possible que des atropisomères proviennent de restrictions de rotation autour d'une liaison azote-carbone (N-C). Ces composés N-C axialement chiraux se trouvent dans divers produits naturels et composés bioactifs et ont donc des applications prometteuses en médecine et en agriculture. Par ailleurs, ceux-ci sont connus pour être utiles en tant que blocs de construction chiraux et ligands chiraux.

Bien sûr, avant que les chercheurs puissent profiter de telles applications, ils doivent développer une méthode réalisable pour le synthétiser. "Bien qu'un certain nombre de composés bioactifs et de produits naturels possédant une structure axialement chirale N-C aient été récemment découverts, aucune méthode de synthèse efficace n'était connue, " note le professeur Osamu Kitagawa du Shibaura Institute of Technology (SIT), Japon. Pour résoudre ce problème, Le professeur Kitagawa et son équipe ont passé les dernières décennies à développer des méthodes efficaces pour la synthèse de composés N-C axialement chiraux. Dans un article récemment publié dans Comptes de la recherche chimique , Le professeur Kitagawa résume les réalisations de son équipe depuis 2002.

En 2001, Le groupe du professeur Kitagawa a commencé à étudier une synthèse asymétrique catalytique jamais tentée auparavant d'anilides ortho-tert-butyliques et d'autres composés N-C axialement chiraux. En 2005, ils ont découvert que la réaction d'ortho-tert-butylanilides secondaires achiraux avec du 4-iodonitrobenzène en présence d'un catalyseur chiral au palladium (Pd) (amination aromatique énantiosélective catalytique) entraînait la synthèse hautement énantiosélective (asymétrique) de NC ortho- N-arylés axialement chiraux. tert-butylanilides. Ils ont ensuite expérimenté l'adaptation de cette réaction de N-arylation intermoléculaire pour une utilisation dans des réactions intramoléculaires, et leurs efforts ont conduit à la synthèse de composés appelés "lactames axialement chiraux N-C" (qui avaient des puretés optiques élevées). Surtout, ces réactions représentaient les premières synthèses énantiosélectives de composés N-C axialement chiraux avec un catalyseur chiral.

Les chercheurs ont poursuivi leurs travaux en utilisant des N-arylations intramoléculaires catalysées au Pd chirales pour réaliser les synthèses énantiosélectives des dérivés N-C axialement chiraux de la quinoléine-4-one et de la phénanthridine-6-one. Ils ont également utilisé diverses réactions chirales catalysées au Pd pour préparer des composés optiquement actifs N-C axialement chiraux appelés N-(2-tert-butylphényl)indoles, 3-(2-bromophényl)quinazoline-4-ones, et les N-(2-tert-butylphényl)sulfonamides. Les recherches du professeur Kitagawa ont conduit à la synthèse réussie de composés potentiellement utiles, comme une mébroqualone axialement chirale N-C qui agit comme un agoniste de récepteurs spécifiques présents dans le cerveau, appelés « récepteurs GABA » (et a des propriétés thérapeutiques potentielles).

En réalité, depuis 2005, la synthèse énantiosélective de composés N-C axialement chiraux est devenue un sujet d'intérêt considérable pour les chimistes en dehors de l'équipe de recherche du professeur Kitagawa. Par exemple, la littérature sur la synthèse d'anilides axialement chiraux avec des aminations aromatiques énantiosélectives catalytiques remonte à 2005, avec un article de recherche de l'équipe du Pr Kitagawa, mais depuis, d'autres groupes de recherche ont publié plus de 70 articles originaux concernant la synthèse hautement énantiosélective de divers composés axialement chiraux N-C à l'aide de catalyseurs chiraux. Plus loin, l'article de 2010 de l'équipe sur la synthèse énantiosélective catalytique des indoles axialement chiraux N-C a représenté une contribution importante au développement de la chimie de l'indole axialement chiral, et divers groupes de recherche ont depuis développé des synthèses asymétriques catalytiques pour divers dérivés d'indole qui incluent un axe chiral C-C ou un axe chiral N-C. Le professeur Kitagawa lui-même considère que les travaux de son laboratoire ont d'importantes applications à « la synthèse de composés médicamenteux optiquement actifs et de produits naturels avec une chiralité axiale N-C ».

En conclusion, L'équipe de recherche du professeur Kitagawa a réussi à mettre au point des synthèses catalytiques énantiosélectives de composés N-C axialement chiraux. Ce travail a inspiré d'autres équipes de recherche à apporter d'autres contributions dans le même domaine et a conduit à des voies de synthèse exploitables pour les composés bioactifs ayant une valeur médicinale potentielle. Le professeur Kitagawa prédit que la synthèse asymétrique catalytique de composés N-C axialement chiraux continuera d'attirer l'attention, grâce aux utilisations potentielles de ces composés dans un large éventail de domaines.