Catalyse organique énantiosélective par des oligomères bien définis de chitosane

The catalytic behaviour of size-defined chitosan oligomers has been evaluated for asymmetric aldol reactions. These oligomers were obtained from chitin, which is one of the most abundant naturally occurring polymers, as a renewable starting biomolecule. Thus, controlled depolymerization of chitin was carried out by acetolysis providing per-O-acetylated N-acetyl-α-D-glucosamine oligomers with a polymerization degree from 2 to 4. To investigate the influence of the aglycon moiety, we developed a Lewis acid-promoted glycosylation reactions under microwave irradiation. Thus, a catalytic amount of copper(II) triflate proved to be the most effective promoter for the activation of α-per-O-acetylated glucosamine oligomers, which are considered as poorly reactive substrates, to selectively obtain α-glycosylated compounds. This selectivity results from in situ isomerization of kinetic β products. Chitosan-based catalysts, which differ in the distribution pattern, were synthesized in a few steps. The most promising results were obtained with a chitobiose derivative, which efficiently catalyzed the aldol reaction between cyclohexanone and 4-nitrobenzaldehyde, in the presence of 4-nitrobenzoic acid as a co-catalyst, in water, providing the anti-adduct in high yield with good enantioselectivity (89% ee). In addition, this homogeneous organocatalyst can be reused in several cycles without loss of catalytic activity.Des oligomères de taille définie de chitosane ont été préparés et testés en tant qu'organocatalyseurs dans des réactions d'aldolisation énantiosélectives. Les précurseurs de ces catalyseurs sont obtenus en une seule étape par une réaction d'acétolyse contrôlée de la chitine, second polysaccharide le plus abondant. Une méthodologie reposant sur des réactions de glycosylation sous activation micro-ondes a été développée afin de fonctionnaliser la position anomérique de ces oligomères. Ainsi, le triflate de cuivre(II), utilisé en quantité catalytique, s’est révélé être le promoteur le plus efficace pour l’activation de la glucosamine ou du chitobiose peracétylés de configuration α. La sélectivité α des produits glycosylés résultent d’une isomérisation in situ des produits cinétiques β. Des organocatalyseurs se différenciant par leur partie aglycone et par leur degré de substitution ont été synthétisés en peu d’étapes. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus avec un dérivé du chitobiose soluble en milieu aqueux. Nous avons montré, qu’en présence d’un co-catalyseur acide, l’acide 4-nitrobenzoïque, la réaction entre la cyclohexanone et le 4-nitrobenzaldéhyde, conduit à l’adduit anti avec un bon excès énantiomérique (89% ee). De plus, nous avons également montré que ce catalyseur pouvait être réutilisé dans plusieurs cycles catalytiques sans perte de sélectivité

Enantioselective organocatalysis with size-defined chitosan oligomers

Des oligomères de taille définie de chitosane ont été préparés et testés en tant qu'organocatalyseurs dans des réactions d'aldolisation énantiosélectives. Les précurseurs de ces catalyseurs sont obtenus en une seule étape par une réaction d'acétolyse contrôlée de la chitine, second polysaccharide le plus abondant. Une méthodologie reposant sur des réactions de glycosylation sous activation micro-ondes a été développée afin de fonctionnaliser la position anomérique de ces oligomères. Ainsi, le triflate de cuivre(II), utilisé en quantité catalytique, s’est révélé être le promoteur le plus efficace pour l’activation de la glucosamine ou du chitobiose peracétylés de configuration α. La sélectivité α des produits glycosylés résultent d’une isomérisation in situ des produits cinétiques β. Des organocatalyseurs se différenciant par leur partie aglycone et par leur degré de substitution ont été synthétisés en peu d’étapes. Les résultats les plus intéressants ont été obtenus avec un dérivé du chitobiose soluble en milieu aqueux. Nous avons montré, qu’en présence d’un co-catalyseur acide, l’acide 4-nitrobenzoïque, la réaction entre la cyclohexanone et le 4-nitrobenzaldéhyde, conduit à l’adduit anti avec un bon excès énantiomérique (89% ee). De plus, nous avons également montré que ce catalyseur pouvait être réutilisé dans plusieurs cycles catalytiques sans perte de sélectivité.The catalytic behaviour of size-defined chitosan oligomers has been evaluated for asymmetric aldol reactions. These oligomers were obtained from chitin, which is one of the most abundant naturally occurring polymers, as a renewable starting biomolecule. Thus, controlled depolymerization of chitin was carried out by acetolysis providing per-O-acetylated N-acetyl-α-D-glucosamine oligomers with a polymerization degree from 2 to 4. To investigate the influence of the aglycon moiety, we developed a Lewis acid-promoted glycosylation reactions under microwave irradiation. Thus, a catalytic amount of copper(II) triflate proved to be the most effective promoter for the activation of α-per-O-acetylated glucosamine oligomers, which are considered as poorly reactive substrates, to selectively obtain α-glycosylated compounds. This selectivity results from in situ isomerization of kinetic β products. Chitosan-based catalysts, which differ in the distribution pattern, were synthesized in a few steps. The most promising results were obtained with a chitobiose derivative, which efficiently catalyzed the aldol reaction between cyclohexanone and 4-nitrobenzaldehyde, in the presence of 4-nitrobenzoic acid as a co-catalyst, in water, providing the anti-adduct in high yield with good enantioselectivity (89% ee). In addition, this homogeneous organocatalyst can be reused in several cycles without loss of catalytic activity

Some nitrogen-rich heterocycles derivatives as potential explosives and propellants: A theoretical study

Four types of nitrogen-rich heterocycles substituted with -NO2, -NHNO2 and -C(NO2)3 explosophoric groups were explored as potential explosives and propellants materials. The calculated crystal density (ρ0)and the condensed phase heat of formation (ΔH·0f)for each of the twelve structures investigated shows that all these derivatives possess high (1.834-1.980 g cm-3)(ΔH·0f) and (605-2130 kJ kg-1) values. Interesting properties such as detonation velocity (D), pressure (P) and specific impulse (Isp) were calculated using the Kamlet-Jacobs method and ISPBKW thermochemical code. Detonation velocity and pressure in excess of 8.44 km s-1 and 32.87 GPa was obtained in all cases. Furthermore, trinitromethyl substituted derivatives shows performance exceeding that of HMX with an estimated D = 9.32-9.72 km s-1 and P = 40.61-43.82 GPa. Some -NO2 and -NHNO2 substituted derivatives were shown to be impact insensitive while retaining good detonation performance and thus are regarded as potential replacement for current RDX -based explosives. Finally, the calculated specific impulse (Isp between 248 and 270 s) of all investigated derivatives indicate that these energetic materials can be considered as possible ingredient in future rocket propellant compositions

A Reliable Method for Predicting the Specific Impulse of Chemical Propellants

<div><p>ABSTRACT The specific impulse (Isp) is an important performance parameter that describes energy efficiency of propellant combustion and is intimately related to the rocket engine thrust. In this study, it was possible by using only two variables, i.e., the heat of reaction (Q) and the number of moles of gaseous reaction products per gram of propellant (Ng) calculated according to [H2O-CO2] arbitrary decomposition assumption and constants derived from the ISPBKW code to predict the specific impulse of more than 165 compositions belonging to virtually all classes of propellants such as monopropellants, single-base, double-base, triple-base, and cast modified double-base (CMDB) propellants, pseudo-propellants, composite propellants, liquid mono- and bipropellants, and finally hybrid propellants. Further analysis reveals that for C-H-N-O containing propellants, the specific impulse values estimated using the new method should not deviate more than 5% from the output of the ISPBKW thermochemical code.</p></div