Applications of the Xanthate Transfer Radical Chemistry

• Auteur / Autrice : Marie-Gabrielle Braun
• Direction : Samir Z. Zard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sesquiterpènes de type eudesmane

Chiralité

Alcènes

Sulfones

Synthèse totale

Xanthates

Mots clés libres

Chimie radicalaire

(+)-Maritimol

Alpha-céto carbinol vinylique

Stéréosélectivité

Centre quaternaire

Dolabélide C

Résumé

L'objectif de mon premier projet était de synthétiser des α-céto vinyl carbinols. La séquence réactionnelle débute par l'addition d'un radical en α d'une cétone, généré du xanthate correspondant sur l'éthyl vinyl sulfure. Le xanthate adduit est engagé dans une élimination pyrolytique, conduisant à un mélange de sulfures vinyliques et allyliques. L'enchaînement se termine par un réarrangement irréversible de Mislow-Evans-Bravermann des sulfoxydes allyliques correspondants pour donner le motif α-céto vinyl carbinol, motif complexe et richement fonctionnalisé. Au cours de mes travaux de recherche, nous avons également développé une méthodologie efficace basée sur une addition/fragmentation radicalaire, permettant d'accéder à des oléfines fonctionnalisées. Cette étude nous a conduit à la découverte d'un nouveau mode de contrôle de la géométrie d'une double liaison. Mon second projet a consisté à développer une nouvelle méthodologie permettant de réaliser un transfert de chiralité par l'emploi d'un pont carboné. L'utilisation de la chimie des xanthates a ainsi permis de créer de nouveaux centres asymétriques de manière parfaitement contrôlée, dont l'un peut être quaternaire. Une autre partie de ma thèse a été consacrée à la synthèse totale de différents produits d'origine naturelle. L'efficacité de la chimie des xanthates a ainsi permis de construire et de fonctionnaliser des structures polycycliques variées. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la synthèse du squelette des sesquisterpènes de type eudesmane. Puis, nos recherches se sont portées sur l'approche à la synthèse asymétrique d'un diterpénoïde tétracyclique, le (+)-maritimol. Lors de ma première année de thèse, j'ai travaille�� sous la direction du Dr. Joëlle Prunet. Différentes stratégies de synthèse ont été envisagées pour accéder au fragment C16-C30 du dolabélide C

The goal of my first project was to synthesize α-keto vinyl carbinols using xanthate radical chemistry. The sequence starts with the addition of an α-keto radical generated from the corresponding O-ethyl xanthate to vinyl ethyl sulfide. The xanthate adduct undergoes pyrolytic elimination, leading to a mixture of vinylic sulfides and allylic sulfides. The sequence ends with the irreversible Mislow-Evans rearrangement of the corresponding allylic sulfoxides to give the desired α-keto vinyl carbinol moiety. My second project deals with the development of a new methodology for the transfer of chirality by the use of an all carbon tether. Using the xanthate transfer process, we have developed an efficient approach to the stereocontrolled formation of carbon-carbon bonds. A methyl ketone is used as a temporary tether for an alpha-xanthanyl ketone moiety. A xanthanyl radical transfer from this group enables difunctionalization of proximal alkenes with complete control of the stereochemistry. The substrates for this transformation include 4-acetylcyclohexenes conveniently generated by Diels-Alder reactions. The approach shares some features with Stork's silicon-tethered radical cyclization method. Nevertheless, the successful use of 6-exo cyclization and also functionalization of tri- and tetra-substituted olefins is made possible thanks to the reversible nature of xanthate transfer reactions. Quaternary stereogenic centers can therefore be generated in a stereocontrolled manner. The original radical transfer process can be used as a platform for further carbon-carbon bond formation. In addition, the original methyl ketone is regenerated using a modified Beckman fragmentation reaction. I have also been working towards the development of a new methodology that allows the introduction of an unsaturation in a controlled manner. (E)-Vinylsulfones can be synthesized with excellent diastereoselectivity with the use of xanthates and simple aldehydes and ketones and then converted selectively into (E) and (Z) disubstituted and trisubstituted alkenes. My last project concerns the total synthesis of the (+)-Maritimol using radical reactions to build quickly the diterpenoid scaffold. I am currently working on the construction of the fourth and last cycle using a Robinson annelation. I have had previous experience with the total synthesis of natural products during the first year of my Ph. D. At that time, I successfully synthesized the C16-C30 fragment of the Dolabelide C