Nouveaux développements en chimie radicalaire des dialkylzincs : études mécanistiques et applications en synthèse

New development in dialkylzincs radical chemistry : mechanistic studies and synthetic applications

• Auteur / Autrice : Julien Maury
• Direction : Laurence Feray, Michèle Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 29/11/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Constantieux, Ilan Marek
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marc Campagne, Alejandro Perez Luna

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zinc -- Composés organiques

Lactones

Pyrrolizidines

Résonance paramagnétique électronique

Réactions radicalaires

Mots clés libres

Dialkylzincs

Oxydation

Réactions radicalaires et polaires en cascade

Réactions multi-composés

Étude mécanistique par RPE

Spin trapping

Pyrrolizidines

Dérivés fumariques

Azoture d’alkyle

Lactones

Dialkylzincs

Multicomponent reactions

Mechanistic study by EPR

Spin-trapping

Lactones

Pyrrolizidines

Fumaric derivatives

Alkyl azides

Oxidation

Radical-polar cascade reactions

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse concerne pour l'essentiel, l'utilisation des dialkylzincs en tant que médiateurs de réactions radicalaires. La particularité de ces organométalliques réside dans le fait qu'ils sont, d'une part, de très bons précurseurs de radicaux alkyle en présence d'oxygène, et d'autre part, qu'ils peuvent subir des réactions de substitution homolytique bimoléculaire permettant de passer au cours d'une même réaction d'une espèce radicalaire à une espèce organométallique. Ainsi, les dialkylzincs sont de très bons médiateurs de réactions radicalaires et polaires en cascade en milieu aérobie.Cette méthodologie a été appliquée à la synthèse one-pot stéréosélective de γ-lactones disubstituées et de pyrrolizidines à partir du fumarate de diéthyle. La synthèse inédite de dérivés fumariques tri- et tétrasubstitués a été réalisée, à partir de l'acétylènedicarboxylate de diéthyle. Des cétoesters ont également été préparés à partir du bromoacrylate d'éthyle et de cétones silylées. L'utilisation d'azoture d'alkyle comme accepteur de radicaux s'est révélée infructueuse mais a permis de détecter une réactivité originale des azotures d'alkyle, qui en présence d'iodure de tertiobutyle, sont convertis en iodures correspondants. Enfin, une étude fondamentale par RPE du mécanisme d'oxydation des dialkylzincs a été réalisée afin de mieux appréhender les différences de comportement observées pour les divers dialkylzincs à l'échelle préparative.

The research work reported in this thesis is essentially concerned with the use of dialkylzincs in radical reactions. The peculiar behavior of these organometallic reagents resides in the fact that they are good precursors of alkyl radicals in the presence of oxygen and that they are good partners for bimolecular homolytic substitution reactions that enable to generate polar species from radical ones. Thereby, dialkylzincs are reagents of choice to perform radical-polar cascades in aerobic medium.This methodology has been applied to the one-pot stereoselective synthesis of disubstituted γ-lactones and pyrrolizidines from diethylfumarate and to the original formation of tri- and tetrasubstituted fumaric derivatives from diethylacetylene dicarboxylate. Ketoesters have also been prepared from bromoethylacrylate and sylilated ketones. The use of alkyl azide as radical acceptor in this process failed but a new reactivity of alkyl azides was detected during this study, i.e, their original conversion into the corresponding alkyl iodides in the presence of t-BuI.Finally, mechanistic studies have been achieved to investigate the mechanism of the oxidation of dialkylzincs. EPR experiments have been performed with the aim to gain a better understanding of the behavior observed for various dialkylzincs at preparative scale.