Cycloadditions d’intermédiaires zwitterioniques de type π-allylpalladium(II) pour la synthèse d’hétérocycles azotés

Cycloadditions of zwitterionic π-allylpalladium(II) complexes intermediates towards nitrogen-containing heterocycles

• Auteur / Autrice : Anaïs Scuiller
• Direction : Laurent El Kaïm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 17/11/2022
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de synthèse organique (Palaiseau, Essonne ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Serge Thorimbert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Erica Benedetti, Tatiana Besset, Laurent El kaim, Alexis Archambeau, Xavier Moreau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Erica Benedetti, Tatiana Besset

Mots clés

Mots clés libres

Cycloaddition

Hétérocycle

Catalyse organométallique

Catalyse asymétrique

Cycloaddition

Heterocycle

Organometallic catalysis

Asymmetric catalysis

Résumé

Les hétérocycles azotés sont des structures importantes en chimie médicinale et sont souvent rencontrés dans des composés biologiquement actifs. Il est donc primordial de développer des méthodes de synthèse originales pour préparer ces composés d’intérêt.Les réactions de cycloaddition permettent un accès efficace à ces structures, avec la formation de deux liaisons σ en une seule étape.L’avènement de la catalyse organométallique a contribué à l’essor de cette stratégie. Selon le système catalytique utilisé, il est alors possible de contrôler la régio-, diastéréo- et énantio-sélectivité de ces transformations pour conduire à des cycloadduits stéréodéfinis.Au cours de ce doctorat, nous nous sommes intéressés à des cycloadditions palladocatalysées impliquant des complexes intermédiaires de type π-allylpalladium(II).Nous avons développé deux méthodologies permettant la préparation d’hétérocycles azotés de taille moyenne impliquant des 1-azadiènes en tant que partenaires électrophiles. Une cycloaddition (4+4) a permis la synthèse régiosélective d’oxazocines poly- et monocycliques. Des azonanes, cycloadduits à neuf chaînons, ont été préparés grâce à la découverte d’une réactivité originale des cyclopropanes vinyliques activés, se comportant alors comme des dipôles-1,5 carbonés sous une catalyse au palladium(0).Dans un second temps, nous avons mis au point un nouveau dipôle se comportant comme un équivalent du synthon aza-oxyallyle. Les précurseurs correspondants, des oxazolidine-diones vinyliques, ont été engagés avec succès dans des cycloadditions (3+2) avec divers alcènes activés pour permettre la préparation de γ-lactames optiquement actifs.

Nitrogen-containing heterocycles are important scaffolds in medicinal chemistry and are widely encountered in biologically active molecules. It is of high importance to develop original methods towards these compounds of interest.Cycloadditions allow an efficient access to these structures with the formation of two σ bonds in a single step. Organometallic catalysis contributed to the synthetic power of this strategy and according to the catalytic system it is possible to control the regio-, diastereo- and enantioselectivity of these transformations to access stereodefined cycloadducts.During this PhD, we got interested in palladium-catalyzed cycloadditions involving zwitterionic π-allylpalladium(II) complexes intermediates.We have developed two methods for the preparation of medium-sized heterocycles involving 1-azadienes as electrophilic partners. A (4+4) cycloaddition allowed the regioselective synthesis of poly- and monocyclic oxazocines. Nine-membered azonanes have been prepared thanks to the discovery of a reactivity switch of activated vinyl cyclopropanes under a palladium(0) catalysis, behaving as 1,5-all carbon-dipoles.We then developed a new dipole acting as an equivalent of aza-oxyallyl. The corresponding precursors, vinyl oxazolidine-diones, have been successfully engaged in (3+2) cycloadditions with various activated alkenes to yield optically active γ-lactams.