Etude de la réaction de Povarov : synthèse énantiosélective de composés diaminés organocatalysée par des acides phosphoriques chiraux

Study of the Povarov reaction : enantioselective chiral acid phosphoric-catalyzed synthesis of diamino compounds

• Auteur / Autrice : Guillaume Dagousset
• Direction : Jieping Zhu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 29/11/2011
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Chimie de Paris-Sud (Orsay, Essonne ; 2006-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des substances naturelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1959-....) - Institut de Chimie des Substances Naturelles
• Jury : Président / Présidente : Vincent Gandon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jieping Zhu, Vincent Gandon, Alexandre Alexakis, Laurent El Kaïm, Géraldine Masson, Gérard Mignani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Alexakis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides phosphoriques

Catalyse asymétrique

Mots clés libres

Réaction de Povarov

Synthèse énantiosélective

Organocatalyse

Réaction multicomposants

Acides phosphoriques chiraux

Tétrahydroquinoléines

Povarov reaction

Enantioselective synthesis

Organocatalysis

Reactions

Chiral phosphoric acid

Tetrahydroquinolines

Résumé

Ce travail porte sur l’étude de la réaction de Povarov, une réaction de type aza-Diels-Alder à demande inverse d’électrons entre un diène de type 2-aza-diène (généralement une imine dérivée d’une aniline) et un diénophile tel qu’une oléfine riche en électrons, aboutissant ainsi à la formation de tétrahydroquinoléines. Nous sommes parvenus à réaliser cette réaction dans sa version multicomposants, c’est-à-dire en formant in situ l’imine à partir de l’aldéhyde et de l’aniline correspondants. De plus, cette réaction multicomposants a pu être effectuée de manière énantiosélective, en utilisant comme catalyseur des organocatalyseurs de type acides phosphoriques chiraux, et en choisissant judicieusement comme diénophile des ène-carbamates, qui possèdent une liaison N-H capable d’interagir avec l’acide phosphorique. Cette méthodologie a ainsi permis la synthèse de 4-amino-tétrahydroquinoléines avec une diastéréosélectivité totale, de bons rendements, et d’excellents excès énantiomériques. L’utilisation de diénophiles de type ène-thiourées a permis selon la même stratégie d’accéder à des composés hexahydropyrroloquinoléines avec des sélectivités similaires.Nous nous sommes également intéressés au mécanisme de cette réaction de Povarov, qui s’est révélé se dérouler en deux étapes distinctes, l’intermédiaire immonium pouvant être piégé, soit de manière intermoléculaire par l’éthanol, conduisant après réduction à des 1,3-diamines chirales, soit de manière intramoléculaire dans le cas particulier de l’utilisation du phénylacétaldéhyde, conduisant alors à des 1,3-diaminotétralines.

This work deals with the Povarov reaction, an inverse electron-demanding Diels-Alder reaction between 2-aza-dienes (generally an N-aryl-imine) and a dienophile such as an electron-rich olefin, leading to the formation of tetrahydroquinolines. We were able to perform this reaction in a multicomponent way, ie by the in situ formation of the imine from the corresponding aldehyde and aniline. Moreover, this multicomponent reaction was also énantiosélective, by using chiral phosphoric acids as catalysts, and by choosing enecarbamates as diénophiles, which could interact with the catalyst thanks to their N-H bond. This methodology allowed to synthesize 4-amino-tetrahydroquinolines in good yields with total diastereoselectivities and excellent enantioselectivities. The use of ene-thioureas as dienophiles also allowed to synthesize hexahydropyrroloquinolines with the same selectivities, following the same method.We also studied the mechanism of this Povarov reaction. We proved that it is a stepwise mechanism, by trapping the iminium intermediate, either via an intermolecular reaction with ethanol leading to chiral 1,3-diamines, or via an intramolecular reaction in the particular case of phenylacetaldehyde, then leading to 1,3-diaminotetralins.