Carbonickelations et carbolithiations intramoléculaires d'alcènes et d'alcynes fonctionnels

Intramolecular carbonickelations and carbolithiations of functional alkenes and alkynes

• Auteur / Autrice : Rudy Lhermet
• Direction : Jacques Maddaluno
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie organique, bioorganique : réactivité et analyse (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime ; 2000-2025)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions chimiques -- Mécanismes

Catalyseurs à base de métaux de transition

Catalyseurs au nickel

Lithium -- Composés

Composés hétérocycliques

Catalyse

Chimie organométallique

Mots clés libres

Carbométallation

Hétérocyclisation

Alcynes

Dihydrobenzofuranes

Vinylmétal

Anti-addition

Dft

Carbénoïde

Résumé

La réaction de carbométallation est un puissant outil de synthèse dont dispose le chimiste organicien pour créer de nouvelles liaisons carbone-carbone. Récemment, deux nouvelles méthodologies de carbolithiation et carbonickelation ont été développées dans notre laboratoire, permettant l'hétérocyclisation de composés acytéliniques diversement fonctionnalisés. Dans la partie préliminaire de ce travail, ces deuc réactions ont été appliquées à une approche originale de la morphine, afin de proposer une synthèse efficace de son squelette tétracyclique. Nous avons ensuite souhaité étendre la méthodologie de carbonickelation avec le complexe NiBr2bipy en étudiant la formation d'hétérobicycles à sept ou huit chaînons, ainsi que la construction de structures tricycliques par une séquence cascade carbométallation/addition nucléophile. Les résultats obtenus ayant surtout contribué à démontrer les limitations de cette réaction, nous nous sommes proposés d'appliquer ces conditions au couplage de type Heck d'iodoaryléthers et d'iodoarylanilines possédant une chaîne latérale allylique. Si la réactivité des composés oxygénés s'est avérée décevante, conduisant à de nombreux sous-produits, leurs analogues azotés se présenteraient comme de meilleurs candidats au développement de ce couplage. De même, la réaction de carbolithiation intramoléculaire a été considérée. Les travaux antérieurs d'annulation de composés aromatiques porteurs d'une chaîne propargylique arborant un groupement acétal avaient démontré une anti-addition tout à fait inédite de l'organolithien sur la triple liaison. Aussi, nous avons souhaité comprendre les phe��nomènes à l'origine d'une telle sélectivité et étendre cette méthodologie à des précurseurs originaux. Une petite bibliothèque d'iodoaryléthers propargyliques a pour cela été préparée, substitués sur la position acytélinique. Silicium, oxygène, soufre, azote, phosphore et chlore sont ainsi la liste des hétéroéléments qui nous ont permis d'accéder à des méthylène-dihydrobenzofuranes fonctionnalisés. La sélectivité de la cyclisation paraissant dépendre des caractéristiques de chacun de ces éléments, une étude DFT a été menée en parallèle à ces travaux, dans le but de mieux discerner les facteurs qui rentrent en jeu lors de cette annulation. Enfin, un intermédiaire vinylcarbénoïde intéressant ayant été observé lors de la carbométallation du chlorure acétylinique, celui-ci a été valorisé en exploitant ses propriétés électrophiles et nucléophiles. Il a ainsi pu conduire à divers alcènes tétrasubstituées, dont deux métallooléfines qui ont été engagées en réactions de couplages croisés pallado-catalysés.

The carbometallation reaction is a powerful synthetic tool for the organic chemist to create new C-C bonds. Recently, two new methodologies of carbolithiation and nickelation were developed in our laboratory, enabling the heterocyclization of acetylenic compounds bearing various functionalities. The preliminary study of this work was to apply those two reactions to an original approach of the tetracyclic skeleton of morphine. Then, we wanted to extend the scope of the carbonickelation methodology with the NiBr2bipy complex to the formation of heterobicyles and to the construction of tricycles structures via a carbometallation/nucleophilic addition cascade sequence. Finally, we applied these conditions to the Heck coupling type of iodoarylethers and iodoarylanilines bearing an allylic chain. The intramolecular carbolithiation reaction was also studied. To this end a small library of substituted propargylic iodoarylethers have been prepared. Silicon, oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus and chlorine are the heteroelements which permitted the access to functionalized methylene-dihydrobenzofurans. The syn or anti selectivity was studied in parallel with DFT calculation, in order to understand the cyclization pathway. Finally, an interesting vinylcarbenoid intermediate was successfully exploited to access to various tetrasubstitued alkenes, among them two metallo-olefins were engaged in palladium-catalyzed cross coupling reactions.