Helicoselective Synthesis of Dioxa[6]helicenes and Design of Orginal P-Stereogenic Brønsted Acid Organocatalystsx.

par Peng Liu

Thèse de doctorat en Sciences chimiques

Sous la direction de Damien Bonne et de Laurent Giordano.

Soutenue le 21-09-2020

à l'Ecole centrale de Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences Chimiques (Marseille) , en partenariat avec Institut des sciences moléculaires de Marseille (ISM2) (laboratoire) et de Institut des Sciences Moléculaires de Marseille / ISM2 (laboratoire) .

Le jury était composé de Damien Bonne, Laurent Giordano, Angela Marinetti, Jieping Zhu, Jose luis Vicario, Alexandre Martinez, Jean-Antoine Rodriguez.

Les rapporteurs étaient Angela Marinetti, Jieping Zhu.

  • Titre traduit

    Synthèse hélicosélective de dioxa[6]hélicènes et design d’organocatalyseurs acides de brønsted P-stéréogènes originaux.


  • Résumé

    Cette thèse est composée de deux parties principales. Premièrement, l'accès synthétique hélicosélectif à une nouvelle série de dioxa[6]hélicènes dioxa configurationnellement stables à partir de précurseurs achiraux simples a été développé. L’hélice est créée et contrôlée au cours d'une réaction domino organocatalysée comprenant une alkylation de Michael suivie d’un couplage C–O, qui fournit les 2-nitrodihydrofuranes chiraux sous forme d’uniques stéréoisomères présentant à la fois une chiralité centrale (deux atomes de carbone stéréogènes) et une chiralité hélicoïdale. Il s’agit du premier cas d'une transformation chimique dans laquelle les chiralités centrales et hélicoïdales sont contrôlées simultanément. Ceci donne accès à des molécules chirales très originales pour la synthèse d'hétérohelicènes optiquement actifs par élimination de HNO2 avec une excellente rétention la chiralité hélicoïdale dans la plupart des cas. Dans une second partie, une nouvelle classe d’organocatalyseurs de type acides de Brønsted a été développée dans laquelle la chiralité est centrée sur l'atome de phosphore. Les acides thiophosphiniques P-stéréogènes chiraux optiquement actifs ont été synthétisés., ce qui ouvre de nouvelles opportunités en l’organocatalyse énantiosélective. Ces nouveaux organocatalyseurs ont notamment été utilisés dans la réaction de Pictet-Spengler et les produits ont été obtenus avec de bons rendements et énantiosélectivité modérée (jusqu'à 47% ee). Cette première étape valide le concept initial mais une optimisation supplémentaire est nécessaire pour atteindre des excès énantiomériques plus élevés et pour rendre ces organocatalyseurs plus généraux.


  • Résumé

    This PhD thesis is composed of two main parts. First, the expedient helicoselective synthetic access to a new series of configurationally stable dioxa[6]helicenes from simple achiral precursors was developed. The helicity is created and controlled during an organocatalyzed domino Michael/C–O alkylation step, which delivers chiral 2-nitrodihydrofurans as single stereoisomers featuring both central chirality (two stereogenic carbon atoms) and a helical shape. Interestingly, this represents the first case of a catalytic chemical transformation in which both central and helical chiralities are controlled simultaneously, offering unprecedented chiral platform molecules for the synthesis of enantioenriched heterohelicenes by simple base-promoted elimination of HNO2 with excellent retention of the helical information in most cases. Secondly, a new design for Brønsted acid organocatalysis was developed in which the chirality is centered on the phosphorus atom. Chiral P-stereogenic thiophosphinic acids were synthesized in high enantiomeric excess. This opens new synthetic opportunities for both hydrogen-bonding and ion-pairing enantioselective organocatalysis. These new catalysts were used notably in Pictet-Spengler reactions delivering the products in moderate enantioselectivity (up to 47% ee). This first step validate the concept but further optimization is necessary to reach higher enantiomeric excess and to make these catalysts more general.


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