Cycloadditions énantiosélectives catalysées aux acides phosphoriques chiraux impliquant des triènes carbamates ou des diènes phénoliques. Synthèse organocatalysée de triarylméthanes non symétriques en conditions douces

Chiral phosphoric acids catalyzed enantioselective cycloadditions with trienecarbamates and phenoldienes. Organocatalyzed synthesis of unsymmetrical triarylmethanes in mild conditions

• Auteur / Autrice : Marine Lombard
• Direction : Luc Neuville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des substances naturelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1959-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Gillaizeau, Isabelle Chataigner, Cyril Ollivier, Giang Vo-Thanh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Gillaizeau, Isabelle Chataigner

Mots clés

Mots clés contrôlés

Organocatalyse

Catalyse asymétrique

Cyclisation (chimie)

Mots clés libres

Cycloaddition

Synthèse énantiosélective

Organocatalyse

Acides phosphoriques chiraux

Triènes carbamates

Diènes phénoliques

Organocatalysis

Cycloaddition

Enantioselective synthesis

Chiral phosphoric acids

Trienecarbamates

Phenoldienes

Résumé

Dans le contexte actuel de recherche de procédés chimiques plus « verts », la catalyse tient une place centrale en permettant de réaliser des réactions chimiques dans des conditions plus douces et surtout de manière plus sélective (chimio-, régio-, diastéréo- ou encore énantiosélective). L'organocatalyse prend une place de plus en plus importante dans la recherche en chimie car elle permet de limiter l'usage de métaux rares et polluants. En particulier, l'organocatalyse asymétrique a connu un grand développement au cours des dernières décennies. Depuis plusieurs années, notre laboratoire s'est particulièrement intéressé au développement de nouvelles transformations énantiosélectives catalysées aux acides phosphoriques chiraux impliquant des ènes et des diènes carbamates. Les motifs triènes carbamates ou diènes phénoliques présentent des analogies notables avec les diènes carbamates, mais n'ont à ce jour été que peu étudié et encore moins utilisés dans des réactions catalytiques énantiosélectives. C'est dans cette perspective que s'inscrivent les travaux de cette thèse.Les cycloadditions énantiosélectives sont des voies d'accès importantes à de nombreux motifs cycliques ou hétérocycliques chiraux utiles pour la synthèse de produits naturels ou bioactif. Les ènes et diènes carbamates étant de bons partenaires dans ce type de réactions, nous avons décidé d'évaluer le potentiel des triènes carbamates et des diènes phénols en explorant leur réactivité dans diverses cycloadditions catalysées aux acides phosphoriques chiraux.Ainsi, dans la première partie de notre travail, nous avons d'abord pu synthétiser divers triènes carbamates primaires linéaires jusque-là absents de la littérature. Leur mise en réaction avec différents dipôles 1,3 en présence d'acides phosphoriques chiraux a permis de mettre à jour des cycloadditions (3+2) ou (4+3) régio- et stéréosélectives. Nous avons ensuite concentré nos efforts sur le développement d'une réaction de nitroso Diels-Alder stéréosélective entre des triènes carbamates et des nitrosoarènes. Nous avons pu obtenir différentes 3,6-dihydro-1,2-oxazines avec une grande énantiosélectivité. De plus, nous avons établi que le choix des substituants portés par les réactifs et le catalyseur permet de contrôler précisément la régiosélectivité de la réaction (en particulier sur quelle paire de doubles liaisons conjuguées du triène carbamate a lieu la réaction).Dans un second temps nous avons porté notre attention sur les diène phénoliques. Ces motifs s'apparentent aux diènes carbamates, dans lesquels on aurait substitué le groupement directeur carbamate par une unité phénol. Nous avons donc essayé de les impliquer dans des réactions de cycloadditions énantiosélectives catalysées aux acides phosphoriques chiraux précédemment développées avec des diènes carbamates. Après avoir préliminairement établi que les diènes phénoliques peuvent mener à des cyclohepta[b]indoles par réaction de cycloaddition (4+3) mais avec des résultats limités, nous avons plus particulièrement travaillé sur le développement d'une réaction de Povarov vinylogue énantiosélective.Enfin, dans le dernier chapitre, nous avons travaillé sur la synthèse de triarylméthanes non symétriques par réaction de Friedel-Crafts en conditions douces. Nous avons utilisé une catalyse concertée au diiode activé par un carbocation tritylium pour permettre le clivage de la liaison S-C d'une grande variété de diarylthioéthers et l'addition du carbocation diarylique résultant sur un noyau aromatique.

In the current context of search for “greener” processes in chemistry, catalysis is central by allowing to perform chemical reactions in milder conditions and by introducing greater selectivity (chemo-, regio-, diastereo- or enantioselectivity). Organocatalysis is rising in chemical research because it limits the use of expensive and polluting metals. Asymmetric organocatalysis has been particularly developed over the last decades. For several years, our team has been working on the development of new chiral phosphoric acid catalyzed enantioselective transformations on enecarbamates and dienecarbamates. Trienecarbamates and phenoldienes present notable analogies with dienecarbamates, but they have been seldom studied and never used as reagents in catalytic enantioselective reactions. The work of this thesis aims at filling this gap. Enantioselective cycloadditions are important pathways to chiral cycles and heterocycles in natural or bioactive products synthesis. Ene- and dienecarbamates are good partners for this kind of reactions, thus we decide to evaluate the potential of trienecarbamates and phenoldienes by exploring their reactivity regarding different chiral phosphoric acid catalyzed cycloadditions. In the first part of our work, we have been able to synthesize diverse unreported primary linear trienecarbamates. Then those were confronted to different 1,3 dipoles in presence of chiral phosphoric acids which allowed us to observe new regio- and stereoselective (3+2) and (4+3) cycloadditions. However, the biggest part of our work on trienecarbamates focuses on the development of a stereoselective nitroso Diels-Alder reaction with nitrosoarenes. We were able to obtain several 3,6-dihydro-1,2-oxazines with great enantioselectivity. Moreover, we established that choosing the substituents on the regents and catalyst could allow a precise control of the reaction's regioselectivity (particularly on which pair of conjugated double bonds of the trienecarbamates the reaction would happen). In a second time, we worked with dienephenols. Those compounds are similar to dienecarbamates but the carbamate group is replaced by a phenol moiety. We tried using phenoldienes in chiral phosphoric acid catalyzed cycloadditions previously developed with dienecarbamates. After establishing that phenoldienes could lead to cyclohepta[b]indoles trough a (4+3) cycloaddition but with limited results, we focused on developing an enantioselective vinylogous Povarov reaction. Finaly, in our last chapter, we worked on the synthesis of unsymetrical triarylmethanes by Friedel-Crafts reaction in mild conditions. We used tritylium assisted iodide catalysis to promote the cleavage of the S-C bond in various diarylthioethers and the addition of the resulting diarylic carbocation on an arene.