Cascades complexes exploitant des adduits de Ugi et de Passerini-Smiles

Complex cascades exploiting Ugi and Passerini-Smiles adducts

• Auteur / Autrice : Cristina Cheibas
• Direction : Laurent El Kaïm
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/02/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de synthèse organique (Palaiseau, Essonne ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Samir Z. Zard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent El Kaïm, Cyril Ollivier, Julie Oble, Sandrine Calvet-Vitale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cyril Ollivier, Julie Oble

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions domino

Transpositions (chimie)

Réactions multicomposants

Mots clés libres

Réactions multicomposants

Réarrangements

Cascades

Multicomponent reactions

Rearrangements

Cascades

Résumé

Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux réactions de post-condensation sur des adduits de Ugi et Passerini-Smiles.Ce travail repose principalement sur deux études mettant en jeu des transformations en cascade complexes.La première étude est consacrée à la réactivité des adduits de Ugi en présence d'acétate de Mn(III) dans l'acide acétique. Lors de cette étude, plusieurs composés spiro-tricycliques ont été obtenus impliquant une oxydation radicalaire globale à quatre électrons. Afin de rendre cette méthode plus durable, la mise en œuvre d'un procédé catalytique à base de manganèse fut étudiée via un processus électrochimique. Cependant, l'extension de ce projet à une catalyse électrochimique au Mn(III) est encore à l'étude et nécessite plusieurs investigations.La deuxième étude est consacrée à l'extension de la réaction de Passerini-Smiles aux phosphonates d’acyle pour la mise en place de réarrangements en cascade sur les adduits formés. Une réactivité complètement différente a été mise en évidence pour les deux familles de produits de Passerini-Smiles synthétisés. D'une part, les adduits issus du 4-nitrophénol suivent une cascade de trois réarrangements dont le dernier implique un rare réarrangement de 1,3 Truce-Smiles conduisant à la formation de diarylamides. Ce réarrangement de 1,3 Truce-Smiles fut ensuite étendu à d'autres substrats alternatifs comme les céto-amides qui peuvent être engagés dans des cascades similaires. D'autre part, les adduits synthétisés à partir du 2-nitrophénol suivent un chemin réactionnel modifié lorsque ces derniers sont engagés dans les conditions de la réaction précédente menant à des N-benzoyloxy-benzimidazolones. Afin de proposer un mécanisme plausible pour la formation de ces produits, une modélisation a été effectuée pour chacune des séquences.

In the context of this PhD, we investigated post-condensation reactions on Ugi and Passerini-Smiles adducts.This work is divided in two different projects involving complex cascade transformations.In a first part, we studied the reactivity of Ugi adducts in the presence of Mn(III) acetate in acetic acid. During this study, several spiro-tricyclic compounds were obtained involving an overall four-electron radical oxidation. In order to make this method more sustainable, the implementation of manganese-based catalytic process was studied via galvanostatic electrolysis. However, the extension of this project to Mn(III) electrochemical catalysis is still under study and requires several investigations.In the second part we studied the extension of Passerini-Smiles reaction to acyl phosphonates for the development of complex cascade rearrangements under basic conditions. Two families of Passerini-Smiles products were synthesized with a completely different reactivity. On the one hand, the adducts arising from 4-nitrophenol underwent a cascade of three rearrangements, including a rare 1,3 Truce-Smiles rearrangement leading to the formation of diarylamides. This 1.3 Truce-Smiles rearrangement representing the key step of the cascade was then extended to other alternative substrates such as keto-amides that we could engage in similar cascades. On the other hand, the adducts synthesized from 2-nitrophenol follow a modified reaction pathway leading to benzimidazolone derivatives in a single step. A complete DFT study was carried out on both sequences in order to suggest a plausible mechanism for these transformations.