Nouvelles voies d'accès aux clyclopentènes spirooxindoles : activation d'allényl sulfones par des paires d'ions sulfinate ammonium

by Victorien Martin

Doctoral thesis in Chimie

Under the supervision of Stéphane Perrio and Jean-François Brière.

defended on 29-10-2020

in Normandie , under the authority of École doctorale normande de chimie (Caen) , in a partnership with Laboratoire de chimie moléculaire et thio-organique (Caen ; 1996-....) (laboratoire) and Université de Caen Normandie (1971-....) (établissement de préparation) .

Thesis committee President: Samir Messaoudi.

Thesis committee members: Stéphane Perrio, Jean-François Brière, Mihaela Gulea, Yannick Landais.

Examiners: Mihaela Gulea, Yannick Landais.

keywords

• Quaternary ammonium
• Ion pairs
• Organocatalysis

Alternative Title

Original accesses to cyclopentene spirooxindoles : activation of allenyl sulfones by sulfinate ammonium ion pairs

Abstract

This PhD work concerns the use of sulfinate anions (RSO2–) as catalysts, within sulfinate/ammonium ion pairs RSO2/NR4, in organocatalyzed annelation processes leading to biologically relevant cyclopentene spirooxindoles. The methodologies involve anionic allyl sulfone intermediates, generated in a catalytic manner, by the activation of allenyl sulfones by the sulfinates, and diactivated Michael acceptors derived from oxindole. The processes are efficient (yields often above 75%) and operationally simple ("one pot" reaction, mild conditions and short times), in particular in the presence of ion pairs incorporating the +NMe3Bn ammonium cation. A collection with about 40 spirooxindoles has thus been prepared. The results were presented according to the nature of the starting allenyl sulfone (parent allenes, alpha or gamma substituted allenes). Contrasted regioselectivities were highlighted (alpha or gamma attack of the allyl sulfone anion intermediate). Catalytic cycles were proposed to rationalize the results.

keywords

• Sulfinate
• Paire d'ions
• Spirooxindole
• Ammonium quaternaire
• Ions
• Organocatalyse
• Biomolécules actives

Abstract

Les travaux décrits dans cette thèse ont pour fil conducteur l’exploitation des paires d’ions sulfinate/ammonium RSO2–/+NR4, à travers des réactions d’annélation permettant d’accéder à des cyclopentènes spirooxindoles. Ces approches organocatalysées ouvrent de nouvelles voies d’accès à ce type de composés d’intérêt biologique. Les méthodologies abordées mettent en jeu des anions allyl sulfones, générés de manière catalytique par l’activation d’allényl sulfones avec les sulfinates, et des accepteurs de Michael diactivés dérivés de l’oxindole. Ces processus sont efficaces (rendements souvent supérieurs à 75 %) et pratiques de mise en œuvre (réaction « one pot », conditions douces et temps brefs), notamment par des paires d’ions incorporant l’ammonium +NMe3Bn. Une librairie constituée d’une quarantaine de cyclopentènes spirooxindoles a ainsi été préparée. Les résultats ont été déclinés selon la nature de l’allényl sulfone de départ (allènes parents, allènes alpha ou gamma substitués). Des régiosélectivités contrastées ont été mises en évidence (attaque alpha ou gamma de l’anion allyl sulfone intermédiaire). Des cycles catalytiques ont été proposés pour interpréter l’ensemble des résultats.