Utilisation d’interactions non-covalentes pour le développement de nouvelles transformations
Institution:
université Paris-SaclayDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The main project of this thesis focused on the design of new organometallic complexes assembled through supramolecular interactions, namely π-anion interactions. The aim of this strategy is to mimic a bidentate ligand whose rigidity is critical to carry out classical organic synthesis reactions with high efficiency and selectivity. We were particularly interested in asymmetric rhodium-catalyzed hydrogenation reactions on various unsaturated substrates. For many substrates tested, the yields obtained were quantitative with enantiomeric excesses up to 99%. However, with respect to some fewer active substrates, the reaction led only to low conversions and much more modest enantiomeric excesses. In parallel to the investigations carried out on asymmetric hydrogenation, we have been interested in the development of macrolactonization and esterification reactions from hydroxy acids. The driving force of the reaction is the use of π-lone pair interactions involving a system composed of a pentafluorinated acyl chloride and an organic base to facilitate the formation of the macrolactone. The advantage of this approach over methods described in the literature is that the reaction is performed in the same pot and does not require the super-stoichiometric use of activating agent. In addition, the aqueous treatment of the reaction medium is very simple, and, in some cases, no purification step is required. Using this method, we have been able to obtain a wide range of diversely substituted macrolactones with yields of up to 98%. This method was then extended to esterification reactions between various acids and alcohols and 15 examples have been reported with yields ranging from 55 to 98%. In our latest project, we developed a new cycloaddition reaction [8+3] between tropone, which is a non-benzenoid aromatic compound, and azaoxyallyl cations. These azaoxyallyl cations are easily generated in situ from α-halohydroxamates in the presence of a base and behave as 1,3 dipoles making them ideal partners for cycloaddition. Thus, the cycloaddition reaction in HFIP has led to the formation of 20 fused polycyclic nitrogen compounds [7,6] of the oxazolidinone type from various azaoxyallyl cations and substituted tropones. During our investigations, a spirocyclic reaction intermediate was isolated, which, along with, with theoretical calculations shed light on the mechanism of the transformation.
Abstract FR:
Le projet principal de cette thèse a porté sur le design de nouveaux complexes organométalliques assemblés suivant des interactions supramoléculaires de type π-anion. L’avantage de cette méthode est de mimer un ligand bidentate dont la rigidité est nécessaire afin d’effectuer avec une grande efficacité et sélectivité des réactions classiques de synthèse organique. Nous nous sommes en particulier intéressés à des réactions d’hydrogénations asymétriques catalysées au rhodium sur divers substrats insaturés. Pour de nombreux substrats testés, les rendements obtenus ont été quantitatifs avec des excès énantiomériques observés jusqu’à 99%. Cependant pour certains substrats moins actifs la réaction n’a conduit qu’à de faibles conversions et des excès énantiomériques bien plus modestes. Parallèlement aux investigations menées sur les hydrogénations asymétriques, nous nous sommes intéressés au développement de réactions de macrolactonisation et d’estérification à partir d’hydroxyacides. La force motrice de la réaction est l’utilisation d’interactions π-doublet non liant faisant intervenir un système composé d’un chlorure d’acyle pentafluoré et d’une base organique pour faciliter la formation de la macrolactone. L’avantage de cette démarche par rapport aux méthodes décrites dans la littérature est d’effectuer la réaction dans le même pot et de ne pas nécessiter l’emploi super stœchiométrique d’agent activateur. De plus le traitement du milieu réactionnel est très simple et, dans certains cas, aucune étape de purification n’est nécessaire. Via cette méthode, nous avons été en mesure d’obtenir un large éventail de macrolactones diversement substituées avec des rendements jusqu’à 98%. Cette méthode a ensuite été étendu à des réactions d’estérification entre divers acides et alcools, une quinzaine d’exemples ont été rapportés avec des rendements allant de 55 à 98%. Quant à notre dernier projet, nous avons développé une nouvelle réaction de cycloaddition [8+3] entre la tropone, qui est un composé aromatique non benzenoide, et des cations azaoxyallyles. Ces cations azaoxyallyles sont facilement générés in situ à partir d’α-halohydroxamates en présence d’une base, et se comporte comme des dipôles 1,3 ce qui fait d’eux des partenaires de choix pour effectuer des cycloadditions. Ainsi la réaction de cycloaddition dans le HFIP a conduit à la formation d’une vingtaine de composés polycycliques azotés fusionnés [7,6] de type oxazolidinones sous forme de mélange d’isomères avec divers cations azaoxyallyles, et de tropones substituées. Au cours de nos investigations un intermédiaire réactionnel spirocyclique a pu être observé et isolé. Ce résultat combiné à des calculs théoriques a permis d’éclairer le mécanisme de la transformation.