Synthèse de benzocyclobutènes par activation C(sp3)-H catalysée par le palladium et utilisation dans des réactions péricycliques
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
An efficient catalytic system has been developed for the synthesis of benzocyclobutenes (BCB) by C–H activation of methyl groups. A variety of substituted BCB were obtained under these conditions with yields in the 44-92% range, including molecules that are hardly accessible by other methods. The reaction was found limited to substrates bearing a quaternary benzylic carbon, but benzocyclobutenes bearing a tertiary benzylic carbon could be obtained indirectly from diesters by decarboxylation. Reaction substrates bearing a small substituent para to bromine gave an unexpected regioisomer that likely arouse from a 1,4-palladium migration process. The formation of this ‘abnormal’ regioisomer could be suppressed by introducing a larger subsituent para to bromine. DFT calculations showed the critical influence of the coordination mode of the base to induce both an easy C–H activation and to allow for a pathway for 1,4-palladium migration. Then, an efficient synthesis of polycyclic molecules has been performed by a sequence involving palladium-catalyzed C–H activation and [4+2] cycloaddition. The intermediate benzocyclobutenes underwent a microwave-enhanced electrocyclic ring-opening / cycloaddition process with complete torquoselectivity and diastereoselectivity. Finally, 3-aryl-3,4-dihydroisoquinolines were synthesized from bromobenzenes by a sequence comprising a C(sp3)–H activation, a Curtius rearrangement and a tandem electrocyclic ring-opening / 6π- electrocyclization. This method was applied to the synthesis of various isoquinoline containing molecules, including the tetrahydroberberine alkaloid coralydine.
Abstract FR:
Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le domaine de la méthodologie de synthèse. Dans un premier temps, nous avons évalué l’étendue du champ d’application ainsi que les limites de la réaction d’activation C(sp3)-H de groupements méthyles pour la formation de benzocyclobutènes. Cette étude a été réalisée à l’aide d’un nouveau jeu de conditions élaboré spécifiquement. D’une manière générale, la réaction conduit régiosélectivement à l’activation du groupement méthyle au départ des substrats dialkyles et la transformation tolère la présence de substituants variés sur le noyau aromatique ou en position benzylique. Enfin, le mécanisme de la réaction a été étudié en détail et il ressort de cette étude que l’étape d’activation C-H met en jeu une cyclopalladation et une abstraction de proton par la base qui se déroulent vraisemblablement de façon concertée. Dans un second temps, les benzocyclobutènes synthétisés au laboratoire ont été engagés dans des réactions péricycliques. La réactivité des benzocyclobutènes a pu être exploitée dans des réactions de Diels-Alder intermoléculaires. Des cycloadditions très rapides et hautement diastéréosélectives ont ainsi été réalisées par chauffage aux micro-ondes. De plus, une nouvelle méthode de synthèse de 1 alkyl-3-aryl-3,4-dihydroisoquinoléines a été mise au point. Elle fait intervenir une réaction tandem ouverture électrocyclique/électrocyclisation au départ d’un iminobenzocyclobutène. Enfin, cette méthodologie a été illustrée par les synthèses d’un analogue d’inhibiteurs connus de la DPP-IV et de la (±)-coralydine, un alcaloïde de la famille des tétrahydroprotoberbérines.