Etude de la réactivité d'oxaziridines N-quaternarisées comme agents d'époxydation et de sulfoxydation énantiosélectives

par Abdeslam Akhatou

Thèse de doctorat en Chimie organique

Sous la direction de Gilles Hanquet.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Le travail décrit dans ce mémoire porte sur la conception et la synthèse asymétrique de sels d’iminium chiraux exocycliques de symétrie C2 comme catalyseurs de la réaction d’époxydation énantiosélective utilisant l’oxone® comme source d’oxygène. Ces sels d’iminium à chiralité axiale sont dérivés d’azépines binaphtyliques et possèdent des substituants soit en position 2,2’ (phényles) soit en et’ (méthyles) de l’atome d’azote. Les amines secondaires précurseurs sont préparées en 10 à 15 étapes avec des rendements globaux allant de 5 à 15%. Il est montré dans cette étude que la nature de la cétone à condenser sur l’azépine joue un rôle fondamental pour obtenir un sel d’iminium stable et efficace dans les conditions hydrolysantes du cycle catalytique. Ainsi, la cyclobutanone a t-elle été sélectionnée pour donner trois sels d’iminium énantiomériquement purs catalysant la réaction d’époxydation d’oléfines trans-di-ou trisubstituées avec d’excellentes conversions et des excès énantiomériques allant de 10 à 40% pour une charge variant de 10 à 100%. Le sel d’oxaziridinium correspondant au sel d’iminium substitué par deux méthyles en et’ peut être préparé en solution dichlorométhylènique anhydre par oxydation peracidique et être utilisé à basse température pour donner des époxydes quantitativement avec des excès énantiomériques compris entre 40 et 70%. Le sel d’iminium résultant du transfert d’oxygène est alors recyclé. Un état de transition de géométrie spiro rend compte des configurations absolues des époxydes majoritaires observées expérimentalement. Dans une seconde partie, les même azépines précurseurs ont été utilisées pour préparer en deux étapes les oxaziridines endocycliques chirales correspondantes. Ces dernières, en présence d’un acide fort, transfèrent énantiosélectivement et instantanément à -78°C leur oxygène sur les thioéthers avec des excès énantiomériques allant jusqu’à 85%. Les configurations absolues des sulfoxydes majoritaires obtenus sont opposées pour une même oxaziridine lorsqu’on passe des dialkylsulfures aux aryl-alkylsulfures. Un état de transition de géométrie planaire rend compte de ces configurations absolues.

  • Titre traduit

    Reactivity study of N-quaternarized chiral oxaziridines as enantioselective oxygen-atom transfer reagents onto olefins and sulfides


  • Résumé

    The goal of the work described in this report deals with the design and the synthesis of chiral binaphtyl-azepine-based exocyclic iminium salts and their use in catalytic asymmetric enantioselective epoxidation. The enantiomerically pure azepines precursors have been prepared from 1-bromomethylnaphtalene in 7 to 10 steps and 5 to 15% overall yield. The nature of the ketone to condense with the secondary amine is very important to obtain an efficient iminium salt in the hydrolytic conditions of the catalytic cycle. The cyclobutanone has been selected to gives three iminium salts bearing hydrogen or phenyl group at the 2,2’ position and hydrogen or methyl group and’ to the nitrogen atom. The catalysts loading (10 to 100%) is function of iminium salts structure and oxygen-atom transfer proceeds quantitatively with enantiomeric excesses ranging from 10% to 40% for trans di- and trisubstituted olefins. The iminium salt bearing two methyl groups and’ to the nitrogen atom is smoothly oxidized by a peracid to give an anhydrous CH2Cl2 solution of the corresponding oxaziridinium salt. This solution can be used at -30°C for epoxydation reactions, and proceeds with high conversion and good enantiomeric excesses (50 to 70%). The iminium salt resulting from oxygen-atom transfer is totally recovered. A spiro transition state is consistent with the absolute confirmation of the major epoxides experimentally observed. In a second part, the same azepines skeleton have used for the preparation of enantiomerically pure endocyclic oxaziridines. An énantiosélectives acid-catalyzed oxygen-atom transfer has been performed at -78°C from these oxaziridines to thioethers with high conversion and good enantioselectivity reaching 85%. For a given oxaziridine, absolute configuration of the major sulfoxide is opposite when the reaction is performed on dialkylsulfides compared to arylalkylsulfides. A planar transition state rationalizes the observed absolute configuration of the major sulfoxydes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (246 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5051
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