Applications of fluoro-alcohols as reaction media for the synthesis of heterocyclic compounds and perspectives in the design of hybrid materials

par Kavita DE

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Benoit Crousse.

  • Titre traduit

    Applications des alcools fluorés : milieu réactionnel pour la synthèse d'hétérocycles et perspectives dans la conception de matériaux hybrides


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  • Résumé

    Fluoro-alcohols like hexafluoroisopropanol (HFIP) and trifluoroethanol (TFE) display unique properties like high hydrogen bond donating ability, poor nucleophilicity, high ionizing power and low pKa’s compared to their non fluorinated counterparts. Owing to these properties HFIP/TFE are known to promote different reactions. HFIP was explored as an effective solvent system for the synthesis of 2,3-unsaturated glycosides via Ferrier rearrangement of 3,4,6 tri-O-acetyl glucal. Aza-Michael addition of anilines onto Michael acceptors was found to proceed easily in polar protic solvents like HFIP,TFE and water, without the assistance of any promoting agent. The reaction was found to depend largely on solvent as well as on the nature of the electrophile. The selectivity of the reaction to afford mono or diaddition products or even quinolines can be achieved by finely tuning the solvent. HFIP and TFE were explored as efficient solvent systems for the Povarov reaction in the synthesis of nitrogen containing heterocycles. The applications of the Povarov/ oxidation reaction were studied further in the synthesis of the hetereocycles like aminoquinolines and phenanthrolines. We also assessed the synthesized phenanthrolines as potential ligands in two different reactions like AuCl-catalyzed C-C double bond cleavage and the oxidative Heck coupling. On the other hand, keeping into consideration the growing demand of green chemistry, we synthesized a recoverable novel hybrid organic-inorganic material containing HFIP moiety. The novel material was used as an organo-catalyst in the reactions: sulfoxidation, epoxide opening with aromatic amines, aza-Michael, Ferrier rearrangement. Unfortunately the preliminary studies were not encouraging. On the other hand, due to the presence of HFIP moiety, the material might bind selectively with specific functional groups and thus might find applications in drug delivery as a good drug carrier as well. In a preliminary study the novel material has shown considerable adsorption towards carboxylic acids.


  • Résumé

    Les alcools fluorés comme l’hexafluoroisopropanol (HFIP) et trifluoroéthanol (TFE) possède des propriètes uniques (aptitude à former des liasons hydrogène, une faible nucléophilie, un fort pouvoir ionisant et un faible pKa) qui sont très differents de celles de leur analogues hydrogénés. Grace à leur propriètes, les alcools fluorés peuvent promouvoir des réactions differentes. Nous avons montré que HFIP est un solvant efficace pour réaliser la réaction de Ferrier. Le 3,4,6-Tri-O-acétyl glucal a réagi avec alcools différents pour donner des glucosides 2,3-insaturés. Ainsi nous avons étudié la réaction d’addition d’amines aromatiques sur les accepteurs de Michael dans les solvants polaires protiques. Nous avons ainsi démontré que la réaction d’aza-Michael des amines aromatiques pouvait être promue et contrôlée par simple effet de ces solvants. Selon la nature du solvant et de l'électrophile, la sélectivité de la réaction peut être affinée pour mener des produits de mono-ou di-addition ou même quinoléines selon une cascade d’addition/cyclialkylation/déshydratation. Nous avons montré que HFIP et TFE sont des solvants très efficaces pour la synthèse de la 8-aminoquinoléines par une séquence Povarov/oxydation, à partir des réactifs simples (1,2-phénylènediamines, aldéhydes et éthers vinyliques). Une deuxième séquence Povarov/oxydation donne des phénanthrolines substitués à position C-2 ou C-9. Les phénanthrolines synthétisés ont été étudiés en tant que ligands dans deux réactions différents: i) clivage oxydatif de C=C (double liaison carbone-carbone) catalysée par  AuCl; ii) le couplage oxydatif de Heck catalysée par Pd(OAc)2. Vu la demande croissante de la chimie verte, nous avons synthétisé de nouveaux matériaux décorés avec des fractions HFIP pour servir comme catalyseurs récupérables. Malheureusement, les études préliminaires ne sont pas encourageantes et aucun effet catalytique significatif n’a été observé dans les réactions de sulfoxydation, d'ouverture d’époxyde par des amines aromatiques, la réaction d’aza-Michael avec des amines aromatiques et la réaction de Ferrier. D'autre part, nous avons envisagé que, en raison de la présence du groupement HFIP, le matériau hybride organique-inorganique pourrait former des liaisons hydrogène avec certains groupements fonctionnels présents dans des principes actifs, et pourraient donc trouver des applications en tant que transporteur de médicaments. Dans une étude préliminaire, le nouveau matériau a montré une adsorption importante d'acides carboxyliques.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.154-163

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine). Service Commun de la Documentation. Section Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10PA114821 B
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