Approche des squelettes ladderanes par photocycloaddition [2+2] multiples

par Simon Guelen

Thèse de doctorat en Chimie Organique

Sous la direction de Louis Fensterbank et de Virginie Mouriès-Mansuy.

Soutenue le 18-11-2016

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Chimie moléculaire de Paris-Centre , en partenariat avec Institut Parisien de Chimie Moléculaire / IPCM (laboratoire) .

Le jury était composé de David Aitken, Peter Dalko, David Bernier, Giovanni Poli.


  • Résumé

    Ces travaux de thèse ont pour but de synthétiser des squelettes ladderanes en une seule étape de photocycloaddition [2+2] multiple. Le produit naturel acide pentacycloanammoxique est la molécule visée au terme de ce projet. Dans une première partie, nous avons développé une méthode originale de photocycloaddition [2+2] intramoléculaire à partir de précurseurs polyéniques soufrés. Ainsi, quatre types de composés cycliques ont été obtenus et caractérisés. Cette méthodologie a été appliquée à des composés mono, di et triènes, sulfures et sulfone, par irradiation au sein d’un photoréacteur Rayonet, ou dans des conditions plus douces avec des LED bleues. Différentes stratégies ont été testées dans le but de former des ladderanes, comme la modification des extrémités des chaînes polyéniques, les catalyses au cuivre (I) et photoredox, ou encore la photosensibilisation, mais aucune n’a permis la formation de plus d’un cyclobutane. La technique de l’encapsulation supramoléculaire au sein de cavités cyclodextrines et cucurbituriles a permis de préparer quantitativement un composé cyclobutanique de configuration syn-trans-syn sur petite échelle. Ce résultat étudié en photochimie de flux, représente une perspective encourageante pour la synthèse de ladderanes. Nous avons également étudié la synthèse d’un modèle de métabolite de l’acide pentacycloanammoxique, qui représenterait un étalon analytique. Dans ce contexte, une cétone tricyclique a été dans un premier temps préparée en sept étapes avec un rendement de 67% par le biais de la cycloisomérisation catalysée au platine (II) d’un précurseur énynylester. Puis l’intermédiaire alcool le plus avancé de la synthèse a été obtenu après six étapes supplémentaires avec un rendement de 7,4%. Enfin, une méthodologie de synthèse a été développée autour de l’intermédiaire cétone tricyclique de structure originale, permettant des transformations hautement régio et diastéréosélectives. Des réactions d’additions nucléophiles ou d’extensions de cycles telles que l’homologation de Bayer-Villiger ou le réarrangement de Beckmann ont été étudiées.

  • Titre traduit

    Ladderane skeleton approach by multiple [2+2] photocycloaddition


  • Résumé

    The aim of this PhD work was to synthesize ladderane skeletons in one multiple [2+2] photocycloaddition step. The natural product pentacycloanammoxic acid is the target molecule of the project. In a first part, we developped an original method of intramolecular [2+2] photocycloaddition from sulfide polyenic precursors. Thus, four kind of cyclic compounds were obtained and characterized. This metodology has been applied to mono, di, and triene compounds, either sulfide or sulfone, by irradiation in a Rayonet photoreactor or in milder conditions with blue LEDs. Different strategies have been tested in order to create ladderanes, such as modification of polyene chain end, copper(I) and photoredox catalysis, or photosensitization, but none allowed the formation of more than one cyclobutane. Supramolecular encapsulation in cyclodextrins and cucurbiturils have provided quantitatively cyclobutane compound with syn-trans-syn configuration on small scale. This result studied in flow photochemistry is an encouraging perspective for ladderane preparation. We have also studied the synthesis of a pentacycloanammoxic acid metabolite model. In this context, a tricyclic ketone has been prepared first in seven steps with a gobal yield of 67%, based on a platinum(II) catalysed cycloisomerization as a key step. Then, the most advanced alcohol intermediaite has been obtained after six more steps in a 7.4% yield. Finally, a synthesis methodology has been developped around the tricyclic ketone intermediaite, of novel structure, allowing highly regio and diastereoselective transformations. Nucleophilic additions or ring expansion reactions such as Bayer-Villiger homologation or Beckmann rearrangement have been studied.


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