Stereodivergent and enantioselective total syntheses of chaetominine-type alkaloids and azaphilic radical cascade cyclization for the synthesis of imidazo-fused heteroaromatics and toward analogs of the 2-Carboxyl-6-HydroxyOctahydroIndole (CHOI) Unit

par Zhongyi Mao

Thèse de doctorat en Chimie Moléculaire

Sous la direction de Pei-Qiang Huang, Giovanni Poli et de Haichao Xu.

Soutenue le 12-07-2017

à Paris 6 en cotutelle avec Xiamen university (Chine) , dans le cadre de École doctorale Chimie moléculaire de Paris Centre (Paris) , en partenariat avec Institut Parisien de Chimie Moléculaire (laboratoire) .

Le président du jury était Cyril Ollivier.

Le jury était composé de Dong-Ping Zhan, Julie Oble.

Les rapporteurs étaient Bruno Figadère, Hong-Li Bao.

  • Titre traduit

    Synthèses totales stéréodivergentes et énantiosélectives d'alcaloïdes de type chaetominine, cyclisations en cascade de radicaux azaphiliques pour la synthèse d'hétéroaromatiques de type imidazole et vers des analogues de l'unité 2-carboxyl-6-hydroxyoctahydroindole (CHOI)


  • Résumé

    Les composés azotés ont un grand intérêt car cet élément se retrouve dans la plupart des produits naturels et pharmaceutiques, de sorte que le développement de méthodes efficaces pour leur préparation est hautement souhaitable. Tout d'abord, une méthode stéréodivergente et énantiosélective a été développée pour la synthèse totale des alcaloïdes de type chaetominine, y compris les structures proposées de la (-)-pseudofischerine, de l’(-)-aniquinazoline D et de l’(-)-isochaetominine, de l’(-)-isochaetominines A-C, de la (+)-14-epi-isochaetominine C, ainsi que les quatre stéréoisomères jusqu'ici inconnus de l'isochaetominine C. A la lumière de nos travaux de synthèse, les structures de la (-)-pseudofischerine naturelle et l’(-)-aniquinazoline D ont été révisées comme l’(-)-isochaetominine C, et la structure de l’(-)-isochaetominine naturelle a été révisée comme la (-)-11-epi-chaetominine. Ensuite, une réaction de cyclisation en cascade de radicaux azaphiles a été développée conduisant à une synthèse efficace d'hétéroaromatiques de type imidazo-accolés à partir de carbamates N-hétéroaryl-O-propargyliques facilement disponibles. La synthèse électrochimique organocatalysée est généralisable, tolère de nombreux groupes fonctionnels, et se déroule dans des conditions douces sans besoin de catalyse par les métaux de transition, ni d'oxydants. Enfin, deux approches à des analogues de l'unité CHOI ont été développées. Les étapes clés de la de synthèse sont basées sur la C-allylation et la N-allylation palladocatalysées, qui permettent la transformation d’un substrat bis-allylique cyclique en un hexahydroindole. En fonction de la stratégie appliquée, la position de la fonction alcène de l'hexahydroindole peut se retrouver sur des positions différentes du squelette. L’homologation d’un atome de carbone suivie d'une époxydation ou d'une syn-dihydroxylation des intermédiaires bicycliques résultants fournissent les analogues CHOI désirés.


  • Résumé

    Nitrogen-containing compounds have a great interest as this element is found in natural products and drugs, thus the development of efficient methods for their preparation is highly desirable. First, a stereodivergent and enantioselective method has been developed for the total syntheses of chaetominine-type alkaloids including the proposed structures of (-)-pseudofischerine, (-)-aniquinazoline D and (-)-isochaetominine, (-)-isochaetominines A–C, (+)-14-epi-isochaetominine C, as well as the four hitherto unknown stereoisomers of isochaetominine C. The structures of natural (-)-pseudofischerine and (-)-aniquinazoline D have been revised as (-)-isochaetominine C and the structure of the natural (-)-isochaetominine have been revised to (-)-11-epi-chaetominine based on our synthetic efforts. Next, an azaphilic radical cascade cyclization reaction has been developed leading to the efficient synthesis of imidazo-fused heteroaromatics from easily available N-heteroaryl-O-propargyl carbamates. The organocatalyzed electrochemical synthesis has a broad scope, tolerates many common functional groups, and proceeds under mild conditions without the need of transition-metal catalysis or chemical oxidant. Finally, two approaches toward analogs of the CHOI unit have been developed. The key steps of the synthetic route were based on Pd-catalyzed C-allylation and N-allylation, which converted a cyclic bis-allylic substrate into a hexahydroindole scaffold. Depending on the strategy applied, the position of alkene moiety of the resulting hexahydroindole can be obtained at different positions. One-carbon homologation followed by epoxidation or syn-dihydroxylation of the resulting bicyclic intermediates afforded the desired CHOI analogues.

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