Approches synthétiques à de nouvelles séries de phosphahélicènes

New synthetic approachs to the synthesis of phosphahelicene

• Auteur / Autrice : Julie Febvay
• Direction : Angela Marinetti, Arnaud Voituriez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des substances naturelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1959-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Gandon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Angela Marinetti, Arnaud Voituriez, Vincent Gandon, Frédéric Leroux, Jérôme Bayardon, Jeanne Crassous
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Leroux, Jérôme Bayardon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse à l'or

Catalyse asymétrique

Hélicènes

Phosphore -- Composés organiques

Mots clés libres

Phosphahélicènes

Acides de Brønsted

P stéréogénie

Catalyse

Au(I)

Phosphahelicene

Brønsted acid

Stereogenic phosphorus

Catalysis

Au(I)

Résumé

Les phosphahélicènes sont des composés comportant un cycle phosphoré inclus au sein d’un squelette hélicoïdal.Ils sont efficaces en tant que ligands en catalyse organométallique asymétrique à l'or (I), et en tant que base de Lewis en organocatalyse asymétrique. Au cours de cette thèse, nous avons développé de nouvelles familles de phosphahélicènes comportant des modifications sur la partie phosphorée ainsi que sur le squelette hélicoïdal. La première synthèse d’acides de Brønsted à chiralité hélicoïdale, portant un motif benzophosphole et des fonctions P(O)OH et P(O)NH₂ a été développée. Cette étude a permis de mettre en évidence une photoréactivité [2+2] à l’état solide du cycle phosphoré. Par ailleurs, la synthèse de la première famille de phosphahélicènes à motif benzophospholène, portant les fonctions thiophosphonate P(S)OMe et acide thiophosphinique P(S)OH a été réalisée. Le motif benzophospholène induit une nouvelle régiosélectivité de la réaction de photocyclisation oxydante, ce comportement a été rationalisé par des calculs DFT. Les phosphahélicènes obtenus sont les premiers exemples d’acides de Brønsted P-stéréogènes hélicoïdaux. Par ailleurs, une voie d’accès originale à des structures hélicoïdales a été explorée. Une synthèse courte et robuste d’un thia[5]hélicène, intrinsèquement chiral mais dont la configuration est instable, a été mise au point. Des premiers essais de fonctionnalisations régiosélectives par des réactions de bromation, d’arylation C-H et par des acylations de Friedel-Crafts sont été réalisés, pour créer l’encombrement stérique nécessaire à la stabilisation de la configuration hélicoïdale. Enfin, la première version énantiosélective d’une réaction tandem cyclisation/hydratation d’ynamides N-propargyliques catalisée à l’or (I) a été réalisée. L’utilisation d’un catalyseur d’or chiral, la DM-SEGPHOS(AuCl)₂ a permis l’obtention de dix-huit pipéridinones énantioenrichies avec des excès énantiomériques allant jusqu’à 86%.

Phosphahelicenes are helicenic compounds embedded with a phosphole ring. Previous work of the group showed their efficiency both in asymmetric organometallic gold catalysis and organocatalysis. The aim of this work is to expand the toolbox of phosphahelicenes by modifications on the phosphorus unit and the helical backbone. The first families of helical Brønsted acids have been developed. The synthesis of the first phosphahelicenes with a phosphole ring and P(O)OH or P(O)NH₂ functions have been established. During this study we enhanced a [2+2] photocyclisation of the phosphole ring at the solid state. In addition, the first synthesis of phosphahelicene with a benzophospholene moiety and thiophosphinate P(S)OMe or thiophosphinic acid P(S)OH has been established. During the study, a new regioselectivity of the oxidative photocyclisation step induced by the benzophospholene unit has been observed and rationalized by DFT calculations. These new phosphahelicenes are the first examples of P-stereogenic and helicenic Brønsted acids. A new and original pathway to access helicenic structures has been explored. The short synthesis of a chiral but not configurationally stable thiaphospha[5]helicene has been developed. First trials to substitute it regioselectively through bromination, C-H arylation and Friedel Crafts acylations has been done to create the steric environment which could stabilize the helical chirality. Finally, the first gold-catalyzed enantioselective 6-endo-dig cyclisation of N-propargylic ynamides into dihydrobenzoquinones has been developed. The use of the chiral gold complex DM-SEGPHOS(AuCl)₂ allowed the access to eighteen dihydrobenzoquinones with enantiomeric excess up to 86%.