Cyclisations d’éthers d’énol catalysées par des acides de Lewis : applications dans le domaine des arômes et parfums

Lewis acid-catalyzed cyclizations of enol ethers : applications in the field of flavors & fragrances

• Auteur / Autrice : Luisa Lempenauer
• Direction : Elisabet Duñach-Clinet, Gilles Lemière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/12/2017
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Gosmini, Anna Roglans, Vincent Dalla, Emilie Singer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Corinne Gosmini, Anna Roglans

Mots clés

Mots clés contrôlés

Odeurs

Cyclopenténones

Cyclisation (chimie)

Énols

Catalyse

Mots clés libres

Catalyse

Éthers d'énol

Cyclisations

Triflates métalliques

Chimiodivergence

Cyclopenténones

Odorants

Catalysis

Enol ethers

Cyclizations

Metal triflates

Chemodivergence

Cyclopentenones

Fragrance chemistry

Résumé

Les composés oxygénés de faible poids moléculaire présentent un fort intérêt en chimie des parfums. Un grand nombre d’odorants contiennent un ou plusieurs cycles au sein de leur structure. Ce travail de thèse est dédié au développement de nouvelles carbocyclisations intramoléculaires de dérivés d’éthers d’énol catalysées par des (super)acides de Lewis. L’étude s’intéresse à la réactivité bivalente des alcools (bis)allyliques portant une fonction alkoxy. Dans ce contexte, la réactivité de la fonction éther d’énol en présence d’un alcool allylique a été développée en présence d’acides de Lewis et de Brønsted comme catalyseurs. En l’occurrence, une chimiodivergence contrôlée par le substrat a été démontrée pour des précurseurs dérivés de différents types d’éthers d’énol. Ainsi, des cyclopenténones ont été formées par électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth(III). Ou alors, des cétones insaturées α-oxygénées ou soufrées ont été obtenues par activation préferentielle de l’éther d’énol en présence de l’acide ptoluènesulfonique. Une étude mécanistique a été effectuée mettant en avant la différence entre la catalyse par acides de Lewis et de Brønsted ainsi que l’influence de l’acidité du catalyseur. Il a été possible de contrôler la chimiodivergence par le catalyseur dans le cas des dérivés du phenyl vinyl sulfure. Deux produits différents ont été obtenus à partir d’un seul substrat de départ en utilisant des systèmes catalytiques robustes et peu onéreux. La plupart des nouveaux composés présentent des notes olfactives intéressantes. En outre, l’électrocyclisation catalysée par le triflate de bismuth a été appliquée à la synthèse de la rotundone, un odorant naturel à la note typique du poivre.

Oxygenated low molecular weight compounds are of particular interest in fragrance chemistry. A large number of odorants present one or more rings within their structure. This work is dedicated to the development of novel intramolecular carbocyclizations of enol ether derivatives catalyzed by Lewis (super)acids. The study turns around the dual reactivity of alkoxy-substituted bis(allylic) alcohols. In this context, the behavior of the enol ether function in the presence of an allylic alcohol has been elaborated under Lewis and Brønsted acid-catalysis. Hereby, a pronounced substrate-controlled chemodivergence as demonstrated for precursors derived from different types of enol ethers. Either, cyclopentenones were formed by electrocyclization under bismuthIII triflate catalysis, or a skeletal rearrangement after preferential activation of the enol ether in the presence of p-toluenesulfonic led to α-oxygenated or αsulfenylated unsaturated ketones. Mechanistic studies have been performed and the difference between Lewis and Brønsted acid-catalysis as well as the influence of the catalyst acidity have been highlighted. The chemodivergence could be tuned by the nature of the catalyst in the case of phenyl vinyl sulfide derivatives. Two different products were obtained from a single and easily accessible starting material using robust, air- and water-compatible catalytic systems. Most of the new compounds presented interesting olfactory notes. The developed bismuthIII triflate-catalyzed electrocyclization was further applied to the total synthesis of the natural pepper odorant rotundone.