Développement de méthodologies pour la désaromatisation de phénols par photooxygénation

Development of methodologies for phenol dearomatization by photooxygenation

• Auteur / Autrice : Louis Péault
• Direction : Vincent Coeffard, Erwan Le Grognec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 19/07/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Karinne Miqueu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierrick Nun
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Grimaud, Florence Popowycz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Désaromatisation

Oxygène actif

Mots clés libres

Photooxygénation

Époxyquinols

Oxygène singulet

Photooxygenation

Époxyquinols

Singlet oxygen

Résumé

L’oxygène singulet, état excité de la molécule de dioxygène, est un puissant réactif électrophile trouvant des applications dans de nombreux domaines dont la synthèse organique. La méthode couramment employée pour sa production implique l’utilisation d’un photosensibilisateur, d’une source de lumière et de dioxygène. Cette stratégie a été notamment valorisée dans le cadre de réactions de désaromatisation avec des composés riches en électrons comme les phénols pour mener à des architectures moléculaires oxygénées. De nombreuses stratégies de désaromatisation impliquant l’oxygène singulet nécessitent une réduction de l’intermédiaire hydroperoxyde formé en alcool correspondant. Ainsi, cette étape mène à la perte d’un des deux atomes d’oxygène et donc à une valorisation non optimale de l’oxygène singulet. Les travaux ici présentés visent à tirer profit des espèces directement formées par photooxygénation des phénols pour mener une réaction d’époxydation. Les nouvelles séquences réactionnelles désaromatisationépoxydation monotopes rapportées dans ces travaux permettent la synthèse de motifs fonctionnalisés comme les époxyquinols présents dans de nombreux produits naturels. Ces procédés novateurs et économes en atomes peuvent donc s’insérer dans des stratégies de synthèse utilisant des précurseurs phénoliques abondants pour obtenir des produits à haute valeur ajoutée, avec une économie d’atomes supérieure aux méthodes utilisées jusqu’ici pour obtenir des produits similaires.

Singlet oxygen is an excited state of molecular oxygen which has found valuable applications in numerous areas including organic synthesis. A commonly used method to produce it involves a photosensitizer, a light source and dioxygen. This light-induced strategy has been exploited in dearomatization reactions with electron-rich compounds such as phenols leading to oxygenated molecular architectures. Numerous dearomatization strategies require a reduction of the hydroperoxide intermediate into the corresponding alcohol lowering the synthetic appeal of this process. One oxygen atom is transferred to the reducing agent and as a result, the full potential of photooxidative addition is not reached. The work reported in this manuscript aims at taking advantage of the transient oxygenated species generated by photooxygenation to trigger an epoxidation reaction. The novel onepot dearomatization-epoxidation sequences reported herein enable the synthesis of functionalized frameworks such as epoxyquinols found in numerous natural products. In terms of atom economy, these innovative transformations proved to be superior to the reported strategies for accessing similar products. These reactions are promising tools to transform widely available phenolic precursors into high addedvalue products while fully exploiting singlet oxygen.