Approches photochimiques pour la synthèse d'hétérocycles oxygénés et soufrés.

par Ahmad Kassir

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Marie-Christine Scherrmann.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 15-12-2014 .


  • Résumé

    Dans un premier temps, l'objectif a été le développement d'un accès synthétique efficace aux quatre stéréioisomères de l'oxetine énantiomériquement pures. Nous avons démontré que la réaction de cycloaddition [2 + 2] photochimique de Paternò-Büchi entre le N-vinylformamide et le glyoxylate de n-butyle, tous deux facilement disponibles, ont permis la construction du cycle oxétane. À la suite de transformations de groupes fonctionnels stratégiques, une séparation efficace des deux diastéréoisomères a été effectuée suivie d'un dédoublement chiral, pour fournir un accès rapide aux quatre stéréoisomères de l'oxetine. En parallèle, une méthode de séparation sur HPLC chirale a été établie afin d'obtenir les composés cibles sur grande échelle. L'étape photochimique permettant la construction du cycle oxetane a également été étudiée en flux continu afin de permettre un accès efficace sur grande échelle aux composés cibles pour leurs applications futures. Nous nous sommes ensuite intéressés à des transformations photochimiques impliquant des composés soufrés. En effet, la faible quantité de travaux décrits dans la littératures sur des réactions de cycloaddition [2 + 2] photochimique entre des thiocétones et des alcènes, nous a motivés à étudier cette approches pour la synthèse de cycle à quatre chaînons soufrés. De façons très intéressante, les premiers essais nous ont permis, en plus du thietane attendu, d'obtenir le composé thiolane correspondant. Nous sommes à présent capable de préparer sélectivement le cycle à quatre ou cinq chaînons par ajustement judicieux des conditions opératoires. L'étendu de la réaction a été exploré en détails et de nombreux exemples de de composés symétriques et asymétriques ont pu être obtenu à partir de la thiocétone ou du dérivé thietane. Des études mécanistiques de cette nouvelle réaction multicomposés photochimiques nous ont permis de proposer un mécanisme potentiel pour l'accès aux composés thiolanes.

  • Titre traduit

    Photochemical approaches towards Oxygen- and Sulphur-containing heterocycles.


  • Résumé

    The aim of the first part of the PhD project was the development of an efficient synthetic access to the four stereosiomers of oxetin in enantiomeric pure form. We demonstrated that the Paternò-Büchi photochemical [2+2] cycloaddition reaction between commercially available N-vinyl formamide and readily available n-butyl glyoxylate allowed construction of the oxetane ring. Following strategic functional group transformations, an efficient separation of the two diastereoisomers was performed followed by a chiral resolution, to provide an expedient access to all four stereoisomers of oxetin. In parallel, chiral HPLC separated method was established on the cycloadduct intermediate to achieve an alternative access to the target compounds in large scale. The photochemical [2+2] step which allow the formation of the oxetane ring was also applied to the flow process to improve its efficiency and provide unprecedented quantities of the target molecules for further applications. We then turned our interest towards a related photochemical transformation implicating sulphur compounds. Indeed, the rarety of results on the [2+2]-photocycloaddition between thioketones and alkenes,2 moved us to study this approach to build sulphured four-membered ring cores. Very interestingly, the first investigations provided, in addition to the expected thietane derivatives, the homologated thiolane compounds. We are now able to target selectively the four- or the five-membered ring by simple judicious adjustments of the experimental conditions. The scope of this new photochemical transformation has been explored and numerous examples of symmetrical and unsymmetrical compounds were obtained from thioketone or thietane starting materials. Mechanistic investigations of this unknown multicomponent photochemical transformation were performed, giving us a potential pathway for the formation of the thiolane cores.