Catalyse et réactifs de l'iode hypervalent : fonctionnalisations séquentielles pour la synthèse de molécules fonctionnelles complexes

par Gwendal Grelier

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Philippe Dauban.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec Cnrs UPR 2301 - Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    Ce projet, dans sa globalité, cible la recherche de nouvelles voies d'accès vers des composés azotés ubiquitaires tant dans la nature que dans les sciences du vivant (ref. 1). Dans ce but seront combinés deux outils essentiels de la synthèse organique moderne : la catalyse organométallique asymétrique (ref. 2) et les réactifs de l'iode hypervalent (ref. 3). Cette association devrait aboutir à la mise au point de séquences réactionnelles originales au service de la diversité moléculaire. La première partie du projet repose sur un concept émergent découvert au laboratoire qui offre une solution pour la valorisation des composés aromatiques iodés générés inexorablement lors des réactions d'oxydation avec les réactifs de l'iode hypervalent du type PhI(OAc)2. A partir des résultats obtenus par le laboratoire dans le domaine des réactions d'addition de nitrène (ref. 4), nous avons démontré qu'il est possible de réaliser des réactions tandems monotopes amination catalytique de liaisons C(sp3)-H/couplage C-C palladocatalysé. La preuve du concept a été validée par le tandem amination C-H/couplage de Sonogashira qui permet d'isoler des molécules complexes avec d'excellents rendements (ref. 5). Lors de ce projet de thèse, ce concept sera étendu à la recherche de nouvelles réactions tandems du type 1) amination C-H/couplage de Suzuki, 2) amination C-H/couplage de Buchwald-Hartwig, 3) fonctionnalisation d'alcène/couplage de Sonogashira. En fonction des résultats, des aménagements fonctionnels seront introduits au sein des substrats afin d'envisager des cascades plus sophistiquées, incluant une étape élémentaire supplémentaire et susceptibles de donner accès à une plus large diversité moléculaire. Le deuxième volet de ce projet vise la mise au point de conditions pour la fonctionnalisation C-H itérative de molécules complexes, permettant l'introduction chimiosélective de motifs aminoalcools. Les réactions d'amination catalytique intramoléculaire de liaisons C(sp3)-H à partir de sulfamates ou de carbamates, qui donnent accès à des motifs 1,2- ou 1,3-aminoalcools (ref. 6), reposent sur la présence initiale d'une fonction alcool. Si on se réfère aux nombreuses conditions décrites pour l'hydroxylation ou l'acétoxylation directe de liaisons C(sp3)-H (ref. 7), il est envisageable de proposer un schéma impliquant des réactions itératives de fonctionnalisation C-H afin d'introduire de novo ces motifs amino-alcools sur des structures hydrocarbonées. L'objectif de ce travail sera de mettre en place une séquence de réactions de fonctionnalisation de liaisons C(sp3)-H catalytiques pour la formation chimiosélective de liaisons C-O et C-N. Dans ce contexte seront envisagées des réactions inédites de « sulfamoylation (ou carbamoylation) de liaisons C(sp3)-H » à l'aide de réactifs de l'iode hypervalent inspirés des travaux de Zhdankin (ref. 8).

  • Titre traduit

    Catalysis and Hypervalent Iodine Reagents : sequential functionalizations for the synthesis of complex functional molecules


  • Résumé

    The project, in its entirety, target seeking new pathways to nitrogen compounds ubiquitous in nature as in the life sciences (ref. 1). For this purpose will be combined two essential tools of modern organic synthesis: asymmetric catalysis, and organometallic reagents of hypervalent iodine (2 ref.) (3 ref.). This combination should result in the development of original reaction sequences in molecular diversity service. The first part of the project is based on an emerging concept discovered in the laboratory that offers a solution for the valuation of iodinated aromatic compounds generated inexorably during oxidation reactions with reactive iodine hypervalent kind of PhI (OAc) 2. From the results obtained by the laboratory in the field of addition reactions of nitrene (ref. 4), we demonstrated that it is possible to make tandem reactions monotopes catalytic amination of C bonds (sp3) -H / coupling CC palladocatalysé. The proof of concept has been validated by the tandem amination C-H / Sonogashira coupling that isolates complex molecules with excellent yields (ref. 5). In this thesis project, this concept will be extended to the search for new tandem reactions of type 1) amination CH / Suzuki coupling, 2) amination CH / Buchwald-Hartwig coupling, 3) functionalized alkene / Sonogashira coupling . Depending on the results, functional facilities will be introduced in the substrates to consider more sophisticated stunts, including an additional elementary step and may provide access to a wider molecular diversity.The second component of this project is the development of policies for the functionalization iterative C-H complex molecules, enabling the chemoselective introduction of amino alcohols reasons. Catalytic amination reactions intramolecular bonds of C (sp3) -H from sulfamates or carbamates, which give access to 1,2-units or 1,3-aminoalcohol (ref. 6), based on the initial presence an alcohol function. Referring to the many conditions described for the hydroxylation or direct acetoxylation C bonds (sp3) -H (ref. 7), it is possible to propose a scheme involving iterative CH functionalization reactions to introduce novo these amino alcohols patterns on hydrocarbon structures. The objective of this work is to establish a sequence of bond functionalization reactions C (sp 3) -H catalyst for the chemoselective formation of C-O and C-N bonds. In this context will be considered unpublished reactions "sulfamoylation (or carbamoylation) links C (sp3) -H" using reagents hypervalent iodine inspired by the work of Zhdankin (ref. 8).