Combinaisons d'organocascades énantiosélectives avec des superacides : études mécanistiques et nouvelles opportunités synthétiques pour l'accès aux hétérocycles de taille moyenne

Résumé

Les hétérocycles azotés de taille moyenne sont une classe de composés très importante puisqu’ils sont largement présents dans les substances biologiquement actives naturelles ou synthétiques. Les travaux présentés ici consistent en l’élaboration de méthodologies originales grâce à l’utilisation d’outils puissants de la chimie organique que sont les « Multiple Bond-Forming Transformations » (MBFT’s), l’organocatalyse énantiosélective et l’activation en milieu superacide. Cette association synergique à ouvert de nouvelles opportunités synthétiques pour l’élaboration sélective de nouveaux hétérocycles polyfonctionnalisés de taille moyenne en série non-racémique, difficiles d’accès par les voies traditionnelles. Sur la base des travaux antérieurs du laboratoire, nous avons dans un premier temps réinvestigué une séquence domino initiée par une addition de Michael énantiosélective organocatalysée menant à la formation de systèmes oxaza-bicycliques pontés originaux. Ceci a permis d’étendre de façon importante le champ d’application de cette réaction. La réactivité surprenante des azépanes oxa-pontés en milieu superacide a ensuite permis le développement de réactions de cyclisations intramoléculaires permettant d’accéder en une étape à des polycycles azotés hautement fonctionnalisés et à haute valeur ajoutée. En parallèle des expériences RMN in situ à basse température ont mis en lumière les espèces cationiques intermédiaires et apporté des éléments de compréhension mécanistique

mots clés

Titre traduit

Merging enantioselective organocascades and superacid chemistry : mechanistic investigations and new synthetic opportunities for medium-sized heterocycles
Résumé

Medium-sized nitrogen heterocycles are an extremely important class of compounds which are widely represented in nature and can be found in synthetic biologically active substances. This PhD work has focused on the development of new original methodologies thanks to the use of powerful tools of organic chemistry that are Multiple Bond-Forming Transformations (MBFT’s), enantioselective organocatalysis and superacidic activation. This synergistic association has opened new synthetic opportunities for the elaboration of new highly functionalized medium-sized heterocycles in the non-racemic series, otherwise difficult to access by traditional routes. Based on the previous work in our laboratory, we have re-investigated a domino sequence initiated by an enantioselective organocatalyzed Michael addition giving access to original oxaza-bridged derivatives. This allowed the extension of the scope of the reaction. The surprising reactivity of these oxa-bridged azepanes in superacid media allowed the development of intramolecular cyclisation reactions, offering a one step route to complex and highly functionnalized nitrogen containing molecular polycyclic motif. Meanwhile in situ low temperature NMR experiments revealed cationic superelectrophilic intermediates and brought crucial mechanistic informations.