Cycloadditions d’intermédiaires dipolaires catalysées par des métaux de transition pour la synthèse d’hétérocycles azotés

Cycloadditions of zwitterionique π-allylpalladium(II) and cationic copper(I)-allenylidene complex intermediates towards nitrogen-containing hétérocycles

• Auteur / Autrice : Antoine Roblin
• Direction : Alexis Archambeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 24/10/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de synthèse organique (Palaiseau, Essonne ; 1997-....) - Laboratoire de Synthèse Organique / LSO
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Hannedouche
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexis Archambeau, Étienne Brachet, Julie Oble, Laurence Grimaud, Arnaud Voituriez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Étienne Brachet, Julie Oble

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse organométallique

Composés hétérocycliques

Mots clés libres

Cycloadditions

Hétérocycles

Catalyse Organométallique

Catalyse synergique

Cycloadditions

Heterocycles

Organometallic catalysis

Synergistic catalysis

Résumé

La disposition qu’ont les hétérocycles azotés à effectuer des liaisons hydrogène en font des composés particulièrement intéressants pour des applications pharmaceutiques. Ainsi, le développement de nouvelles réactions pour la formation stéréosélective de ces hétérocycles est un enjeu primordial en chimie organique. Au cours de ce doctorat nous nous sommes intéressés à des cycloadditions catalysées par le palladium et le cuivre impliquant des complexes intermédiaires de type intermédiaires π-allylpalladium(II) et cuivre(I)-allénylidène, respectivement. Une cycloaddition (4+3) catalysée de manière séquentielle par l’argent(I) et le palladium(0) a été mise en place entre des tosylhydrazones acétyléniques et un triméthylène carbonate. Cette méthodologie a permis la formation des cycles à sept chaînons oxadiazépines. Suite à cela, nous avons développé des cycloadditions permettant d’incorporer le synthon C–C(O)–N au sein de nouveaux cycloadduits. Des 4-imidazolidinones énantioenrichies ont ainsi pu être obtenues par une réaction de cycloaddition (3+2) énantiosélective entre des oxazolidine-2,4-diones vinyliques et des sulfonylimines. La réactivité des oxazolidine-2,4-diones acétyléniques en présence d’un sel de cuivre a ensuite été étudiée dans le contexte d’une cycloaddition (3+2) en présence d’azlactone pour la synthèse de succinimides.

The ability of nitrogenated heterocycles to create hydrogen bonds is attractive for the developement of pharmaceutical applications. The development of new reactions toward the stereoselective formation of these heterocycles is an important challenge in organic chemistry. Cycloadditions constitute a class of interesting reactions due to their ability to create two new σ bonds in one step. The development of metal-catalyzed cycloadditions allows us to consider the control of the stereoselectivity of the new cycloadducts. During this doctorate, we became interested in palladium and copper-catalyzed cycloadditions relying on the reactivity of π-allylpalladium(II) and copper(I)-allenylidene complexes intermediates, respectively. We have developed a (4+3) cycloaddition catalyzed by silver(I) and palladium(0) between in situ generated azomethines imines and 5-methylene-1,3-dioxan-2-one. A sequential catalysis methodology allowed the formation of seven-membered ring oxadiazepines. Afterwards, we have developed cycloadditions allowing the incorporation of the C–C(O)–N synthon into novel cycloadducts. Enantionenriched 4-imidazolidinones could be synthesized through a (3+2) cycloaddition between 5-vinyloxazolidine-2,4-diones and sulfonylimines. The reactivity of 5-alcynyloxazolidine-2,4-dione in the presence of a copper salt was also questionned. Under these conditions a copper(l)-allenylidene complex intermediate is formed and its behaviour was assessed with a (3+2) cycloaddition with an azlactone partner towards the formation of succinimides.