Novel applications of xanthate radical chemistry: masked radical formylation, synthesis of structurally divers spiroketals and synthesis of phosphorus-containing compounds. - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2006

Novel applications of xanthate radical chemistry: masked radical formylation, synthesis of structurally divers spiroketals and synthesis of phosphorus-containing compounds.

Nouvelles applications de la chimie radicalaire des xanthates. -Formulation par voie radicalaire. -Synthèse de spirocétals divers. -Synthèse de composés phosphorés.

(1)
1

Abstract

Radical chemistry has developed an extraordinary way since the beginning of last century. Also, today there are many examples of total synthesis incorporating radical steps leading to the formation of one or even several, carbon-carbon bonds in a particularly soft, most of these applications rely on the use tin hydride. However, the potential of such species is limited by their toxicity and their tendency to reduce premature and often undesirable radical intermediates. The xanthate transfer reaction has no such limitations. This process allows for intermolecular additions of olefin traps little or non-activated and tolerates difficult cyclizations. This makes a very useful tool for training inter-and intramolecular carbon-carbon bonds and provides access to various structures, sophisticated and often highly functionalized in particularly sweet conditions. This is the context of the works presented in this thesis. In Chapter 2 we will see that it is possible to use the chemistry for the radical-formylation of a wide variety of olefins. Chapter 3 describes the synthesis of various spiroacétals implementing the xanthate transfer reaction, while Chapter 4 deals with the radical synthesis of phosphorus compounds. In Chapter 3 it was shown that the radical chemistry of xanthates is a powerful tool that allowed the development of a new effective methodology, providing access to many spirocétals. This approach relies on the functionalization of the xanthate derivative of 1,3-dichloroacetone with the implementation of two-step consecutive intermolecular radical addition followed by spirocyclisation of dihydroxy ketones thus obtained. It is characterized by an extraordinary convergence and flexibility, and complete an interesting ion channels already available.
La chimie radicalaire s'est développée d'une façon extraordinaire depuis le début du siècle dernier. Aussi, de nos jours, nombreux sont les exemples de synthèses totales incorporant des étapes radicalaires conduisant à la formation d'une, voire plusieurs, liaisons carbone-carbone dans des conditions particulièrement douces, La plupart de ces applications s'appuient sur l'utilisation d'hydrures d'étain. Cependant, le potentiel de telles espèces est limité par leur toxicité, ainsi que par leur tendance à la réduction prématurée et souvent indésirable des intermédiaires radicalaires. La réaction de transfert de xanthate est dépourvue de telles limitations. De par sa nature dégénérée et en absence de réactions de compétition, ce processus permet d'effectuer des additions intermoléculaires sur des pièges oléfiniques peu ou non activés et tolère des cyclisations délicates. Ceci en fait un outil très utile pour la formation inter- et intramoléculaire de liaisons carbone-carbone et permet d'avoir accès à des structures diverses, sophistiquées et souvent hautement fonctionnalisées dans des conditions particulièrement douces. C'est dans ce cadre, que s'inscrivent les travaux présentés dans ce mémoire de thèse. Dans le Chapitre 2, nous verrons qu'il est possible d'utiliser cette chimie pour la formylation par voie radicalaire d'une grande variété d'oléfines. Le Chapitre 3 décrit la synthèse de spiroacétals divers en mettant en oeuvre la réaction de transfert de xanthate, tandis que le Chapitre 4 concerne la synthèse par voie radicalaire de composés phosphorés. Le radical formyle étant difficilement accessible dans des conditions adaptées aux besoins du chimiste organicien, il est possible d'envisager de passer par un équivalent synthétique. Une telle méthodologie permettrait la fonctionnalisation de liaisons C-C multiples et l'accès à un grand nombre d'aldéhydes diversement substitués. Une revue de la littérature a révélé que de tels équivalents sont peu nombreux et voient leur potentiel limité par le manque de réactivité vis-à-vis d'oléfines non-activées, par l'utilisation de réactifs toxiques ou encore par une combinaison de ces deux facteurs. En mettant en oeuvre la chimie puissante des xanthates, nous avons pu combler ce vide, ce qui a contribué à un progrès majeur dans ce domaine. Ainsi, le xanthate dérivé du 1,3-dithiane 1-oxyde et celui dérivé du benzoate de cyanométhyle sont facilement accessibles et se sont montrés des précurseurs radicalaires efficaces. Ils s'additionnent sur une grande variété d'oléfines non-activés en absence de réactifs nocifs et dans des conditions compatibles avec la plupart des fonctionnalités couramment rencontrées en chimie organique. Les adduits radicalaires correspondants se transforment facilement en aldéhyde et se sont avérés de bons précurseurs d'un grand nombre d'autres classes de composés, parmi lesquelles des indolines, des γ-thiolactones, des cyclopropanes ou encore des alcools aminés. Au cours du Chapitre 3, il a été montré que la chimie radicalaire des xanthates est un outil puissant, qui a permis la mise au point d'une nouvelle méthodologie efficace, donnant accès à un grand nombre de spirocétals. Cette approche repose sur la fonctionnalisation du xanthate dérivé de la 1,3-dichloroacétone par la mise en oeuvre de deux étapes d'addition radicalaire intermoléculaire consécutives, suivies par la spirocyclisation des dihydroxy cétones ainsi obtenues. Elle se caractérise par une convergence et une flexibilité extraordinaires et complète de façon intéressante les voies ioniques déjà disponibles. Ainsi, en variant la structure des pièges utilisés dans les étapes de transfert de xanthate, nous avons pu montrer que notre méthodologie convient à la synthèse de spirocétals [4.5], [5.5] et [5.6] monosubstitués en position 2, ainsi qu'à la synthèse de spirocétals incorporant le groupement xanthate. Ces derniers se sont montrés des intermédiaires intéressants, dont la fonctionnalisation, tant par voie ionique, que par voie radicalaire, est aisée. De surcroît, notre méthodologie a permis la synthèse efficace d'un intermédiaire avancé dans la synthèse totale de la Broussonetine G et est susceptible d'être de grande utilité dans la synthèse (énantiosélective) d'autres produits naturels incorporant un motif spirocétal. Il a également été montré que le remplacement d'une oléfine oxygénée par une oléfine azotée dans l'une des étapes de transfert de xanthate permet d'avoir accès à des aminohydroxy cétones et ainsi, à des spirocétals autres que bis-oxygénés. Les β-céto phosphonates sont d'intérêt pharmacologique et constituent une classe importante d'intermédiaires en synthèse organique. La méthodologie développée jusqu'ici pour la synthèse de tels composés repose sur la chimie ionique et voit son champ d'application réduit par des inconvénients liés à l'intervention d'intermédiaires chargés. Par contre, aucune approche radicalaire n'a été décrite dans la littérature. Au cours du Chapitre 4, il a été montré que la chimie radicalaire des xanthates permet de combler ce vide. Ainsi, une large gamme de β-céto phosphonates hautement fonctionnalisés a pu être préparée dans des conditions douces et compatibles avec la plupart des fonctionnalités rencontrées en chimie organique. Ces intermédiaires peuvent ensuite être engagés comme produits de départ dans d'autres transformations, parmi lesquelles celles donnant accès à des cétones ά, β-insaturées et à des systèmes hétérocycliques azotés. Une tentative pour appliquer cette méthodologie à la mise en oeuvre d'une synthèse concise de la (±)-Chanoclavine I s'est avérée plus délicate que prévu et attend d'être reprise.
Fichier principal
Vignette du fichier
De_Greef.pdf (1.55 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

pastel-00001898 , version 1 (15-09-2006)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00001898 , version 1

Cite

Michiel de Greef. Nouvelles applications de la chimie radicalaire des xanthates. -Formulation par voie radicalaire. -Synthèse de spirocétals divers. -Synthèse de composés phosphorés.. Chimie. Ecole Polytechnique X, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00001898⟩
190 View
702 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More