Access to new heterocyclic structures using organometallic and visible-light catalysis
Accès à de nouvelles structures hétérocycliques par catalyse organométallique et photocatalyse
Résumé
This thesis is divided in two major axes having in common the synthesis of functionalized nitrogen-containing heterocycles. The first part tackles the development of a new synthetic methodology for the formation of 1,2-dihydroisoquinolines via a silver-catalyzed tandem reaction under mild conditions. The methodology consists, in two successive steps, in an imine cycloisomerization on an alkyne catalyzed by a silver salt, followed by a hydroarylation of a nitrogen-containing heterocycle on the isoquinolinium intermediate. The second part focuses on the use of visible-light as an energy source, for the synthesis of functionalized phthalazines, thanks to the development of a new family of nitrogen-centered radical precursors called phosphonohydrazones. The latter can be readily deprotonated and oxidized in a basic medium by an excited-state ruthenium-based photocatalyst previously irradiated by visible-light, allowing the formation of a nitrogen-centered radical: the key intermediate of the reaction. An unexpected reactivity was witnessed since the phosphorus-containing part is cleaved during the reaction, without any further necessary step, making it a self-immolative moiety. To finish, a different reactivity was observed depending on the substituents present on the phosphorus atom. Indeed, when substituting this phosphorus with ethoxy chains, benzylphthalazine derivatives are obtained whereas when substituting the phosphorus with aryl groups, a radical 1,4-aryl migration occurs, yielding benzhydrylphthalazine derivatives.
Cette thèse est divisée en deux grandes parties ayant comme fil conducteur commun la synthèse d'hétérocycles azotés fonctionnalisés. La première partie concerne le développement d'une nouvelle méthodologie de synthèse de dérivés de 1,2-dihydroisoquinoléines via une catalyse tandem à l'argent en conditions douces. Cette dernière consiste, en 2 étapes successives, en une cycloisomérisation d'imines sur des alcynes catalysée par un sel d'argent, suivie d'une hydroarylation d'un composé hétérocyclique azoté sur l'intermédiaire isoquinoléinium. La seconde partie se concentre sur l'utilisation de la lumière visible en tant que source d'énergie, pour la synthèse de dérivés de phtalazines fonctionnalisées, grâce au développement d'une nouvelle famille de composés précurseurs de radicaux centrés sur l'azote appelée phosphonohydrazones. Les phosphonohydrazones peuvent être facilement oxydées en milieu basique par un photocatalyseur à base de ruthénium préalablement excité par la lumière visible permettant la formation d'un radical centré sur l'azote qui est l'intermédiaire clé de cette réaction. Une réactivité inattendue a été observée puisque la particule phosphorée est coupée lors de la réaction, sans étape supplémentaire requise, faisant de cette dernière un groupement auto-immolable. Enfin, une réactivité différente a été observée en fonction du type de groupement sur l'atome de phosphore. En effet, en substituant ce phosphore avec des chaînes ethoxylées, des dérivés de type benzylphtalazine sont obtenus tandis qu'en substituant le phosphore par des groupements aryles, une migration radicalaire 1,4 d'aryle s'opère, donnant lieu à la formation de dérivés de type benzhydrylphtalazine.
Origine : Version validée par le jury (STAR)