Cette thèse porte sur les réactions de cyclisation des 1,6-enynes impliquant des catalyseurs de ruthénium. Trois types différents de cyclisation ont été élaborés à partir de précurseurs facilement disponibles, tels que les 1,6-enynes et alcynes. Dans un premier temps, une nouvelle cyclisation hydroalcynylante des 1,6-enynes, à l'aide d'alcynes terminaux comme co-réactifs, catalysée par le ruthenium a été explorée. Cette réaction fournit une méthode de synthèse de cycles à cinq chaînons doté d'un motif 1,5-enyne exocyclique. Un complexe du ruthenium neutre et riche en électrons, Cp*Ru(cod)Cl, s'est avéré être le catalyseur de choix de ces transformations. Dans un deuxième temps, en utilisant le même complexe, la cycloaddition [2+2+2] des 1,6-enynes et alcynes catalysée par le ruthénium a été développée. Les alcynes internes et terminaux sont appropriés pour accéder en une seule étape aux bicyclohexadienes avec de hauts rendements. Une bicycloannulation inhabitelle des 1,6-enynes, intégrant un atome d’azote, catalysée par le ruthénium a également été élaborée. Pour ces cyclisations, seul un complexe du ruthénium électrophile et alkynophile tel que [RuCl2(CO)3]2 a été en mesure d'effectuer la réaction. La formation exclusive des 3-azabicylo[4.1.0]hept-1-enes a été observée avec les 1,6-enynes dotés d'une unité alcyne interne. Ces réactions de cyclisation, respectant le principe des réactions à économie d’atome, sont discutées et sur la base de leur mécanisme de formation. / This dissertation focuses on cyclization reactions of 1,6-enynes involving ruthenium catalysts. Three different types of cyclization were developed from readily available precursors, such as 1,6-enynes and alkynes. In one application, a novel ruthenium-catalyzed hydroalkynylative cyclization of 1,6-enynes using terminal alkynes as co-reactants was explored. This reaction provides and entry to five-membered rings featuring an exocyclic 1,5-enyne motif. A neutral electron-rich ruthenium complex Cp*Ru(cod)Cl proved to be the catalyst of choice for these transformations. In another application, using the same complex, the ruthenium-catalyzed [2+2+2] cycloaddition of 1,6-enynes and alkynes was developed. Both internal and terminal alkynes were suitable substrates to access bicyclohexadienes with high yields in a single step. An intriguing ruthenium-catalyzed bicycloannulation of nitrogen-tethered 1,6-enynes has also been developed. For these cyclizations, only the electrophilic and alkynophilic ruthenium complex [RuCl2(CO)3]2 was able to perform the reaction. The exclusive formation of 3-azabicylo[4.1.0]hept-1-enes was observed with 1,6-enynes featuring an internal alkyne unit. These cyclization reactions fulfil the atom-economical reactions principle and are discussed on the basis of their mechanisms of formation.

Les cycloisomérisations d'énynes sont des réarrangements de substrats polyinsaturés qui permettent d'accéder à des composées cycliques ou polycycliques en une seule étape. Ces réactions sont catalysées par de nombreux métaux de transition et présentent un grand intérêt synthétique. Cependant, peu de cycloisomérisations énantiosélectives sont décrites dans la littérature. Des platinacycles carbéniques comportant une monophosphine comme ligand chiral ont été développés au laboratoire. Ces complexes ont été utilisés avec succès dans la réaction de cycloisomérisation d'allylamides propargyliques en aza[4.1.0]heptènes ; des excès énantiomériques jusqu'à 97% ont été obtenus. Ce système catalytique a été étendu à la désymétrisation par cycloisomérisation d'allylamides propargyliques comportant deux unités vinyliques (ee jusqu'à 95%). Par la suite, ces catalyseurs ont été appliqués à la cycloisomérisation d'énynes-1,5 comportant un groupement oxygéné en position propargylique. Des excès énantiomériques allant jusqu'à 75% ont été mesurés.

Les cycloisomérisations d’énynes sont des réarrangements de substrats polyinsaturés qui permettent d’accéder à des composées cycliques ou polycycliques en une seule étape. Ces réactions sont catalysées par de nombreux métaux de transition et présentent un grand intérêt synthétique. Cependant, peu de cycloisomérisations énantiosélectives sont décrites dans la littérature. Des platinacycles carbéniques comportant une monophosphine comme ligand chiral ont été développés au laboratoire. Ces complexes ont été utilisés avec succès dans la réaction de cycloisomérisation d’allylamides propargyliques en aza[4.1.0]heptènes ; des excès énantiomériques jusqu’à 97% ont été obtenus. Ce système catalytique a été étendu à la désymétrisation par cycloisomérisation d’allylamides propargyliques comportant deux unités vinyliques (ee jusqu’à 95%). Par la suite, ces catalyseurs ont été appliqués à la cycloisomérisation d’énynes-1,5 comportant un groupement oxygéné en position propargylique. Des excès énantiomériques allant jusqu’à 75% ont été mesurés. / Enyne cycloisomerisations induce the formation of cyclic or polycyclic compounds from unsaturated substrates in a single step. These réactions catalysed by transition metals have a great interest in organic synthesis. However enantioselective versions of thèse reactions remain rare. Carbenic platinacycles with chiral monophosphines as ligands have been developped in our team. These complexes have been successfully used in the cycloisomerisation of allylpropargylamides into azabicyclo[4.1.0]heptenes ; enantiomeric excess up to 97% have been attained. This catalytic system has been extended to the desymetrisation of allylpropargylamides bearing a second vinyl moiety (ee’s up to 95%). These catalysts have been used also in the cycloisomerisation of 1,5-enynes bearing an oxygene fonstion at the propargylic position. Enantiomeric excess up to 75% have been obtained.

Les réactions de cycloisomérisation sont des outils puissant pour la synthèse d’hétérocycles et de carbocycles, tant sous leur forme racémique qu’énantioenrichie. La cyclisation directe de substrats énynes, afin de former des nouvelles liaisons carbone-carbone ou carbone-hétéroatome s’est révélée être une approche efficace, tant en économie d’atomes qu’en nombres d’étapes de synthèse, pour l’obtention de composés bicycliques ou tricycliques. Les réactions de cyclisation des substrats énynes-1,5 et 1,6 sont certainement les exemples les plus marquants. Dans notre équipe de recherche, depuis quelques années, nous avons developpé avec succés des nouveaux catalyseurs chiraux d’or(I) et de platine. Ces derniers nous ont permis d’obtenir dans les reactions de cyclisation d’énynes les produits correspondants avec de très bons rendements et énantiosélectivités. Cependant à notre connaissance, et jusqu’à present, les meilleurs catalyseurs d’or(I) chiraux possédaient soit une chiralité axiale, centrale ou hélicoïdale. En effet, concernant les complexes d’or(I) possédant une chiralité planaire, à part quelques résultats préliminaires modestes, cette source de chiralité a plutôt été négligée jusqu’à présent.Afin de combler ce vide, nous proposons dans cette thèse le développement de deux nouvelles familles de catalyseurs à chiralité planaire, et de les appliquer dans des réactions de cycloisomérisation d’énynes. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons développé une nouvelle réaction énantiosélective pour la formation de composés polycycliques.Cette thèse regroupe l’ensemble de ces résultats en cinq chapitres distincts : i) Une introduction générale sur la catalyse à l’or et sur les différentes réactions et applications envisageables. ii) La préparation d’une nouvelles famille de ligands phosphorés ferrocéniques possédant une chiralité planaire, et des complexes d’or(I) correspondants. Ces complexes se sont révélés être particulièrement actifs dans la formation de bicyclo[3.1.0]hexanones par cycloisomérisation d’énynes 1,5. iii) Dans le troisième chapitre sera détaillé mon travail concernant le développement d’une nouvelle famille de phosphoramidites à chiralité planaire. Les complexes d’or correspondant se sont révélé être très actifs dans des réactions de cyclotrimérisation de diénynes 1,6 azotés. Les produits correspondants ont été obtenus avec de bons rendements, diastéréosélectivités et énantiosélectivités (jusqu’à 95% ee). iv) Enfin, nous avons mis au point une nouvelle réaction énantiosélective de formation de dérivés polycycliques, en utilisant tous les catalyseurs d’or préalablement synthétisés, ainsi que ceux décrits dans la littérature. De nombreux substrats cyclopropylénynes diversement substitués ont pu donner accès aux produits correspondants avec de très bons rendements et énantiosélectivités (jusqu’à 99% ee). La post-fonctionnalisation des produits ainsi obtenus a permis l’obtention de produits analogues de composés naturels complexes. v) Après la conclusion et les perspectives à ce travail, une partie expérimentale regroupant les modes opératoires et toutes les analyses physico-chimiques des produits synthétisés est présentée. / The gold(I)-catalyzed cycloisomerization reactions provide powerful tools for the synthesis of heterocycles and carbocycles in both racemic and enantiomerically enriched forms. The direct cyclization of enyne substrates to form new C-C or C-heteroatom bonds proved to be an efficient atom and step economy approach for the synthesis of bicyclic or tricyclic compounds. The well-known cyclizations of 1,6- and 1,5-enynes into bicyclic compounds are one of the most powerful examples. Moreover, during the last few years, our group developed several series of chiral platinum or gold pre-catalysts which exhibit excellent catalytic activity, diastereoselectivity and enantioselectivity in the cyclization of enyne substrates.As far as we know, gold complexes with central, axial and helical chirality exhibited excellent results both in terms of catalytic activity and enantioselectivity. However, the planar chirality has been rather neglected so far in the gold promoted enantioselective cyclizations. Although some planar chiral gold complexes (mainly based on the ferrocene structure) have been reported in recent years, high enantioselectivity proved particularly difficult to obtain. In order to extend the potential applications of the planar chiral gold complexes, we have synthesized two new family of gold complexes with planar chirality and applied them in the cycloisomerization of 1,5-enynes and 1,6-dienynes. Finally, with several families of chiral gold complexes (with axial, planar or helical chirality) in hand, we developed a new type of cycloaddition reaction, with excellent catalytic activity and enantioselectivity.This thesis summarizes these studies: i) The chiral monodentate phosphines based on ortho-disubstituted ferrocene units have been prepared and used for the synthesis of gold(I) complexes. These complexes proved to be very active catalysts for the cycloisomerization of 3-hydroxy-1,5-enynes into bicyclo[3.1.0]hexanones. Their high catalytic activity is ascribed to their structural analogy to the biaryl-based Buchwald phosphines. ii) We have also synthesized and characterized new chiral phosphoramidites and demonstrated for the first time the ability of planar-chiral gold(I) complexes to obtain high enantioselectivities in cycloisomerisation reactions. Furthermore, starting from N-tethered prochiral dienynes, the corresponding bicyclo[4.1.0]heptane derivatives, containing three contiguous stereocenters, were obtained in good yields, with a total diastereoselectivity and up to 95% ee. iii) With a number of chiral gold complexes (with axial, planar or helical chirality), an efficient approach for the cycloaddition of cyclopropylenynes has been developed, based on the enantioselective gold catalyzed cycloaddition reaction. This novel method provides an easy access to the enantioselective synthesis of cyclobutanones and the further preparation of chiral tricyclic compounds possessing the skeleton of natural products. We have highlighted axial bis(phosphine)digold(I) complexes which afforded the cyclobutanones with up to 99% enantiomeric excesses in these cyclization reactions.