This thesis details the attempt to design and synthesis a range of ligands and organocatalysts based on a common backbone design. Initial results were promising with a number of ligands being generated from our common C2-symmetric backbone. Unfortunately none of the molecules synthesises gave promising results in test reactions. Variations on the initial design also failed to give any encouraging results. More positively, work on phosphorus-nitrogen (P,N) ligands was successful, with a number of different ligands being synthesised and metal complexes prepared. Pleasingly we were able to obtain X-ray crystallography of one of these complexes indicating that the ligand was complexed to the metal via the phosphorus moiety. Work using the Buchwald-Hartwig reaction for coupling aryl bromides to both 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline and 1,2,3,4-tetrahydroquinoline was successful, with methodology being developed which we believe can be applied to the synthesis of Ancistrocladinium A. In particular the coupling between 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline and 1-bromonaphthalene afforded us the full carbon skeleton of the ring system of the natural product in one step, from which we were able to generate the iminium salt. We also investigated an alternative route for the synthesis of Ancistrocladinium A achieving atropoisomerism. Experimental data is provided in chapter three, and all X-ray crystallography structures reported in chapter two are provided in the appendix.

Dans un contexte industriel où les réactions d'oxydation sont réalisées dans des conditions qui ne satisfont pas toujours les principes de la chimie verte, notre groupe étudie des catalyseurs de structure N-hydroxyphtalimide (NHPI), pour l'oxydation aérobie de substrats organiques variés dans des conditions douces. Dans le but d'obtenir des catalyseurs plus actifs, deux familles d'analogues hautement substitués sur le noyau phtalimide ont été préparées, suivant deux nouvelles méthodologies de synthèse. La première consiste en la bis-ortho-métallation / silylation d'acides ortho-phtaliques non protégés, pour un accès très rapide à des analogues silylés du NHPI. Les premiers tests en catalyse d'oxydation aérobie montrent une influence intéressante des groupements silyles sur la stabilité de l'espèce active, via leur encombrement stérique, cela permettant une amélioration de l'activité catalytique. La seconde stratégie inclut une cyclotrimérisation [2+2+2] totalement intramoléculaire d'ène-diyne diesters, pour la construction d'un squelette bis-ortho-lactone pentacyclique innovant. Ces intermédiaires sont aisément transformés en 3,6-bis(2-hydroxyphényl)-4,5-diarylphtalimides, ces composés présentant une symétrie C2 et deux axes d'atropoisomérie. Le dédoublement des énantiomères a été effectué, dans la perspective d'obtenir des catalyseurs d'oxydation aérobie potentiellement énantiosélectifs. / In the chemical industry, oxidation reactions are not often performed in green chemistry conditions. Our group has been studying N-hydroxyphthalimides (NHPI) catalysts for the aerobic oxidation of various organic substrates in mild conditions. In order to obtain more active catalysts, two families of analogs, showing high substitution on the phthalimide core, have been prepared, following two new synthetic methodologies. The first one consists of the bis-ortho-metalation / silylation of unprotected ortho-phthalic acids, for the efficient access to silylated analogs of NHPI. Preliminary tests in aerobic oxidation catalysis show an interesting influence of the bulkiness of the silyl groups towards the active species, because of increases in catalytic activities. The second strategy includes a totally intramolecular [2+2+2] cyclotrimerization of ene-diyne diesters, affording an innovative pentacyclic bis-ortho-lactone scaffold. These intermediates are easily converted to 3,6-bis(2-hydroxyphenyl)-4,5-diarylphthalimides, which present C2 symmetry and two atropoisomeric axis. The resolution of both enantiomers has been performed, in order to access aerobic oxidation catalysts with potent enantioselective activity.

Le cannabidiol (CBD), constituant majeur non-psychotrope du Cannabis sativa, possède un grand nombre de propriétés pharmacologiques. Des dérivés du CBD présentant une rotation restreinte autour de la liaison simple aryl-C(sp3) ont été synthétisés avec deux modifications majeures apportés sur l’un ou/et l’autre cycle dans le but d’atteindre et de contrôler l’atropisomérie.Des phénylcyclohexanes diversement substitués ont été préparés par hydrogénation catalytique des phénylcyclohexènes correspondants. Des études de RMN dynamique et de modélisation moléculaire ont permis l’identification des épimères (1R/1S) et de leurs conformères (M/P). Selon la nature des substituants, de bons résultats de diastéréosélectivité et d’atroposélectivité ont été obtenus. Les conformères de l’épimère (1S) ont des barrières de rotation élevées jusqu’à 92 kJ.mol-1, contrairement à ceux de (1R) avec des barrières de seulement ~72 kJ.mol-1. L’atropisomérie dépend non seulement des substituants autour l’axe de chiralité mais aussi de la position d’un groupe méthyle sur le cycle monoterpénique (en C1).Des dérivés ortho-soufrés ont été préparés à partir de leurs analogues oxygénés via le réarrangement de Newman-Kwart. La substitution de l’atome d’oxygène par le soufre ralentit significativement l’échange conformationnel, les barrières énergétiques augmentent d’environ 10 kJ.mol-1. / Cannabidiol (CBD) is the major non-psychoactive constituent of Cannabis sativa with a large number of pharmaceutical interests. CBD derivatives with restricted rotation about the aryl-C(sp3) single bond have been synthesized with two major changes on one and/or both cycles in order to reach and control atropisomerism.Diversely substituted phenylcyclohexanes were prepared by catalytic hydrogenation from their corresponding phenylcyclohexenes. Dynamic NMR experiments and DFT calculations allowed us to identify the epimers (1R/1S) and their conformers (M/P). According to the nature of the substituents, high diastereoselectiviy and atrop-selectivity were obtained in these natural product derivatives. The conformers of epimers (1S) show high rotational barriers of up to 92 kJ.mol-1, unlike those of (1R) and with much lower barriers of ~72 kJ.mol-1. Atropisomerism not only depends on the substituents at the axis of chirality but also is influenced by the position of a methyl group on the monterpene ring (at C1).Ortho-thio derivatives were prepared from their oxygenated analogs via the Newman-Kwart rearrangement. The substitution of the oxygen atom by the sulfur slows the conformational exchange significantly increasing the rotational barriers of around 10 kJ.mol-1.

Cette thèse comporte deux parties indépendantes. La première étude présente les premiers exemples de métallation de la structure azobenzène par les réactifs organométalliques polaires. Largement utilisés en tant que colorants, les azobenzènes trouvent actuellement de nombreuses applications dans le domaine des matériaux en raison de leur facile photoisomerisation E/Z. Il est montré que les bases organométalliques polaires classiques (n-BuLi, n-BuLi/TMEDA, n-BuLi/t-BuOK, TMPMgCl.LiCl, LDA) ne métallent pas l’azobenzène parent mais réduisent plutôt la liaison N=N. Cependant la métallation est possible avec le tétraméthylpipéridure de lithium si un groupement directeur de métallation tel que le méthoxy (OMe), diéthylamide (CONEt2) ou fluoro (F) est présent sur l’azobenzène. La réaction permet un accès original et direct à de nouveaux azobenzènes substitués. L’objectif de la deuxième partie est la synthèse de dérivés biaryliques chiraux en l’absence de métaux de transition (Pd, Ni…). Les biaryles chiraux sont présents dans de nombreuses molécules biologiquement actives et peuvent être utilisés comme ligands pour la catalyse asymétrique. La substitution nucléophile aromatique des acides naphtoïques en présence de ligands chiraux a été étudiée. Une optimisation fine des conditions réactionnelles (choix du solvant, température, structure du ligand…) a permis de préparer des 1,1’-binaphtalènes, 1,2’-binaphtalènes et phénylnaphtalènes avec de bons rendements et excès énantiomériques (jusqu’à 89% ee). La substitution nucléophile aromatique atroposélective de dérivés d’acides naphtoïques de type naphtyloxazolines et naphtoates est également décrite. / This thesis is divided into two independant parts. The first part describes for the first time the chemoselective lithiation of azobenzenes. Azobenzenes derivatives are widely used as dyes and more recently have been applied to the preparation of photoresponsive molecular switches and materials by taking advantage of the N=N bond E/Z photoisomerization. Whereas standard polar organometallics (n-BuLi, n-BuLi/TMEDA, n-BuLi/t-BuOK, TMPMgCl.LiCl, LDA) reduce the N=N bond of the parent compound, aromatic HLi permutation occurs with LTMP when a suitable director of lithiation (OMe, CONEt2, F) is present in the benzene residue of the azo compound. The method allows a direct access to new substituted azobenzenes.Axially chiral biaryls, which are found in many biologically active natural products, are conventionally used as ligands for asymmetric catalysis. The purpose of the second part is to develop a new method for the preparation of axially chiral biaryls in the absence of transition metals (Pd, Ni…). To tackle that goal, nucleophilic aromatic substitution reactions on unprotected naphthoic acids were performed in the presence of chiral ligands. A careful optimization of the reaction parameters (choice of the solvent, temperature, structure of the ligand…) allowed to prepare chiral 1,1’- binaphthalenes 1,2’- binaphthalenes and phenylnaphthalenes in good yields and enantiomeric excesses (up to 89% ee). The atroposelective SNAr reaction of naphthyloxazoline and naphthoate derivatives was also reported.