Ces dernières années, les aminophosphonates, analogues des acides aminés, ont suscité un vif intérêt. En effet, ces composés présentent un large éventail d'activités biologiques. Récemment, une nouvelle approche pour la préparation des aminophosphonates a été développée, basée sur la réduction asymétrique des amino vinylphosphonates (AVPs). Bien que de nombreuses synthèses d’AVPs soient rapportées dans la littérature, leur application sur large échelle et la possibilité d’avoir une grande diversité de substituants restent un défi. C’est ce qui nous a conduits à préparer stéréosélectivement des alpha-AVPs. Nous avons développé une synthèse courte, efficace et stéréosélective pour accéder à ces composés. La première partie de ce travail a été le développement d'une synthèse efficace des alpha-amino allénylphosphonates (AAPs) afin d’étudier leur réduction en AVPs. Le second défi a été la réduction chimio- et stéréosélective des AAPs en AVPs. Nous avons établi des règles afin de prédire la stéréosélectivité de cette réduction qui dépend de la substitution sur l’allène, le groupement phosphonate et sur l'atome d'azote afin de préparer, au choix, l’AVP de configuration (Z) ou (E).Comme alternative à cette réduction chimique, nous avons entrepris une étude électrochimique sur nos substrats (Collaboration avec Pr. Pedro de Oliveira, Université Paris Sud). Nous avons montré que nous étions en mesure de réduire chimiosélectivement les AAPs en amino allylphosphonates. Afin d'élargir notre catalogue d’AVPs, nous avons étudié la réactivité des AVPs vis à vis des réactions de métathèse (Collaboration avec Dr. Joëlle Prunet, University of Glasgow). Nous avons développé une synthèse courte qui nous donne accès à de nouveaux AVPs cycliques. Enfin, dans le cadre de notre étude, nous nous sommes intéressés au traitement oxydant de nos AAPs protégés par un groupement para-méthoxybenzyle. Cela nous a permis de préparer trois types d’azaspirodiénones différents. Une étude approfondie du mécanisme a été entreprise. / In the past few years, aminophosphonates have attracted considerable attention due to their use as analogues of aminoacids. These compounds show a wide range of biological activities. Recently a new approach for the preparation of aminophosphonates, based on the asymmetric reduction of amino vinylphosphonates (AVPs), has been developed. Although several synthesis of AVPs are reported in the literature, their applicability to large scale and with a large diversity of substituents remains a challenge. This observation led us to stereoselectively prepare alpha-AVPs. We developed a short, efficient and stereoselective synthesis to access these AVPs. The first part of the work was the development of an efficient synthesis of alpha-amino allenylphosphonates (AAPs) to investigate their reduction as AVPs.The following challenge was the chemo- and stereoselective reduction of the AAPs into AVPs. We have established some rules to predict the stereoselectivity of this reduction, depending on the substitution on the allenyl moiety, on the phosphonate group and on the nitrogen atom in order to prepare either the (E)- or the (Z)-AVP.As an alternative to this chemical reduction, we started an electrochemical study on our substrates (Collaboration with Pr. Pedro de Oliveira, Université Paris Sud). We showed that we were able to chemoselectively reduce the AAPs into amino allylphosphonates. In order to enlarge our catalog of AVPs, we studied the reactivity of AVPs towards the metathesis reaction (Collaboration with Dr. Joëlle Prunet, University of Glasgow). We developed a short synthesis that gives us access to new cyclic AVPs. In the course of our studies on AAPs, we explored their reactivities towards oxidation. This led us to prepare three different types of azaspirodienones. A comprehensive study of the mechanism has been undertaken.

A l’heure actuelle, il y a une forte demande de l’industrie de la chimie fine pour développer des procédures basées sur des réactions n’impliquant pas l’utilisation de métaux de transition et mettant en jeu des produits de départ facilement accessibles. Les principales raisons sont la disponibilité, le coût et la toxicité des métaux de transition ou des électrophiles. Dans ce contexte, utiliser d’alcools et alcènes pour la formation de liaisons carbone-carbone et carbone-hétéroatome est particulièrement attractif, cependant cela reste encore un challenge, surtout quand les substrats sont extrêmement désactivés ou susceptibles de piéger le catalyseur. Récemment, nous avons démontré que l’acidité de l’hexafluoroisopropanol (HFIP) pouvait être augmentée de façon significative par des sels de calcium(II) afin d’activer des liaisons C-O et C-C, surpassant les acides de Lewis et de Brønsted habituels que ce soit en termes d’activité ou de sélectivité grâce à la coordination de HFIP au calcium et la formation d’assemblages par liaison hydrogène. De plus, grâce à sa capacité à former des liaisons hydrogène fortes, HFIP peut faciliter la libération d’acides de Lewis piégés par une coordination non désirée avec le substrat (ou le produit), permettant, le turn-over du procédé catalytique. En particulier, l’association Ca²⁺/HFIP peut être un outil puissant pour promouvoir des électrocyclisations, hydroamidations, hydroarylations, hydroacyloxylations et des halofonctionnalisations. Ces réactions sont à la fois générales et compatibles avec un plus large éventail de substrats que les systèmes catalytiques classiques. / Today, there is a strong demand from the fine chemicals industry to develop procedures based on transition metal-free reactions using readily available starting materials. The main reasons behind this are the availability, cost and toxicity of transition-metals or electrophiles. In that respect, employing simple alcohols and alkenes for C-C and C-heteroatom bond forming reactions is truly appealing, but it can remain challenging, notably when the substrates are highly deactivated or prone to sequester the catalyst. Recently, we have demonstrated that the acidity of hexafluoroisopropanol (HFIP) could be significantly harnessed by calcium(II) salts in order to activate C-O and C-C bonds, outperforming common Lewis and Brønsted acids in terms of activity or efficiency in several reactions through the coordination of HFIP to calcium and the formation of hydrogen-bond clusters. Moreover, due to its strong hydrogen-bond donor ability, HFIP has the capacity to facilitate the release of Lewis acids trapped by unwanted coordination to the substrate (or the product), allowing the catalytic process to turn over. In particular, the combination Ca²⁺/HFIP can be a powerful tool to promote electrocyclizations, hydroamidations, hydroarylations, hydroacyloxylations and halofunctionalizations. These reactions proved to be general and compatible with a wider range of substrates than the traditional catalytic systems.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第18928号 / 薬科博第42号 / 新制||薬||5(附属図書館) / 31879 / 京都大学大学院薬学研究科医薬創成情報科学専攻 / (主査)教授 大野 浩章, 教授 高須 清誠, 教授 竹本 佳司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第21051号 / 薬科博第94号 / 新制||薬科||10(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科医薬創成情報科学専攻 / (主査)教授 大野 浩章, 教授 竹本 佳司, 教授 高須 清誠 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

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