Thesis--University of Florida. / Description based on print version record. Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 272-279).

Thesis--University of Florida. / Description based on print version record. Typescript. Vita. Includes bibliographical references (leaves 142-146).

Over the past decades, functional group manipulation of aromatic precursors has been a common strategy to access new aromatic compounds. However, these classical methods, such as Friedel-Crafts alkylations and electrophilic/nucleophilic aromatic substitutions, have shown lack of regioselectivity besides the use of activators in excess amounts. To this end, numerous benzannulations to form benzo-fused substrates via Diels-Alder (DA), ring-closing metathesis (RCM), cycloaddition, and transition-metal-promoted processes have been reported. Appending a benzene ring directly onto a pre-existing ring is preferable to many classical methods due to the likely reduction of reaction steps and superior regiocontrol. However, many of these benzannulation reactions require air- and/or moisture- sensitive reaction conditions, a last oxidation step, or the use of highly functionalized precursors. Here we disclose three ‘complementary’ intramolecular ring-opening benzannulations to access a large array of functionalized (hetero)aromatic scaffolds utilizing cyclopropenes-3,3-dicarbonyls, alkylidene cyclopropanes-1,1-diesters, and 2,3-dihydrofuran O,O- and N,O- acetals as building blocks. More than 70 benzo-fused aromatic compounds were synthesized using this complementary approach with yields up to 98% and low catalyst loadings. With these benzannulation reactions in hand, we aim to open the synthetic door to a handful of bioactive natural products.

Over the past decades, functional group manipulation of aromatic precursors has been a common strategy to access new aromatic compounds. However, these classical methods, such as Friedel-Crafts alkylations and electrophilic/nucleophilic aromatic substitutions, have shown lack of regioselectivity besides the use of activators in excess amounts. To this end, numerous benzannulations to form benzo-fused substrates via Diels-Alder (DA), ring-closing metathesis (RCM), cycloaddition, and transition-metal-promoted processes have been reported. Appending a benzene ring directly onto a pre-existing ring is preferable to many classical methods due to the likely reduction of reaction steps and superior regiocontrol. However, many of these benzannulation reactions require air- and/or moisture- sensitive reaction conditions, a last oxidation step, or the use of highly functionalized precursors. Here we disclose three ‘complementary’ intramolecular ring-opening benzannulations to access a large array of functionalized (hetero)aromatic scaffolds utilizing cyclopropenes-3,3-dicarbonyls, alkylidene cyclopropanes-1,1-diesters, and 2,3-dihydrofuran O,O- and N,O- acetals as building blocks. More than 70 benzo-fused aromatic compounds were synthesized using this complementary approach with yields up to 98% and low catalyst loadings. With these benzannulation reactions in hand, we aim to open the synthetic door to a handful of bioactive natural products.

Microwave-Assisted Thermolysis of ortho-Substituted Aroylsilanes Marc Tremblay Master of Science Department of Chemistry University of Toronto 2008 The microwave-assisted thermolysis of ortho-substituted aroylsilanes has been investigated. When irradiated at 250ºC in DMSO or o‑dichlorobenzene for 10 minutes, aroylsilanes form siloxycarbenes that react following different pathways depending on the solvent and the structure of the starting material. It is shown that in the case of substrates having an O‑allyl or an O‑propargyl chain ortho to the acylsilane, cycloaddition occurs followed by a cascade ring opening to give respectively chroman‑4-one and chromen‑4-one derivatives in up to 66% yield. Among the major competitive pathways were the insertion of the siloxycarbene into allylic C–H bonds and decomposition of the acylsilane group to the corresponding aldehyde, followed by Claisen rearrangement.

Microwave-Assisted Thermolysis of ortho-Substituted Aroylsilanes Marc Tremblay Master of Science Department of Chemistry University of Toronto 2008 The microwave-assisted thermolysis of ortho-substituted aroylsilanes has been investigated. When irradiated at 250ºC in DMSO or o‑dichlorobenzene for 10 minutes, aroylsilanes form siloxycarbenes that react following different pathways depending on the solvent and the structure of the starting material. It is shown that in the case of substrates having an O‑allyl or an O‑propargyl chain ortho to the acylsilane, cycloaddition occurs followed by a cascade ring opening to give respectively chroman‑4-one and chromen‑4-one derivatives in up to 66% yield. Among the major competitive pathways were the insertion of the siloxycarbene into allylic C–H bonds and decomposition of the acylsilane group to the corresponding aldehyde, followed by Claisen rearrangement.

Le présent mémoire a pour sujet le développement d’une méthode rapide et efficace vers la production d’allènes hautement substitués à partir de dérivés cyclopropaniques électrophiles énantioenrichis. L’avancement de méthodes synthétiques intéressantes pour la production asymétrique de ces dérivés de cyclopropane-1,1-diesters sera également présenté. Dans un premier temps, les différentes méthodes de synthèses des cyclopropanes activés seront abordées, ainsi que leur utilisation dans la préparation de molécules plus complexes. Par la suite, les techniques précédentes de préparation asymétrique des allènes seront introduites, démontrant ainsi la difficulté de leur accessibilité. Le développement d’une méthode fiable pour la synthèse de cyclopropane-1,1-diesters utilisant les ylures d’iodonium sera présenté. Finalement, l’accessibilité à plusieurs types d’allènes hautement substitués par l’utilisation de cuprates sera détaillée. Dans une seconde partie, il sera davantage question de l’accessibilité des cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis. Ces derniers sont d’un intérêt particulier, car ils constituent le point de départ de notre méthodologie précédente. Le développement d’une méthode pouvant être utilisée à grande échelle et à faible coût a donc été explorée. Les deux derniers chapitres présenteront donc les tentatives de générer ces cyclopropanes activés par résolution cinétique ou encore par l’hydrogénation asymétrique des cyclopropènes correspondants. / The subject of this present M.Sc. thesis is the developpement of an efficient and fast methodology toward the production of highly substituted allenes using enantioenriched cyclopropanes derivatives. The development of new synthetic methodologies in the production of these enantioenriched cyclopropan-1,1-diesters will be presented. First, the various methodologies for the preparation of activated cyclopropanes will be discussed along with their uses in the synthesis of more complex molecules. Then, the precedents in the field of asymmetric allenes synthesis will be introduced. The developpement of a viable method for the synthesis of cyclopropane-1,1-diesters using iodonium ylides will be presented. Finally, the accessibility of different highly substituted allenes by the used of cuprates will be detailed. In a second part, we will elaborate on the accessibility of the enantioenriched cyclopropane-1,1-diesters derivatives. These compounds are interesting, because they are used as starting materials in the previous methodology of allenes synthesis. This methodology has to be usable in large scale and at small cost. The last two chapters of this thesis will present the alternatives strategies for the preparation of these activated cyclopropanes by either kinetic resolution or the asymmetric hydrogenation of cyclopropenes.

Le présent mémoire est subdivisé en deux principaux sujets. Le premier porte sur le développement d’une hydrolyse de thiazolidines assistée par micro-ondes en vue d’obtenir des cystéines a-substituées. Le second est axé sur le développement d’une méthodologie pour la synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs. Dans un premier temps, les rôles et les utilités des acides aminés quaternaires, plus spécifiquement des cystéines a-substituées, seront abordés, puis une revue des différentes méthodes énantiosélectives pour accéder à ces unités sera effectuée. Par la suite, le développement d’une méthode rapide et efficace d’hydrolyse sous irradiation aux micro-ondes de thiazolines sera présenté. Finalement, les études menant à l’application de cette méthode à la synthèse de cystéines -substituées sur grande échelle au moyen de réacteurs en écoulement dynamique et à haut criblage seront détaillées. Dans la seconde partie, les applications ainsi que les synthèses générales des alkylidènecyclopropanes en synthèse organique seront décrites. Plus particulièrement, les applications spécifiques des alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs ainsi que leurs synthèses seront traitées de manière exhaustive. Par la suite, le développement d’une méthodologie énantiosélective catalytique pour la synthèse d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs sera présenté. L’extension de cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopropanes et cyclopropènes, ainsi que l’application de réactions stéréospécifiques pour les alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs seront brièvement discutées. / The present M.Sc. thesis will be divided into two main subjects. The first part will be focused on the development of an efficient microwave-assisted hydrolysis of thiazolidines for the synthesis of a-substituted cysteines. The second part will be on the development of methodology for the asymmetric synthesis of 1,1-di-acceptor alkylidenecyclopropanes. First, the role and the importance of quaternary amino acids, more specifically of a-substitued cysteines, will be described, then a review of the available enantioselective methods for their syntheses will be reported. Afterward, the development of a fast and efficient microwave-assisted hydrolysis of thiazolidines will be presented. Finally, the studies toward the applicability of the methodology for the multi-gram synthesis of -substituted cysteines using flow and high-throughput reactors will be detailed. In the second part, the general applications and syntheses of alkylidenecyclopropanes will be described. More specifically, the applications of 1,1-di-acceptor alkylidenecycloproanes as well as their syntheses will be exhaustively covered. Then, the development of a catalytic enantioselective methodology for the synthesis of di-acceptor alkylidenecyclopropanes will be presented. The extension of this methodology for the synthesis of cyclopropane and cyclopropene derivatives, as well as the applications of 1,1-diacceptor alkylidenecyclopropane in stereospecific derivatizations will be briefly discussed.

Le présent mémoire a pour sujet le développement d’une méthode rapide et efficace vers la production d’allènes hautement substitués à partir de dérivés cyclopropaniques électrophiles énantioenrichis. L’avancement de méthodes synthétiques intéressantes pour la production asymétrique de ces dérivés de cyclopropane-1,1-diesters sera également présenté. Dans un premier temps, les différentes méthodes de synthèses des cyclopropanes activés seront abordées, ainsi que leur utilisation dans la préparation de molécules plus complexes. Par la suite, les techniques précédentes de préparation asymétrique des allènes seront introduites, démontrant ainsi la difficulté de leur accessibilité. Le développement d’une méthode fiable pour la synthèse de cyclopropane-1,1-diesters utilisant les ylures d’iodonium sera présenté. Finalement, l’accessibilité à plusieurs types d’allènes hautement substitués par l’utilisation de cuprates sera détaillée. Dans une seconde partie, il sera davantage question de l’accessibilité des cyclopropane-1,1-diesters énantioenrichis. Ces derniers sont d’un intérêt particulier, car ils constituent le point de départ de notre méthodologie précédente. Le développement d’une méthode pouvant être utilisée à grande échelle et à faible coût a donc été explorée. Les deux derniers chapitres présenteront donc les tentatives de générer ces cyclopropanes activés par résolution cinétique ou encore par l’hydrogénation asymétrique des cyclopropènes correspondants. / The subject of this present M.Sc. thesis is the developpement of an efficient and fast methodology toward the production of highly substituted allenes using enantioenriched cyclopropanes derivatives. The development of new synthetic methodologies in the production of these enantioenriched cyclopropan-1,1-diesters will be presented. First, the various methodologies for the preparation of activated cyclopropanes will be discussed along with their uses in the synthesis of more complex molecules. Then, the precedents in the field of asymmetric allenes synthesis will be introduced. The developpement of a viable method for the synthesis of cyclopropane-1,1-diesters using iodonium ylides will be presented. Finally, the accessibility of different highly substituted allenes by the used of cuprates will be detailed. In a second part, we will elaborate on the accessibility of the enantioenriched cyclopropane-1,1-diesters derivatives. These compounds are interesting, because they are used as starting materials in the previous methodology of allenes synthesis. This methodology has to be usable in large scale and at small cost. The last two chapters of this thesis will present the alternatives strategies for the preparation of these activated cyclopropanes by either kinetic resolution or the asymmetric hydrogenation of cyclopropenes.

Le présent mémoire est subdivisé en deux principaux sujets. Le premier porte sur le développement d’une hydrolyse de thiazolidines assistée par micro-ondes en vue d’obtenir des cystéines a-substituées. Le second est axé sur le développement d’une méthodologie pour la synthèse catalytique énantiosélective d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs. Dans un premier temps, les rôles et les utilités des acides aminés quaternaires, plus spécifiquement des cystéines a-substituées, seront abordés, puis une revue des différentes méthodes énantiosélectives pour accéder à ces unités sera effectuée. Par la suite, le développement d’une méthode rapide et efficace d’hydrolyse sous irradiation aux micro-ondes de thiazolines sera présenté. Finalement, les études menant à l’application de cette méthode à la synthèse de cystéines -substituées sur grande échelle au moyen de réacteurs en écoulement dynamique et à haut criblage seront détaillées. Dans la seconde partie, les applications ainsi que les synthèses générales des alkylidènecyclopropanes en synthèse organique seront décrites. Plus particulièrement, les applications spécifiques des alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs ainsi que leurs synthèses seront traitées de manière exhaustive. Par la suite, le développement d’une méthodologie énantiosélective catalytique pour la synthèse d’alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs sera présenté. L’extension de cette méthodologie à la synthèse de dérivés cyclopropanes et cyclopropènes, ainsi que l’application de réactions stéréospécifiques pour les alkylidènecyclopropanes 1,1-di-accepteurs seront brièvement discutées. / The present M.Sc. thesis will be divided into two main subjects. The first part will be focused on the development of an efficient microwave-assisted hydrolysis of thiazolidines for the synthesis of a-substituted cysteines. The second part will be on the development of methodology for the asymmetric synthesis of 1,1-di-acceptor alkylidenecyclopropanes. First, the role and the importance of quaternary amino acids, more specifically of a-substitued cysteines, will be described, then a review of the available enantioselective methods for their syntheses will be reported. Afterward, the development of a fast and efficient microwave-assisted hydrolysis of thiazolidines will be presented. Finally, the studies toward the applicability of the methodology for the multi-gram synthesis of -substituted cysteines using flow and high-throughput reactors will be detailed. In the second part, the general applications and syntheses of alkylidenecyclopropanes will be described. More specifically, the applications of 1,1-di-acceptor alkylidenecycloproanes as well as their syntheses will be exhaustively covered. Then, the development of a catalytic enantioselective methodology for the synthesis of di-acceptor alkylidenecyclopropanes will be presented. The extension of this methodology for the synthesis of cyclopropane and cyclopropene derivatives, as well as the applications of 1,1-diacceptor alkylidenecyclopropane in stereospecific derivatizations will be briefly discussed.