Le noyau benzofuro[2,3-b]indoline est une structure complexe que l’on retrouve dans différentes substances naturelles telles que l’azonazine, la voacalgine A, la bipleiophylline ou encore le diazonamide A. Ces produits naturels possèdent une activité biologique intéressante et plus particulièrement le diazonamide A avec un IC50 inférieur à 15ng/mL sur plusieurs lignées cellulaires cancéreuses. De plus, certaines de ces substances n’ont jamais été synthétisées à ce jour. Lors de la biogénèse de ces composés, il est supposé que le motif benzofuroindoline est créé par un couplage oxydant entre un indole et un phénol. Nous avons ainsi entrepris de développer différentes méthodologies de synthèse biomimétiques du motif benzofuroindoline. Inspiré par les biosynthèses de l’azonazine et du diazonamide A, nous avons développé une arylation diastéréodivergente du tryptophane par la tyrosine. Les diverses méthodologies de synthèse de benzofuroindolines existantes effectuant ce couplage ne permettent pas un contrôle stéréosélectif. Nous avons remédiés à ce problème en réalisant une réaction de Friedel-Crafts entre une tyrosine protégée et des exo- et endo-bromopyrroloindolines issues stéréosélectivement du tryptophane. Cette réaction procède avec rétention de configuration et nous permettent une synthèse diastéréodivergente de précurseurs potentiels du diazonamide et de l’azonazine. Une méthodologie générale de synthèse de benzofuroindolines par un couplage oxydant direct entre des indoles 2,3-disubstitués et des phénols a été développée. Cette réaction implique l’oxydation de l’indole par du N-iodosuccinimide. L’iodoindolénine intermédiaire réagit par action d’un sel d’argent, via une réaction de Friedel-Crafts avec le phénol pour donner la benzofuroindoline en une étape. Une bibliothèque de diverses benzofuroindolines a pu être obtenue par cette stratégie.Cette dernière méthodologie a été appliquée à la synthèse de modèles hexacycliques complexes de la voacalgine A et de la bipleiophylline à partir d’indoles apparentées à la pleiocarpamine que nous avons synthétisés. Une autre stratégie de synthèse du motif benzofuroindoline de la voacalgine A et de la bipleiophylline impliquant l’oxydation d’un catéchol en orthoquinone a également été étudiée. / The benzofuro[2,3-b]indoline core is a complex structure present in several natural products such as azonazine, voacalgine A, bipleiophylline and diazonamide A. These products possess an interesting biological activity and especially diazonamide A with an IC50 below 15ng/mL on different cancer cells lines. Some of these compounds have never been synthesize. It is postulated that the biogenesis of the benzofuroindolines natural products implies an oxidative coupling between indoles and phenols. Therefore, we wished to develop a bioinspired synthesis of benzofuroindoline core.Inspired by the biosynthesis of azonazine and diazonamide A, we developed an diastereodivergent arylation of tryptophan by tyrosine. The existing synthetic methodology of benzofuroindoline involving an oxidative coupling do not allow a stereoselective control. We solved this problem by doing a Friedel-Crafts reaction between a protected tyrosine and the exo-, and endo-bromopyrroloindolines obtained stereoselectively from tryptophan. This reaction witch proceeds with a retention of configuration allowed us to access selectively azonazine and diazonamide A precursors. A general methodology of benzofuroindoline synthesis by an oxidative coupling between 2,3-disubstituted indoles and phenols has then been developed. This reaction proceeds by oxidation of the indole with N-iodosuccinimide. The resulting iodoindoline was then engaged in a Friedel-Crafts reaction with a phenol in presence of a silver salt to form the desired benzofuroindoline in a one-pot operation. Through this method, a library of several benzofuroindolines has been created.This last methodology has been applied to the synthesis of complex hexacyclic voacalgine A and bipleiophylline analogs from pleiocarpamine-like indoles. Another strategy towards the voacalgine A and bipleiophylline benzofuroindoline core has also been studied and involves the oxidation of a catechol into an orthoquinone which can react with an indole.

Les benzofuroindolines forment une famille de composés qui se retrouvent sous deux formes : les benzofuro[2,3-b]indolines ou les benzofuro[3,2-b]indolines. Ce motif se retrouve dans de nombreuses molécules naturelles comme la bipleiophylline, la voacalgine A, le diazonamide A et la phalarine ce qui a mené à de nombreuses recherches pour leur synthèse. La biogénèse postulée est le couplage oxydant d'un indole et d'un phénol. Nous avons développé plusieurs voies d'accès à ces motifs en utilisant le noyau indolique. La première étude a consisté en un couplage oxydant direct entre un N-acétylindole et un phénol en présence de FeCl₃ et de DDQ. La méthodologie a montré sa généralité sur des dérivés d'indoles N-acétylés pour former en une seule étape des benzofuro[3,2-b]indolines. Dans certains cas, la benzofuro[2,3-b]indoline est obtenue si les groupements fonctionnels en position 2 et 3 sur l'indole sont identiques. Dans un but de synthétiser la phalarine, unique molécule naturelle contenant un motif benzofuro[3,2-b]indoline, nous avons réalisé une étape de C2-arylation d'un indole par un phénol à l'aide d'un couplage pallado-catalysé. La cyclisation à l'aide de NIS permet d'obtenir la benzofuro[3,2-b]indoline. L'ajout du carbone manquant de l'un des cycles est en cours d'étude par ajout d'un nucléophile monocarboné possédant un groupement partant. Par ailleurs, une dernière voie d'accès aux benzofuro[3,2-b]indolines a pu été mise au point par une réaction de Fischer interrompue. La réaction entre des benzofuran-3-ones et des arylhydrazines dans des conditions acides conduit aux benzofuroindolines souhaitées sous forme d'hémiacétals. La méthode a montré sa généralité et sa robustesse. Finalement, réaliser l'Umpolung de l'indole est un défi intéressant pour additionner des nucléophiles en position 3 de l'indole. Pour cela, des N-hydroxyindoles ont été synthétisés et l'utilisation de sels de biaryliodonium triflate a permis de réaliser une O-arylation. Le produit formé étant instable, il subit un réarrangement sigmatropique [3,3] pour conduire aux benzofuro[2,3-b]indolines désirées. / Benzofuroindolines are a family of compounds which can be found in two regioisomeric forms: benzofuro[2,3-b]indolines or benzofuro[3,2-b]indolines. This core is present in several natural products such as bipleiophylline, voacalgine A, diazonamide A or phalarine which have been the subject of intensive efforts towards their syntheses. The postulated biogenesis is the oxidative coupling of an indole and a phenol. We developed four pathways to access these structures using the indole nucleus.The first part consisted in a direct oxidative coupling between a N-acetylindole and a phenol in presence of FeCl₃ and DDQ. This strategy showed its generality on N-acetylindoles derivatives to form in only one step the benzofuro[3,2-b]indoline core. In some cases, the benzofuro[2,3-b]indoline is obtained if the substitution in the C-2 and C-3 position is the same. In order to synthesize the phalarine, the unique natural product to possess a benzofuro[3,2-b]indoline core, we designed a C-2 arylation of an indole with a phenol using a palladium-catalyzed coupling. The cyclization steps using NIS led to the benzofuro[3,2-b]indoline core. The insertion of the missing carbon of one of the rings is under study by adding a nucleophile which contains only one carbon and a leaving group. The last strategy to access to benzofuro[3,2-b]indolines has been focused on an interrupted Fischer indolization. The reaction between benzofuran-3-ones and arylhydrazines in acidic conditions led to the desired benzofuro[3,2-b]indolines. This methodology is general and robust. Another part of the project was to achieve the Umpolung of the indole to add nucleophiles in C-3 position of the indole nucleus. N-hydroxyindoles were synthesized and the use of biaryliodonium triflate salts allowed an O-arylation reaction. The product being unstable, a [3,3] sigmatropic rearrangement can take place to afford the desired benzofuro[2,3-b]indolines.

Le diazonamide A, molécule naturelle extraite d’une ascidie marine, présente une activité antitumorale très importante (IC₅₀ < 5 nM) selon un mode d’action tout à fait original. Des études ont en effet prouvé que cette molécule inhibait une enzyme, l’Ornithine-d-aminotransferase, intervenant dans la réplication cellulaire des cellules cancéreuses faisant d’elle un poison du fuseau mitotique très sélectif. Cette molécule présente en son sein un cœur benzofuroindoline qui serait issu, d’un point de vue biogénétique, d’un couplage oxydant entre un noyau indole et un noyau phénol. Afin de développer une méthode générale de synthèse d’analogues simplifiés du diazonamide A, nous avons mis au point une voie d’accès efficace et simple au noyau benzofuroindoline. Ce projet nous a permis de mettre en place une stratégie en 3 étapes à partir d’indoles acétylés et de phénols qui permettent l’obtention de benzofuroindolines. La première étape est une réaction d’hydroarylation sur la double liaison C₂-C₃ de l’indole médiée par le trichlorure de fer. Cette première étape met en avant une réactivité tout à fait inhabituelle du noyau indole en rendant la position 3 de cet hétérocycle, électrophile. Grâce à cette stratégie, nous avons pu obtenir une librairie importante de benzofuroindolines dont certaines présentent une activité biologique encourageante. La seconde partie de ces travaux de thèse ont porté sur une étude plus approfondie de la réaction d’hydroarylation de l’indole. Une étude intensive du champ d’application de cette réaction ont permis de mettre en avant une haute tolérance de groupements fonctionnels. De plus l’étude des nucléophiles aromatiques tels que des polyaromatiques ou des hétérocycles ont permis d’obtenir un grand nombre de 3-arylindolines avec une diversité structurale très importante. Ces travaux ayant porté sur l’umpolung de l’indole, des études mécanistiques ont finalement été menées afin d’expliquer cette réactivité. Des études de marquage isotopique, d’infra-rouge in-situ ainsi que l’établissement d’une relation de Hammett ont permis de proposer un mécanisme réactionnel plausible. / The benzofuroindoline core is a unique motif found in the natural products diazonamide A bipleiophylline and azonazine. From a biosynthetic point of view, we can assume that the benzofuroindoline skeleton arises from the oxidative coupling of an indole and a phenol.The benzofuroindoline motif represents an opportunity for the discovery of new antitumor agents. Diazonamide A is a very potent anticancer agent that has received considerable attention owing to its high antitumor activity (IC₅₀ < 5nm) and its unique mode of action the inhibition of a newly discovered role for the ornithine-δ-aminotransferase. It is suggested that this natural product may have clinical utility for cancer therapy because it is as active in vitro as widely used antimitotic drugs such as taxanes and vinca alkaloids, but does not have their toxicity in normal dividing tissue. Owing to the high potential of diazonamide A and its scarce availability, it is highly desirable to identify simplified benzofuroindoline analogues as promising as the natural product, but more synthetically accessible.We report herein the C3-regioselective hydroarylation of N-acetyl indoles with phenols mediated by FeCl ₃ featuring a rare example of the electrophilic reactivity of the indole core in a Friedel–Crafts reaction. The indole Umpolung, followed by an oxidation step, allows us direct access to the tetracyclic benzofuroindoline motif found in the natural product diazonamide A.Moreover, this activation of N-acetylindoles with iron(III) chloride allows the C-H addition of other aromatic substrates than phenols to the C ₃ =C₂ double bond of the indole nucleus generating a quaternary center at C ₃ and leading regioselectively to 3-arylated indolines. Optimization, scope, practicability (gram scale, air atmosphere, room temperature) and mechanistic insights of this process are presented in this study.