Thesis (Ph. D.)--Virginia Polytechnic Institute and State University, 1992. / Vita. Abstract. Includes bibliographical references (leaves 204-213). Also available via the Internet.

This doctoral dissertation described herein will be comprised of two parts. The first portion will address our efforts towards the synthesis of [alpha]-amino carbonyls from silyl enol ethers and the second portion will describe our unrelated efforts towards the synthesis of proaporphine alkaloids. A full discussion of the relevant literature, experiments and development of the methodologies will be provided along with all relevant experimental data. Part I: The [alpha]-amino carbonyl moiety has great potential for being a very useful synthetic intermediate for the incorporation of nitrogen owing to the synthetic utility and versatility of the carbonyl functional group. Despite this potential the synthesis has long been problematic owing to their tendency to undergo condensation reactions. We aimed to synthesize them utilizing a protected carbonyl in the form of a triisopropylsilyl enol ether and an electrophilic nitrogen source that could incorporate the nitrogen via an ene-[2,3] sigmatropic reaction sequence. To this end we used an N-sulfinyl carbamate as an electrophilic source of nitrogen that could be utilized for a regiospecific allylic amination of alkenes or could be used to form a highly reactive sulfur diimide that could be used for the allylic amination of alkenes or silyl enol ethers. Part II: Many pharmacologically important and synthetically interesting alkaloids have been formed in nature by the o,p oxidative phenolic coupling of various benzyl-tetrahydroisoquinoline alkaloids. One major class of alkaloids derived from this generalized oxidation is the proaporphine alkaloids and they possess an acid labile spirocyclic-dienone system obtained from this coupling. These compounds have great potential for being used for their anesthetic properties. Despite the relative ease of synthesizing the benzylisoquinoline alkaloids the application of the biomimetic oxidative coupling to make the quaternary center of these compounds gives very poor yields. We opted to form this spiro-dienone system by using a two step Suzuki coupling-para phenolate alkylation methodology that had been used to synthesize the related alkaloids codeine and narwedeine. In doing this we opted to extend the practical application of this methodology by the displacement of an alcohol derived leaving group. / text

The glycerol enol ether, fecapentaene-12, is a direct acting fecal mutagen that is formed in the lower portion of the gastrointestional tract by anaerobic bacteria. The biological precursor to fecapentaene-12 is a natural product of mammalian origin whose role in the etiology of colon cancer is unknown. Preliminary evidence indicated that the precursor may be a plasmalogen with an intact pentaenol ether moiety. Further structural studies by means of degradative methods and chromatographic techniques enabled the structure of the precursor to be elucidated. Based on the structure of the precursor, the name plasmalopentaene-12 was coined. Synthetic methodology was developed for obtaining synthetic plasmalopentaene12. This was necessary in order to confirm the structure and to determine the precursor's biological role. The synthetic methodology proceeded through a novel "acyl migration" which enables the highly labile pentaenol ether to be generated late in the synthesis. Model studies indicated that this was a feasible pathway. It was also determined that this methodology may be highly adaptable to the synthesis of other plasmalogens and may also provide a new synthetic route to fecapentaene-12. / Ph. D.

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Les spirocétals sont des sous-unités présentes dans de nombreuses molécules naturelles d’intérêt biologique. Pour accéder à ces structures, la spirocyclisation d’éthers d’énol en milieu acide est une méthode de choix. L’application de la réaction de Julia-Kocienski à des lactones a permis d’obtenir exo-glycals et éthers d’énol exo-cycliques tri- et tétrasubstitués. Selon l’hétérocycle porté parla sulfone engagée, l’un ou l’autre des diastéréoisomères de l’éther d’énol peut être obtenu préférentiellement. La spirocyclisation des produits formés, si elle est réalisée dans des conditions thermodynamiques, mène au [6.6]-spirocétal le plus stable. Des conditions permettant d’obtenir le diastéréoisomère cinétique ont également été étudiées. Les spirocétals ainsi préparés ont été utilisés en synthèse totale. Par exemple, le fragment spirocétal de la Broussonetine H, ainsi que l’unité iminosucre, ont été obtenus efficacement de façon énantiopure. Enfin, les spirocétals diversement substitués ont permis de préparer plusieurs analogues du Bistramide A. Ce métabolite marin est un agent anticancéreux puissant qui se lie à l’actine pour bloquer la division cellulaire mais des interactions avec PKC-TM, notamment impliquant l’apoptose, sont à l’étude / Spiroketals are often found as structural subunits of many biologically active natural compounds. One of the more powerful methods to access this structure is the acid-catalyzed cyclization of enol ethers. The reaction of Julia-Kocienski reagents with lactones allows us to synthesize various tri- and tetrasubstituted exo-glycals and exo-cyclic enol ethers. It is possible to obtain preferentially either one or the other of the two diastereoisomeric enol ethers by varrying the heterocycle moiety of the sulfone. These enol éthers are cyclized under thermodynamic conditions leading to the more stable [6.6]-spiroketal but other conditions may allow us to obtain the kineticisomer. Thermodynamic spiroketals were used in total synthesis. For example, both fragments ofBroussonetine H (one iminosugar and one spiroketal) have been readily and effectively prepared.Finally, diversely substituted spiroketals have been synthesized to prepare analogues of Bistramide A.This marine metabolite is a powerful antitumor agent that binds to actin and thus blocks cell divisionalthough some interactions involving PKC-TM are actually under study.

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De nouveaux processus de cyclisation d’allènes fonctionnalisés catalysées par des triflates métalliques sont présentés. Deux stratégies ont été développées. Dans un premier temps, une réaction de type carbonyl-ène intramoléculaire à partir de cétones γ-alléniques est développée. Cette réaction se déroule dans des conditions très douces avec une charge catalytique en triflate de bismuth(III) de seulement 1 mol%. Cette stratégie a ensuite été étendue à d’autres dérivés cétones γ-alléniques. Les alcools diéniques résultants ont pu être engagés avec succès dans une réaction de type Diels-Alder menant à la formation de structures polycycliques fonctionnalisées avec de bons rendements et une excellente régio- et diastéréosélectivité. La cyclisation d’éthers d’énol catalysée par les triflates métalliques a été par la suite étudiée. Cette stratégie permet d’obtenir des dérivés cyclopentènes avec de bons rendements en utilisant seulement 0,1 mol% de triflate de bismuth(III). Des dérivés dihydrofuranes peuvent être également formés par cette stratégie. Ces produits résultent de l’attaque nucléophile du carbone central de l’allène sur l’éther d’énol activé. Cette réactivité a pu être inversée en utilisant un complexe d’or(I) comme catalyseur en présence d’un nucléophile externe, donnant ainsi naissance à des produits différents. Dans une dernière partie, des applications dans le domaine de la chimie des arômes et des parfums ont été développées. Des dérivés acétates et alcools alléniques ont été synthétisés et exposés à des tests olfactifs, révélant des tonalités olfactives intéressantes. Des notes fruitées et florales dominantes et des nuances vertes et boisées ont été détectées. / Novel processes of metal triflate-catalyzed cyclizations of functionalized allenes are presented. Two strategies have been developed. In a first part, the intramolecular carbonyl-ene reaction with γ-allenic ketones is described. This reaction proceeds under very mild conditions using only 1 mol% of bismuth(III) triflate. The scope of this reaction was extended to several γ-allenic ketone derivatives, featuring various substitution patterns. The resulting dienols were successfully engaged in a Diels-Alder reaction allowing the formation of polycyclic functionalized frameworks in good yields with excellent regio- and diastereoselectivities. In a second part, the metal triflate-catalyzed cyclization of allenic-enol ethers is described. This reaction gives access to cyclopentene derivatives in good yields using only 0.1 mol% of bismuth(III) triflate. Dihydrofuran derivatives could also be formed using this strategy. This cycloisomerisation reaction proceeds through an initial enol ether activation, followed by the nucleophilic attack of the allene moiety. This reactivity could be inverted using a gold(I) catalyst, in the presence of an exogenous nucleophile, allowing the formation of different products. Within our interest in flavor and fragrance chemistry, allenic acetates and alcohols have been synthesized and subjected to olfactive evaluation, revealing dominant fruity and floral notes. Green and woody undertones have been detected as well.

La quinocarcine, la tétrazomine et la lémonomycine constituent une sous-famille appartenant à la famille des tétrahydroisquinoléines trisubstituées naturelles. Ce sont des puissants agents cytotoxiques et possèdent de nombreuses activités biologiques telles qu’antitumorales et antibiotiques. Leur complexité structurale, leurs intérêts biologiques ainsi que leur faible rendement d’extraction du milieu naturel font de ces molécules des cibles attrayantes pour les chimistes de synthèse.Ces trois molécules sont constituées d’une tétrahydroisoquinoléine différemment substitué fusionnée avec un diazabicycle[3.2.1]octane commun. Le but de ce projet était de mettre au point une stratégie commune à cette sous-famille et divergente grâce à la synthèse du diazabicyclooctane en premier. Une première stratégie faisant intervenir une aziridine n’a pas permis de construire le bicycle. Cet objectif a été réalisé grâce à une seconde stratégie. Elle repose sur une première cyclisation d’un hémiaminal puis d’une cyclisation par addition nucléophile d’un éther d’énol silylé sur un N-acylimmonium formé in situ au départ d’un N,S-acétal.Parallèlement à cette étude synthétique, nous avons mis au point une réaction multicomposant séquentielle qui permet l’accès rapide et général aux a-amidosulfures, comblant un manque dans la littérature. Ensuite nous avons étudié la réactivité de ces composés en tant que précurseurs simples de N-acylimines en conditions acides douces. Trois conditions réactionnelles, nous ont permis d’accéder à cette objectif : l’utilisation stœchiométrique d’acétate d’argent, catalytique d’acide phosphorique ainsi que le NIS en quantité stœchiométrique et catalytique. Cette dernière réaction est très attrayante. En effet, ce réactif doux et neutre permet l’élimination efficace du thiol formant la N-acylimine puis son activation pour se faire piéger in situ par un nucléophile. Les rendements atteints sont très hauts en moins de 5 minutes. / Quinocarcin, tetrazomin and lemonomycin constitute a subfamily belonging to the family of natural trisubstituted tetrahydroisquinolines. These are powerful cytotoxic agents and have many biological activities such antitumor and antibiotics. Their structural complexity, biological interests and their low efficiency of extraction of the natural environment make these molecules attractive targets for synthetic chemists.These three molecules are constituted of differently substituted tetrahydroisoquinoline diazabicycle merged with a [3.2.1] octane common. The purpose of this project was to develop a common strategy in this subfamily and divergent with the synthesis of diazabicyclooctane first.A first strategy involving an aziridine failed to build the bicycle. This objective was achieved through a second strategy. It is based on a first cyclization of hemiaminal followed by cyclization of nucleophilic addition of a silyl enol ether of an N-acylimmonium formed in situ from a N, S-ketal.Along with this synthetic study, we developed a multicomponent reaction sequence that allows quick general access to -amidosulfides, filling a gap in the literature. Then we studied the reactivity of these compounds as simple precursors of N-acylimines in mild acidic conditions. Three reaction conditions allowed us to reach this goal: the use of stoichiometric silver acetate, phosphoric acid as catalyst and NIS in catalytic and stoichiometric amount. This last reaction is very attractive. Indeed, this sof and neutral reagent allows the efficient removal of the thiol forming the N-acylimine and its activation to be trapped in situ by a nucleophile. The yields are very high in less than 5 minutes.