Ce travail de thèse porte dans une première partie sur le développement d'une réaction de type Reformatsky asymétrique appliquée à la synthèse de motifs " 2-méthyl-1,3-aminoalcools " syn, syn et syn, anti. Cette réaction met à l'honneur la chimie des sulfoxydes chiraux dont la présence sur le substrat permet de construire trois centres asymétriques contigus. En effet, dans une première étape, une réaction de type Reformatsy entre un précurseur chiral, un γ-bromo-β-cétosulfoxyde et différentes imines permet de former les deux premiers centres asymétriques. La sélectivité favorise de composé syn. Cette réaction est très sélective avec des sélectivités syn/anti allant jusqu'à 100/0. Ensuite, une réduction diastéréosélective des β-cétosulfoxydes obtenus à l'issue de la réaction de Reformatsky permet de former le troisième centre asymétrique avec une diastéréosélectivité totale. Ainsi, l'utilisation du DIBAL-H seul permet d'obtenir l'aminoalcool 1,3-syn alors que l'utilisation du système DIBAL-H/Yb(OTf)3 permet d'accéder à l'aminoalcool 1,3-anti avec dans les deux cas une diastéréosélectivité totale pour cette étape de réduction.Dans une deuxième partie, ce travail de thèse présente des avancées vers la synthèse totale du (+)-triènomycinol, une molécule naturelle à forte activité cytotoxique. Il s'agit d'un macrolactame à 21 chaînons comportant une partie triènique, une liaison peptidique, une stéréotriade syn, anti et un centre asymétrique isolé. La stratégie proposée consiste à construire tous les centres asymétriques en utilisant la chimie des sulfoxydes chiraux. En effet, la stéréotriade a été construite en utilisant la réaction dévloppée dans la première partie, à savoir une réaction de type Reformatsky asymétrique couplée à une réduction diastéréosélective à l'aide du système DIBAL-H/Yb(OTf)3. Le centre stéréogène isolé a lui aussi été construit grâce à la chimie des sulfoxydes chiraux, par réduction diastéréosélective d'un β-cétosulfoxyde à l'aide de DIBAL-H. Cette molécule a été découpée en deux fragments, un fragments " ouest " et un fragment " est " qui ont été couplés. De nombreuses étapes ont au préalable été mises au point sur un composé modèle. Par manque de temps et de matière, la synthèse totale du (+)-triènomycinol n'a pu être achevée.

Ce travail de thèse porte dans une première partie sur le développement d'une réaction de type Reformatsky asymétrique appliquée à la synthèse de motifs " 2-méthyl-1,3-aminoalcools " syn, syn et syn, anti. Cette réaction met à l'honneur la chimie des sulfoxydes chiraux dont la présence sur le substrat permet de construire trois centres asymétriques contigus. En effet, dans une première étape, une réaction de type Reformatsy entre un précurseur chiral, un γ-bromo-β-cétosulfoxyde et différentes imines permet de former les deux premiers centres asymétriques. La sélectivité favorise de composé syn. Cette réaction est très sélective avec des sélectivités syn/anti allant jusqu'à 100/0. Ensuite, une réduction diastéréosélective des β-cétosulfoxydes obtenus à l'issue de la réaction de Reformatsky permet de former le troisième centre asymétrique avec une diastéréosélectivité totale. Ainsi, l'utilisation du DIBAL-H seul permet d'obtenir l'aminoalcool 1,3-syn alors que l'utilisation du système DIBAL-H/Yb(OTf)3 permet d'accéder à l'aminoalcool 1,3-anti avec dans les deux cas une diastéréosélectivité totale pour cette étape de réduction.Dans une deuxième partie, ce travail de thèse présente des avancées vers la synthèse totale du (+)-triènomycinol, une molécule naturelle à forte activité cytotoxique. Il s'agit d'un macrolactame à 21 chaînons comportant une partie triènique, une liaison peptidique, une stéréotriade syn, anti et un centre asymétrique isolé. La stratégie proposée consiste à construire tous les centres asymétriques en utilisant la chimie des sulfoxydes chiraux. En effet, la stéréotriade a été construite en utilisant la réaction dévloppée dans la première partie, à savoir une réaction de type Reformatsky asymétrique couplée à une réduction diastéréosélective à l'aide du système DIBAL-H/Yb(OTf)3. Le centre stéréogène isolé a lui aussi été construit grâce à la chimie des sulfoxydes chiraux, par réduction diastéréosélective d'un β-cétosulfoxyde à l'aide de DIBAL-H. Cette molécule a été découpée en deux fragments, un fragments " ouest " et un fragment " est " qui ont été couplés. De nombreuses étapes ont au préalable été mises au point sur un composé modèle. Par manque de temps et de matière, la synthèse totale du (+)-triènomycinol n'a pu être achevée.

Les amphidinols sont une nouvelle classe de molécules naturelles de type polycétide dont l'amphidinol-3 est la seule molécule possédant sa structure entièrement établie. L'amphidinol-3 exhibe les meilleures activités biologiques de cette famille, principalement antifongique ethémolytique. La synthèse du fragment C17-C30 a été le premier objectif de ces travaux de thèse. Cette synthèse est basée sur l'utilisation du para-tolylsulfoxyde comme auxiliaire de chiralité et d'un bromoallylsilane comme corps central. Tous les centres asymétriques sont contrôlés avec de très hauts rapports diastéréomériques à l'exception de la configuration du méthyle en C23. La non-maîtrise de ce centre, ainsi que des difficultés probables de couplage nous ont obligés à repenser notre stratégie. Suite au changement rétrosynthétique, la synthèse du fragment C13-C29 a été réalisée. L'étape clef de cette voie synthétique est alors le couplage entre l'anion lithié d'un dérivé de 1,3-dithiane avec un aldéhyde α-branché. Après de nombreux ajustements de groupements protecteurs, le fragment C13-C29 est obtenu avec tous ses centres asymétriques maîtrisés.

Les propriétés biologiques intéressantes des biaryles à chiralité axiale ainsi que le défi lié à la construction de la liaison Csp2-Csp2 du motif biarylique ont suscité un vif intérêt des chimistes organiciens de synthèse. Les biaryles à chiralité axiale sont des structures privilégiées en chimie médicinale ainsi qu’en catalyse asymétrique. L’objectif de notre recherche était le contrôle de la chiralité axiale de la (-)-stéganacine en utilisant deux approches atropo-sélectives distinctes: couplage croisé de Suzuki-Miyaura (en présence de métaux de transition), couplage ARYNE (sans métaux de transition). Le couplage croisé de Suzuki-Miyauraatropo-diastéréosélectif a été réalisé en utilisant des β-hydroxysulfoxydes énantiopurs comme auxiliaires de chiralité. Le biaryle diastéréopur issu de ce couplage croisé a été transformé en un intermédiaire rapporté dans la littérature sans épimerisation de la chiralité axiale. La seconde approche était le couplage ARYNE atropo-diastéréosélectif, et fut testée dans un premier temps avec le p-tolylsulfoxyde énantiopur. Cependant nous avions rencontré un problème de manque de réactivité de l’arylsulfoxyde lithié. En revanche la chiralité axiale de la (-)-stéganacine a été contrôlée en utilisant des oxazolines comme auxiliaires de chiralité. / The interesting biological properties of axially chiral biaryls and the challenge of Csp2-Csp2 bond formation ofthe biaryl motif have aroused keen interest among synthetic organic chemists. The axially chiral biaryls areprivileged structures in medicinal chemistry and in asymmetric catalysis. The goal of our research is based onthe control of the axial chirality of (-)-steganacin using two differents atropo-selective approaches: Suzuki-Miyaura cross-coupling (in presence of transition metals), and ARYNE coupling (without any transitionmetals). The atropo-diastereoselective Suzuki-Miyaura cross-coupling was carried out using enantiopure β-hydroxysulfoxydes as chiral auxiliary. The resulting diastereopure biaryl was converted into an intermediatereported in the literature without any epimerization of axial chirality. The second approach was the atropodiastereoselectiveARYNE coupling which was tested for the first time with the enantiopure p-tolylsulfoxyde.However, we encountered a problem due to lack of reactivity of lithiated arylsulfoxide. Finally, the axialchirality of (-)-steganacin was controlled using oxazolines as chiral auxiliary.

Le SmI₂ en tant que réactif de transfert monoélectronique a été largement utilisé en chimie organique depuis les premiers travaux de Kagan. Cependant, la quantité stœchiométrique ou en excès de SmI₂ et d'additifs toxique tels que HMPA sont utilisés normalement pour améliorer la réactivité. De plus, à cause de sa sensibilité à l'oxygène, le stockage de la solution de SmI₂ dans le THF est difficile. Récemment, nous avons développé une nouvelle méthode électrocatalytique basée sur la régénération électrochimique de Sm²⁺. Par rapport à la réactivité du SmI₂ classique, notre approche utilise une quantité catalytique de Sm. Premièrement, pour la réduction de nitroarènes, la réaction a sélectivement fourni les composés aromatiques azoïques et les anilines en fonction du solvant choisi. Notamment, c'est la première fois que la réaction Sm²⁺ se produit dans le méthanol dans le cas des anilines. Deuxièmement, dans le cas de la réduction des sulfoxydes par SmI₂, en général, l'HMPA était nécessaire comme additif. Dans notre procédé électrocatalytique, les sulfoxydes ont été transformés en sulfures avec une chimiosélectivité élevée et des excellents rendements toujours à température ambiante sans besoin ni de HMPA ni d’atmosphère protectrice. Enfin, les dérivés d'isoindolinone sont des séries de produits importants en chimie organique, la réduction des phtalimides est l'approche la plus pratique pour les obtenir. Avec les alcools, l'alcoxylation réductrice de phtalimides a eu lieu pour la première fois avec le Sm²⁺ électrocatalytique dans nos conditions. Et si on ajoute d'autres sources de protons, ce procédé a fourni les ω-hydroxylactames et isoindolinones correspondants avec des rendements élevés. / The SmI₂ as a single electron transfer reagent has been widely used in organic chemistry since the pioneering works by Kagan. However, the stoichiometric or excess amount of SmI₂ and harmful additives such as HMPA are used normally to enhance the reactivity, moreover, due to the oxygen sensitive, the storage of SmI₂ solution is difficult.Recently, we have developed a new electrocatalytic method based on the electrochemical regeneration of Sm²⁺. Compared to the classic SmI₂ reaction, our process occurred with a catalytic amount of Sm. In the reduction of nitroarenes, it selectively afforded the azo aromatic compounds and anilines depending on different solvents system. Notably, it’s the first time that the Sm²⁺ reaction occurred in the methanol. Normally, the HMPA was the additive in the reduction of sulfoxides by SmI₂. Under our electrocatalytic process, the sulfoxides were converted into sulfides in high chemoselectivity and yield at room temperature without HMPA and protecting atmosphere.The isoindolinone derivatives are series of important products in organic chemistry, the reduction of phthalimides is the most convenient approach to provide them. With alcohols, the unprecedented Sm²⁺ electrocatalyzed reductive alkoxylation of phthalimides was established. Moreover, adding other proton sources, this process afforded the corresponding ω-hydroxylactams and isoindolinones.

Les amphidinols sont une nouvelle classe de molécules naturelles de type polycétide dont l’amphidinol-3 est la seule molécule possédant sa structure entièrement établie. L’amphidinol-3 exhibe les meilleures activités biologiques de cette famille, principalement antifongique ethémolytique. La synthèse du fragment C17-C30 a été le premier objectif de ces travaux de thèse. Cette synthèse est basée sur l’utilisation du para-tolylsulfoxyde comme auxiliaire de chiralité et d’un bromoallylsilane comme corps central. Tous les centres asymétriques sont contrôlés avec de très hauts rapports diastéréomériques à l’exception de la configuration du méthyle en C23. La non-maîtrise de ce centre, ainsi que des difficultés probables de couplage nous ont obligés à repenser notre stratégie. Suite au changement rétrosynthétique, la synthèse du fragment C13-C29 a été réalisée. L’étape clef de cette voie synthétique est alors le couplage entre l’anion lithié d’un dérivé de 1,3-dithiane avec un aldéhyde α-branché. Après de nombreux ajustements de groupements protecteurs, le fragment C13-C29 est obtenu avec tous ses centres asymétriques maîtrisés. / Amphidinols are a new class of polyketide extracted from dinoflagellates and exhib promising biological activities, such as antifungal and hemolytic. The amphidinol-3 is the only amphidinol possessing its fully elucidated structure and is the most biologically potent.The C17-C30 fragment is the first goal of our research. The synthesis is based on sulfoxide as chiral auxiliary and on a bromoallylsilane as bifunctionnal central core. All stereogenic centers are fully controlled with high diastereomeric ratios except the one bearing a methyl in C23 position. The lack of selectivity during the hydrogenation affording the C23 stereogenic center and plausible failures of fragment couplings force us to explore a new retrosynthesis. Our second goal is the synthesis of C13-C29 fragment. The new strategy is based on a coupling between a 1,3-dithiane derivative and an α-branched aldehyde. After protecting group optimization, the C13-C29 fragment is synthetized with all its stereogenic centers fully controlled.

Ce travail de thèse porte dans une première partie sur le développement d’une réaction de type Reformatsky asymétrique appliquée à la synthèse de motifs « 2-méthyl-1,3-aminoalcools » syn, syn et syn, anti. Cette réaction met à l’honneur la chimie des sulfoxydes chiraux dont la présence sur le substrat permet de construire trois centres asymétriques contigus. En effet, dans une première étape, une réaction de type Reformatsy entre un précurseur chiral, un γ-bromo-β-cétosulfoxyde et différentes imines permet de former les deux premiers centres asymétriques. La sélectivité favorise de composé syn. Cette réaction est très sélective avec des sélectivités syn/anti allant jusqu’à 100/0. Ensuite, une réduction diastéréosélective des β-cétosulfoxydes obtenus à l’issue de la réaction de Reformatsky permet de former le troisième centre asymétrique avec une diastéréosélectivité totale. Ainsi, l’utilisation du DIBAL-H seul permet d’obtenir l’aminoalcool 1,3-syn alors que l’utilisation du système DIBAL-H/Yb(OTf)3 permet d’accéder à l’aminoalcool 1,3-anti avec dans les deux cas une diastéréosélectivité totale pour cette étape de réduction.Dans une deuxième partie, ce travail de thèse présente des avancées vers la synthèse totale du (+)-triènomycinol, une molécule naturelle à forte activité cytotoxique. Il s’agit d’un macrolactame à 21 chaînons comportant une partie triènique, une liaison peptidique, une stéréotriade syn, anti et un centre asymétrique isolé. La stratégie proposée consiste à construire tous les centres asymétriques en utilisant la chimie des sulfoxydes chiraux. En effet, la stéréotriade a été construite en utilisant la réaction dévloppée dans la première partie, à savoir une réaction de type Reformatsky asymétrique couplée à une réduction diastéréosélective à l’aide du système DIBAL-H/Yb(OTf)3. Le centre stéréogène isolé a lui aussi été construit grâce à la chimie des sulfoxydes chiraux, par réduction diastéréosélective d’un β-cétosulfoxyde à l’aide de DIBAL-H. Cette molécule a été découpée en deux fragments, un fragments « ouest » et un fragment « est » qui ont été couplés. De nombreuses étapes ont au préalable été mises au point sur un composé modèle. Par manque de temps et de matière, la synthèse totale du (+)-triènomycinol n’a pu être achevée. / In a first part, the aim of this PhD thesis was to develop an asymmetric Reformatsky type reaction for the synthesis of “2-methyl-1,3aminoalcohol” moieties. This reaction is based on the chemistry of chiral sulfoxides. Indeed, in a first step, an asymmetric Reformatsky type reaction between a γ-bromo-β-ketosulfoxide and different imines allows us to build two contiguous stereogenic centers. This reaction is very selective with a syn/anti selectivity reaching up to 100/0. In a second step, the β-ketosulfoxides obtained after the Reformatsky-type reaction were diastereoselectively reduced using either DIBAL-H or the system DIBAL-H/Yb(OTf)3 to afford the third stereogenic center with a total diastereoselectivity. To sum up, the use of DIBAL-H allowed us to obtain the aminoalcohol 1,3-syn, whereas the use of the system DIBAL-H/Yb(OTf)3 allowed us to synthesize the aminoalcohol 1,3-anti with a perfect diastereoselectivity in both cases.In a second part, this PhD thesis focused on the total synthesis of natural cytotoxic molecule, (+)-trienomycinol. This molecule is a macrolactam containing a syn, anti stereotriad, an isolated stereogenic center and a trienic unit. The proposed strategy was based on the use of chiral sulfoxides. The stereostriad was built using the strategy developed in the first part, the asymmetric Reformatsky reaction followed by a diastereoselective reduction with the system DIBAL-H/Yb(OTf)3. The isolated stereocenter was obtained by diastereoselective reduction of a β-ketosulfoxide with DIBAL-H. This molecule was divided into two parts: the “west” part and the “east” part which were coupled together. Many steps were first optimized on a model compound. Due to a lack of time and quantity, the total synthesis of (+)-trienomycinol could not be achieved.

La chiralité axiale est une propriété importante de composés biologiquements actifs, de matériaux avancés et plus particulièrement de ligands utilisés en catalyse asymétrique. En effet de nombreuses structures biaryliques atropisomériques ont montré un excellent pouvoir d’induction asymétrique. Ainsi le contrôle de l’atropisomérie et le développement de nouvelles méthodes synthétiques permettant la synthèse de composés à chiralité axiale optiquement purs attire l’attention de la communauté scientifique. Au cours de ce travail une nouvelle stratégie vers l’obtention de biaryles à chiralité axiale atropenrichis a été explorée. L’utilisation de sulfoxydes énantiopurs, jouant à la fois le rôle de groupe directeur et d’auxiliaire de chiralité, dans une stratégie de fonctionnalisation de liaisons C-H par catalyse homogène au palladium, a permis l’obtention efficace de nombreux composés biaryliques hautement atropenrichis . Les méthodologies développées ont ensuite été appliquées à la synthèse formelle d’un composé naturel bioactif à chiralité axiale, la (-)-steganone, ainsi qu’à la synthèse de ligands doublement atropisomériques inédits. / Axial chirality is an important property of biologically active compounds, advanced materials and more importantly of ligands used in asymmetric catalysis. Indeed, numerous atropisomeric biaryls have demonstrated an excellent asymmetric induction capacity. Thus, the control of atropisomery and the development of original synthetic methodologies allowing the synthesis and the obtention of optically pure axially chiral compounds is an important goal for the scientific community. In this work, a new strategy for the synthesis of atropenriched axially chiral biaryls was explored. The use of enantiopur sulfoxides playing the role of both, a directing group and a chirality auxiliary, in a palladium catalyzed C-H functionalization, allowed the efficient construction of numerous highly atropenriched biaryl compounds. The developed methodologies were furthermore applied to the formal synthesis of an axially chiral and bioactive compound, (-)-steganone, as well as the synthesis of doubly atropisomeric unprecedented ligands. These ligands displayed an excellent potential for asymmetric induction in homogenous asymmetric hydrogenation.

Nous effectué des réactions de cyclisations [3 +2] énantiosélectives entre des allénoates et des énones, catalyseées par des phosphines, donnant accès à des hétérocycles soufrés présentant des motifs moléculaires spirocycliques porteurs de nombreux centres asymétriques. De bons rendements chimiques et des bon excès énantiomériques ont été obtenus en utilisant le (S,S)-FerroPHANE comme le catalyseur chiral.D’autre part, nous avons développé de nouvelles réactions catalysées par les phosphines donnant accès à des hétérocycles azotés. En tenant de la réactivité des phosphines connue dans la Littérature, nous avons envisagé des substrats permettant la combinaison de différents processus catalytique.Des réactions de cyclisation [3+2], catalysées par les phosphines, entre des imines et des diènes conjugués, doublement activés à leurs extrémités, permet d’accéder en une seule étape à des 3-pyrrolines tri-substituées de manière diastéréosélective. Nous avons alors évalué les possibilités et limitation de cette nouvelle voie d’accès aux pyrrolines en mettant en jeu de toute une gamme de diènes et d’imines diversement fonctionnalisés.Nous avons ensuite étudié ce nouveau mode de cyclisation en utilisant des diènes où l’une des deux insaturations est inscrite dans un cycle. Dans le cas de ces substrats cycliques, des composés portant le motif hexahydroisoindol-4-one ont été obtenus de manière très efficace.Enfin, il a été montré que des diènes portant le motif coumarine réagissaient avec des imines en présence de quantités stœchiométriques de phosphine et d'eau pour donner lieu à un processus domino sans précédent: une réaction de aza-Morita-Baylis Hillman suivi d’une réaction de réduction. Ce processus s'est avéré très chimiosélectif et procède avec un excellent contrôle des configurations relatives des deux centres asymétriques contigus nouvellement formés.L’ensemble de ces études ont permis de mettre en valeur l’efficacité de la catalyse par les phosphines nucléophiles pour la formation d’hétérocycles soufrés et azotés, structurellement diversifiés et hautement fonctionnalisés, à partir de matières premières facilement accessibles. / We have applied the enantioselective [3+2] cyclisations between allenoates and enones, under phosphine catalysis, to the asymmetric synthesis of sulfides and sulfoxides displaying unprecedented spirocyclic molecular scaffolds and multiple stereocentres. Notably, good yields and e.e’s were obtained by using (S,S)-FerroPHANE as the chiral catalyst. Then, we established a highly diastereoselective oxidation procedure which converts the enantiomerically enriched spirocyclic sulfides into the corresponding sulfoxides. On the other hand, we have developed new phosphine promoted reactions for the synthesis of nitrogen heterocycles. From the known modes of action of phosphine nucleophiles, we have designed new combinations of properly functionalized substrates that have been processed in the presence of phosphorus catalysts. The [3+2] annulation reaction between imines and acyclic conjugated dienes, properly activated by electron withdrawing groups on both ends, affords a new efficient and diastereoselective approach to functionalized 3-pyrrolines, under phosphine catalysis. We have studied the scope and limitations of this strategy by considering a whole range of differently substituted dienes and imines. As an extension, we have also considered analogous cyclizations between imines and cyclic conjugated dienes in which one of the double bonds is embedded in a cyclic moiety which afforded the functionalized hexahydroisoindol-4-one derivatives. Coumarin derived dienes reacted however with stoichiometric amounts of phosphine and water to give an unprecedented domino process, i.e. a formal aza-Baylis Hillman-reduction sequence. The process proved to be highly chemoselective and allowed an excellent stereochemical control of the relative configurations of two, newly created, contiguous carbon centres.These studies have demonstrated that the phosphine catalysis affords simple and efficient methodologies for the synthesis of structurally diverse and highly functionalized heterocycles, starting from easily available starting materials