Development of gold and palladium catalyzed reactions : total synthesis of Rhazinilam family alkaloids

Développement de réactions catalysées à l'or et au palladium : synthèse totale d'alcaloïdes de la famille du Rhazinilam

Fatih Sirindil (1)

1 Institut de Chimie de Strasbourg

This PhD work was articulated around the total synthesis of the Rhazinilam family alkaloids, potential anticancer agents. In this context, two key methodologies have been developed. Firstly, a gold(I)-catalyzed cyclization-sulfonyl migration reaction leading to pyrrole sulfonates has been optimized and the scope was largely extended. By taking advantage of the carbophilicity of gold(I) catalysts, a cascade reaction including a sequence of cyclization-migration-hydrocarbonation has been implemented, allowing the synthesis of indolizidines or pyrroloazepines in a one pot process. Secondly, unprecedented reaction conditions were developed for palladium-catalyzed Suzuki−Miyaura cross-coupling using pyrrole sulfonates as substrates. These conditions have been applied efficiently on various types of partners (aryl, heteroaryl, vinyl sulfonates or halogenated analogues) but also used in different types of cross-coupling (Sonogashira, Buchwald). These methodologies were then applied to the total synthesis of Rhazinilam and to open the way to the synthesis of Kopsiyunnanines and Leuconolam natural products. In parallel, new complexes combining polyoxometalates and gold(I) carbenes have been synthesized, characterized and used in heterogeneous catalysis.

Ce travail de thèse s’articule autour de la synthèse totale des alcaloïdes de la famille Rhazinilam, potentiels agents anticancéreux. Dans ce contexte, deux méthodologies clés ont été développées. Premièrement, une réaction de cyclisation-migration de groupements sulfonyles catalysée à l'or (I) conduisant à des sulfonates de pyrroles a été optimisée et le champ d'application a été largement étendu. En tirant profit de la carbophilie des catalyseurs d’or (I), une réaction en cascade comprenant une séquence de cyclisation-migration-hydrocarbonation a été mise en place, permettant la synthèse d’indolizines ou de pyrroloazépines dans un procédé en un seul pot. Deuxièmement, des conditions réactionnelles sans précèdent par catalyse au palladium ont été développées pour le couplage de Suzuki-Miyaura impliquant des substrats de types sulfonates de pyrroles. Ces conditions ont été appliquées de façon efficace sur divers types de partenaires (aryle, hétéroaryle, vinyle sulfonates ou analogues halogénés) mais également utilisées dans différents types de couplages (Sonogashira, Buchwald). Ces méthodologies ont ensuite été appliquées à la synthèse totale du Rhazinilam et permis d’ouvrir la voie à la synthèse des Kopsiyunnanines et du Leuconolam. En parallèle, de nouveaux complexes associant des polyoxométallates et des carbènes d'or (I) ont été synthétisés, caractérisés et utilisés en catalyse hétérogène.

Mots clés: Homogeneous catalysis; Heterogeneous catalysis; Cascade; Gold; Palladium; Sulfonyl migration; Suzuki coupling; Pyrrole-sulfonate; Total synthesis; Rhazinilam family; Polyoxometalate

Mots clés: Catalyse homogène; Catalyse hétérogène; Cascade; Or; Palladium; Migration de sulfonyle; Couplage de Suzuki; Sulfonate de pyrrole; Synthèse totale; Famille du Rhazinilam

Domaines: Chimie organique; Catalyse

Fatih Sirindil. Développement de réactions catalysées à l'or et au palladium : synthèse totale d'alcaloïdes de la famille du Rhazinilam. Chimie organique. Université de Strasbourg, 2019. Français. ⟨NNT : 2019STRAF001⟩. ⟨tel-02444743⟩