Soutenance de thèse de Anestis ALEXANDRIDIS

Dans un monde dépendant de technologies basées sur les transformations chimiques, il existe un besoin constant d’efficacité, de sélectivité et de compatibilité environnementale. Si les systèmes catalytiques apportent des solutions à ces aspects, leur potentiel en termes de réactivité et de sélectivité peut être limité. La multicatalyse est apparue comme un concept révolutionnaire pour résoudre ces problèmes. Les combinaisons entre catalyseurs métalliques et/ou organocatalyseurs permettent la découverte de réactivités auparavant inaccessibles, fusionnant le meilleur entre deux mondes. Dans ce travail, la combinaison de la catalyse par des métaux de transition et de l'organocatalyse dans les transformations médiées par l'hydrogène est explorée. En première partie, une méthodologie d'emprunt d'hydrogène est appliquée pour la fonctionnalisation intramoléculaire directe d'un alcool allylique via un aldéhyde α,β-insaturé transitoire généré par déshydrogénation de l'alcool de départ. Un catalyseur au fer assure la déshydrogénation initiale en énal, suivie de la fonctionnalisation de cet intermédiaire médiée par un organocatalyseur amine chiral. Le complexe de fer réhydrogène ensuite l'aldéhyde fonctionnalisé. En utilisant cette méthodologie, nous avons pu préparer des motifs tétrahydropyrane synthétiquement importants avec une excellente sélectivité, en l’absence de réactifs redox stœchiométriques. Ce concept a ensuite été étendu aux réactions de couplage C‒C médiées par transfert d’hydrogène de type Krische. Encore une fois, l'énal transitoire a été fonctionnalisé de manière intramoléculaire en utilisant un organocatalyseur amine secondaire et la séquence a été terminée par un couplage C‒C réducteur, donnant ainsi des tétrahydropyranes fonctionnalisés complexes avec un excellent diastéréo- et énantio- contrôle. Les deux approches montrent la polyvalence des systèmes multicatalytiques, et nous anticipons que ces nouvelles méthodologies auront une grande valeur synthétique pour la synthèse totale de produits naturels comportant des motifs tétrahydropyranes, et seront aussi une source d'inspiration pour le développement de réactivités similaires.

In a world driven by technologies based on chemical transformations, there is a constant need for efficiency, selectivity, and environmental compatibility. While catalytic systems provide solutions to these aspects, their potential in terms of reactivity and selectivity can be limited. Multicatalysis emerged as a revolutionary concept to tackle these issues. The combinations between metal catalysts and/or organocatalysts allow the discovery of previously unattainable reactivities, merging the best of two worlds. In this work, the combination of transition metal catalysis and organocatalysis in hydrogen-mediated transformations is explored. In a first part, a borrowing hydrogen methodology is applied for the direct intramolecular functionalisation of an allylic alcohol via a transient α,β-unsaturated aldehyde that is generated by dehydrogenation of the parent alcohol. An iron catalyst mediates the initial dehydrogenation to the enal, followed by functionalisation of this intermediate by means of a chiral amine organocatalyst. The iron complex then re-hydrogenates the functionalised aldehyde. Using this methodology, we were able to prepare synthetically valuable tetrahydropyran scaffolds with excellent selectivity, in the absence of stoichiometric redox reagents. This concept was then extended to Krische-type transfer-hydrogenative C‒C coupling reactions. Once again, the transient enal was intramolecularly functionalised by means of a secondary amine organocatalyst and the sequence was terminated by a reductive C‒C coupling, thus affording complex functionalised tetrahydropyrans with excellent diastereo- and enantio-control. Both approaches show the versatility of multicatalytic systems, and we anticipate these new methodologies to be of great synthetic value for the total synthesis of tetrahydropyran natural products, as well as an inspiration for the development of similar reactivity.