Synthèse de monohalocyclopropanes et étude de carbénoïdes de zinc

Cette thèse est centrée sur le développement de méthodologies d’halocyclopropanations énantiosélectives et sur l’étude des mécanismes de formation de carbénoïdes de zinc ainsi que de leur comportement. Nous avons tout d’abord développé une méthodologie de bromocyclopropanation énantiosélective d’alcools allyliques en modifiant les conditions précédemment décrites par notre groupe pour la synthèse d’iodo- et de chlorocyclopropanes. Désirant améliorer cette réaction -notamment en termes de déchêts générés-  nous avons mené plusieurs expériences RMN nous permettant d’élucider la nature de l’espèce carbénoïde active ainsi que le mécanisme de sa formation. Grâce à ces informations, nous avons alors développé plusieurs jeux de conditions menant à de meilleurs résultats tout en limitant les ressources utilisées. Nous avons alors réalisé qu’il était possible d’améliorer les réactions d’halocyclopropanation décrites précédemment par notre groupe de la même façon. Nous nous sommes donc penchés sur la réaction d’iodocyclopropanation dans un premier temps, et avons réussi à augmenter son efficacité générale tout en caractérisant le carbénoïde actif. L’amélioration de la chlorocyclopropanation s’est quant à elle révélée plus ambitieuse : l’association de réactifs devant normalement générer le carbénoïde a mené à l’obtention d’un mélange de composés organométalliques selon des mécanismes d’échanges d’halogènes jusqu’à présent peu étudiés. Afin de contrer ces chemins réactionnels non désirés, un sel de zinc organique a été utilisé et a finalement permis l’amélioration de la réaction de chlorocyclopropanation. Nous avons par la suite décidé d’investiguer ces mécanismes d’échanges d’halogènes sur un large panel de carbénoïdes afin d’en comprendre les raisons et de potentiellement pouvoir les prévoir. This thesis is focused on the development of enantioselective halocyclopropanation methodologies and the study of both the formation and behaviors of zinc carbenoids. Initially, we developed an enantioselective bromocyclopropanation reaction of allylic alcohols by modifying previous conditions described by our group for the synthesis of iodo- and chlorocyclopropanes. To further improve this reaction with particular regard to mitigating wate production, we performed several NMR experiments that elucidated both the active zinc carbenoid structure and the mechanism of its formation. Based on these findings, we developed modified conditions, providing improved yields without the need for excess reagents. Cognizant of a similar mechanistic pathway for previously developed halocyclopropanations, we applied these mechanistic findings towards improving both the iodocyclopropanation and chlorocyclopropanation reactions. Much to our delight, we successfully improved the efficiency of the iodocyclopropantion and characterized the active zinc carbenoid species.  In contrast, the chlorocyclopropanation presented more challenges due to the complex mixture of various organometallic species obtained from the mixing of carbenoid reagents. These results suggested scrambling mechanisms were occuring, which were not really understood until now. In order to avoid those mechanisms, an organic zinc salt was used, providing access to an improved, more efficient chlorocyclopropanation reaction. Finally, we conducted an in-depth investigation into the observed scrambling mechanisms using a wide panel of carbenoids to both understand the causes of such scramblings and to potentially predict when they will occur.

Keyphrases: Carbénoïdes, Zinc, Mécanisme, Cyclopropanes, Halogènes, Simmons-Smith, Zinc, Mechanism, Cyclopropanes, Carbenoids, Halogens