Méthodes de synthèse de quinoléines et d’indoles polysubstitués : «la chimie traditionnelle modernisée»

La chimie des hétérocycles est un des domaines les plus importants en chimie organique. En effet, 65% de la littérature en chimie organique traite des hétérocycles. Ils sont largement présents dans la nature, essentiels à la vie et leurs applications sont infinies. Parmi eux, les structures dites privilégiées, attirent une attention particulière. Ces structures privilégiées, dont font partie les quinoléines et les indoles, jouent un rôle central dans la chimie médicinale, pour la production de librairies de cibles thérapeutiques. De ce fait, le développement de nouvelles méthodes de synthèse de structures privilégiées, simples, efficaces et sensibles à l’impact environnemental reste un défi pour les chimistes. De nombreuses méthodes de synthèse requièrent l’emploi de dérivés d’anilines acylées en position ortho, mais ces substrats sont peu disponibles.  La réaction d’addition en cascade, catalysée au cuivre, d’un réactif de Grignard sur l’anthranilate de méthyle permet l’obtention d’une aniline acylée en position ortho, jamais reportée au préalable, avec un rendement quantitatif. Cette dernière servira alors de substrat de départ pour la synthèse de plusieurs hétérocycles privilégiés dont les quinoléines et les indoles. La réaction de Friedlander est utilisée depuis plusieurs siècles mais souffre de l’emploi de conditions réactionnelles extrêmes et nocives pour l’environnement. Elle a donc été modernisée pour donner accès à une série de huit quinoléines trisubstituées, sans solvant, ni acide fort, ni hautes températures. Par ailleurs, le procédé de Heumann consiste en la synthèse d’indoles substitués en position par alkylation d’anilines acylées en position ortho, suivie d’une étape de saponification et de cyclisation intramoléculaire. Breveté par l’entreprise B.A.S.F., en 1895, ce procédé est rapidement devenu obsolète dû à de faibles rendements et des conditions réactionnelles difficiles. La chimie en flux continu a alors permis la renaissance de ce procédé grâce à l’élaboration d’un protocole plus efficace et plus sécuritaire. Somme toute, les travaux présentés dans cette thèse contribuent au développement de méthodologies simples, efficaces, sensibles aux enjeux environnementaux et menant à des structures plus complexes. The heterocycle chemistry is one of the most important fields in organic chemistry. Indeed, 65% of the literature in organic chemistry is about heterocycles. They are widely present in nature, essential to life and their applications are endless. Among them, the so-called privileged structures, attract particular attention. Privileged structures, of which quinolines and indoles are a part, play a crucial role in medicinal chemistry, for the production of libraries of therapeutic targets. Therefore, the development of new synthetic methods, simple, efficient and sensitive to environmental impact remains a challenge for chemists. Many synthetic methods require the use of o-acylated anilines, but these substrates are not easily available. The copper catalyzed addition reaction of a Grignard reagent on methyl anthranilate allows to form an o-acylated aniline, never reported before, with a quantitative yield. The latter will then serve as starting material for the synthesis of several privileged heterocycles including quinolines and indoles. The Friedlander reaction has been used for several centuries but suffers from the use of extreme reaction conditions which are harmful to the environment. It has therefore been modernized to give access to a series of eight trisubstituted quinolines, without solvent, strong acid or high temperatures. Furthermore, Heumann's process consists of the synthesis of indoles substituted in position by o-acylated anilines alkylation, followed by saponification and intramolecular cyclization steps. Patented by B.A.S.F. in 1895, this process quickly became obsolete due to low yields and difficult reaction conditions. Continuous flow chemistry has resurrected this process through the development of a more efficient and safer protocol. All in all, the work presented in this thesis contributes to the development of simple, effective methodologies, sensitive to environmental issues and leading to increasingly complex structures.

Keyphrases: Quinoléines, Indoles, Hétérocycles, Structures privilégiées, Anthranilate de méthyle, Addition en cascade, Friedlander, Heumann, Indoles, Friedlander, Heumann, Quinolines, Heterocycles, Preferred structures, Methyl anthranilate, Cascade addition