En s’inspirant de la réaction de photocyclisation UV de stilbène et de la chimie photorédox, une nouvelle réaction de photocyclisation utilisant la lumière visible a été développée. En prenant le précurseur stilbène 136 comme substrat modèle pour la synthèse du 5hélicène (78), il a été démontré que les photocatalyseurs de cuivre (I) Cu(DPEphos)(dmp)BF4 139 et
Cu(Xantphos)(dmp)BF4 147 sont supérieurs aux photocatalyseurs de ruthénium et d’iridium
normalement utilisés en chimie photorédox pour produire le 5hélicène (78) avec des rendements autour de 50%. De plus, avec le système d’oxydation I2/oxyde de propylène (101), il a été possible
d’obtenir un maximum de 57% de rendement de 5hélicène (78). Aussi, cette réaction est simple à faire puisqu’elle ne requiert pas de conditions anhydres ni d’atmosphère inerte. En plus, afin de montrer l’utilité de cette nouvelle méthodologie, la synthèse du 5hélicène (78) a été effectuée avec le Cu(DPEphos)(dmp)BF4 139 à une échelle d’un gramme pour obtenir un rendement de 42%. Par
ailleurs, la chimie en flux continu a été utilisée pour augmenter l'efficacité de la réaction et l’utilisation de Cu(Xantphos)(dmp)BF4 147 a permis d’obtenir un rendement de 40% avec un temps
de réaction de seulement 10 h, soit environ douze fois moins de temps que la méthode en ballon conventionnel. Puis, les études mécanistiques préliminaires semblent indiquer que le mécanisme de désactivation est oxydant. Par ailleurs, à partir de cette hypothèse, le 6,9‐diméthoxy5hélicène (156) a été synthétisé avec 42% de rendement à l’aide des conditions optimales et la structure rayons‐X de ce composé a été obtenue. Finalement, ces travaux ont été publiés en 2012182.
182 Hernandez‐Perez, A. C.; Vlassova, A.; Collins, S. K. Org. Lett. 2012, 14, 2988‐2991.
2.10 Extension de la nouvelle méthode de photocyclisation utilisant la lumière visible : synthèse d’hélicène‐pyrène hybride
Après avoir développé la nouvelle méthode photochimique utilisant la lumière visible pour la synthèse du 5hélicène (78), cette méthodologie a été appliquée à la synthèse d’hélicène‐pyrène hybride. En effet, tel qu’il a été dit en introduction, le but de cette thèse est de développer et d’appliquer la photocyclisation de systèmes de deux électrons par la chimie photorédox. Ainsi, la synthèse d’hélicène‐pyrène hybride était un des buts du mémoire d’Anna Vlassova et une contribution a été apportée à ce projet. La modification la plus commune d’hélicènes est l’extension du squelette hélicoïdale selon l’axe z. Ceci a mené à la synthèse du 8hélicène (163). Toutefois, une modification selon l’axe des x ou y est plus rare183. Ainsi, une extension au niveau de l’axe y est proposée par l’incorporation d’un motif pyrène184. Bref, la contribution à ce projet consiste en la synthèse du 4hélicène‐pyrène hybride 79 (Figure 39). Figure 39.Extension de la nouvelle méthode de photocyclisation utilisant la lumière UV dans la synthèse d’hélicène‐pyrène hybride
183 a) Sawada, Y.; Furumi, S.; Takai, A.; Takeuchi, M.; Noguchi, K.; Tanaka, K. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4080‐ 4083. b) Kelber, J.; Achard, M.‐F.; Durola, F.; Bock, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5200‐5203. c) Xiao, S.; Kang, S. J.; Wu, Y.; Ahn, S.; Kim, J. B.; Loo, Y.‐L.; Siegrist, T.; Steigerwald, M. L.; Li, H.; Nuckolls, C. Chem. Sci.
2013, 4, 2018‐2023.
184 Pour une revue récente sur le pyrène, voir : Figueira‐Duarte, T. M.; Müllen, K. Chem. Rev. 2011, 111, 7260‐ 7314.
La synthèse pour obtenir le 4hélicène‐pyrène hybride 79 commence par la formation du sel de phosphonium 168. La formation du bromométhyle 167 se fait à partir de l'alcool 166 à 73% de rendement. Le sel de phosphonium 168 est fait par la réaction entre le bromométhyle 167 avec la triphénylphosphine et obtenu à 95% de rendement (Schéma 33). Le sel est immédiatement utilisé dans la réaction de Wittig suivante. Ainsi, le sel de phosponium 168 est traité avec le n‐BuLi comme base et l’aldéhyde 169 est ajouté au mélange réactionnel pour obtenir 70% de 170 dans un ratio E:Z 3:4. Par la suite, à l’aide les conditions optimales pour la synthèse du 5hélicène (78), le photocatalyseur Cu(Xantphos)(dmp)BF4 147 généré in situ est utilisé pour obtenir 12% de
rendement de 79 après cinq jours de réaction. Le rendement obtenu est très faible et ne consiste pas en une voie de synthèse viable pour ce nouveau type de composés. Pour résoudre ce problème, les conditions en flux continu ont été appliquées à la synthèse du 4hélicène‐pyrène hybride 79 où le mélange réactionnel est recyclé pour obtenir un temps de réaction de 18 h afin d'obtenir 41% de rendement de 79. Ceci représente environ sept fois moins de temps pour produire trois plus de produit désiré (Schéma 34). Ainsi, la nouvelle méthodologie a permis la synthèse de deux autres hélicène‐pyrène hybrides185. Schéma 33.Synthèse du sel de phosphonium 168 à partir de l'alcool 166
185 Pour la publication concernant ces travaux, voir : Bédard, A.‐C.; Vlassova, A.; Hernandez‐Perez, A. C.; Bessette, A.; Hanan, G. S.; Heuft, M. A.; Collins, S. K. Chem. Eur. J. 2013, 19, 16295‐16302.
Schéma 34.Synthèse du précurseur stilbène 170 pour la synthèse du 4hélicène‐pyrène hybride 79
par la méthode en ballon conventionnel et en flux continu
Chapitre 3. Synthèse de carbazoles par l'intermédiaire de la lumière visible
3.1 Introduction aux carbazoles
Les carbazoles sont des composés aromatiques hétérocycliques ayant une structure tricyclique formée de deux noyaux aromatiques fusionnés à un cycle à cinq membres contenant un azote. Une variété de carbazoles ont été isolés du goudron depuis le 18ième siècle186. La nomenclature des carbazoles utilise les lettres A, B et C pour nommer chacun des trois cycles. Pour ce qui est de la numérotation, elle commence par le carbone du cycle A. De plus, chaque carbone portant un hydrogène, ainsi que l'azote du cycle B, possèdent un numéro différent. Lorsqu'un carbone est en jonction de cycle, il possède le même numéro que le carbone précédent avec une lettre jusqu'à identifier tous les carbones (Figure 40)187. Figure 40.Numérotation générale du carbazole (171) Le motif carbazole se retrouve dans un large éventail de produits naturels issus des plantes. La murrayanine (172) a été le premier alcaloïde naturel isolé contenant un motif carbazole188. Il est notamment reconnu comme un agent antifongique et antibactérien189. De plus, plusieurs des produits naturels possédants un motif carbazole possèdent une activité biologique intéressante et de nouveaux sont découverts année après année190. En effet, certaines de ces molécules, comme le siamenol (173), présentent une activité inhibitrice du VIH191. Aussi, la clausamine E (174) et la