Soutenance de thèse de Pierre COLONNA

Les dérivés BenzoCycloButènes (BCBs) constituent une classe unique de molécules correspondant au greffage d’un cycle carboné à 4 chaînons sur un motif aromatique. L’effet coopératif entre la stabilité thermodynamique provenant du noyau aromatique d’une part et la grande réactivité du cycle tendu d’autre part en font une brique moléculaire original ayant des applications dans différents domaines comme dans la synthèse de produit naturels ou encore comme précurseur pour le développement de polymères. En parallèle, les petits cycles carbonés à trois chaînons sont des molécules hautement valorisables car il s’agit d’éléments permettant d’atteindre une grande complexité moléculaire dans une démarche à économie d’atome et souvent par le biais de réactions originales. Cette réactivité, issue de la relâche de tension de cycle, permet d’accéder à des synthèses de molécule-cibles de façon rapide, contrôlée et compatible avec une montée en échelle. Dans ce contexte, une nouvelle classe de cyclopropane donneur-accepteur (CDA) a récemment été développé au sein de notre laboratoire et fait appel d’une part à un motif cyclopropanol protégé par un éther sylilé (donneur) et d’autre part à un ester α,β-insaturé (accepteur). Ce composé peut aisément être valorisé pour conduire avec de bons rendements au Benzocyclobutènes (BCB) hautement fonctionnalisés correspondant. Les expériences menées au sein de notre laboratoire ont démontré qu’en fonction de la substitution de la partie donatrice du CDA, une approche en une ou deux étapes devait être adopté. De cette manière, une librairie de BCB substitués par des groupements aussi bien alkyles qu’aryles a été mise au point. Nos études mécanistiques ont permis de démontrer expérimentalement que la régiosélectivité observée sur le BCB substitué est totalement dépendante de la diastéréochimie du précurseur CDA. Enfin, un autre aspect portant sur la synthèse de monomère sur-mesure a également été exploré. Typiquement, l’introduction d’un groupement alkoxy ou amine sur le motif cyclobutène peut se faire selon une approche par post-fonctionalisation.

Benzocyclobutenes (BCBs) derivatives are of significant interest due to the cooperative effects between the thermodynamic stability coming from the aromatic ring and the high reactivity of the strained cyclobutene moiety. In this regard, BCBs have been used as an original building block for the synthesis of natural products and also as precursors for the development of polymers. On the other hand, small rings represent a valuable three-atoms building element in the search to reach molecular complexity in an atom economical manner and often participate in fascinating chemical transformations. This release of ring tension usually allows for a scalable, rapid and controlled synthetic access to the expected target molecules. In this context, a new class of donor-acceptor cyclopropane (DAC) has recently been developed in our laboratory combining a silyl protected cyclopropanol with an alpha,beta-unsaturated ester. Gratifyingly, the latter delivered the corresponding highly functionalized benzocyclobutenes in good yields. Experimental investigations demonstrated that depending on the substitutions of the silyl protected cyclopropanol (donor part), a one-step or two-steps approach had to be adopted. In this way, a library of BCB with alkyl- or aryl- substituent on the cyclobutene ring have been synthesised. Mechanistic studies demonstrated experimentally the total regioselectivity observed on the substituted BCB depending on the diastereochemistry of the DAC. Finally, the synthesis of taylor-made monomers has been also explored. Typically, the introduction of an alkoxy or amino group on the four-membered ring has been envisaged thanks to a post-functionalisation approach.