Arylazo sulfones as photoactivable substrates for metal- and photocatalyst-free reactions

Arylazo sulfones, substrats photoactivables pour des réactions sans métal ni photocatalyseur Le développement de méthodologies qui satisfont simultanément aux critères de sélectivité, d'efficacité opérationnelle et de durabilité environnementale demeure un objectif fondamental de la chimie organique contemporaine. Les méthodes photochimiques utilisant la lumière visible se sont révélées adaptées pour répondre à ces exigences. En particulier, une approche émergente consiste à incorporer un groupe dyedauxiliary dans un composé incolore afin de lui conférer à la fois couleur et photoréactivité. C'est le cas des arylazo sulfones, substrats photoactivables par la lumière visible capables d'agir comme précurseurs de trois espèces radicalaires différentes : sulfonyles, diazinyles et aryles. Cette stratégie photochimique a été adoptée dans diverses transformations organiques, permettant de piéger sélectivement l'une de ces espèces radicalaires sans recourir à des métaux ni à des (photo)catalyseurs comme agents activateurs. Dans cette thèse, les arylazo sulfones ont été exploitées sous irradiation par lumière bleue pour la difonctionnalisation de différentes liaisons C-C multiples, donnant accès à des motifs précieux par la formation de liaisons C-C et C-hétéroatome, sans intervention de métal ni de (photo)catalyseur. Après une introduction à la photochimie et aux arylazo sulfones (Chapitre 1), l'utilisation de ces substrats pour la 1,2-difonctionnalisation des styrènes est décrite dans le Chapitre 2. Les arylazo sulfones se comportent alors comme sources de radicaux aryles en présence de styrènes α-substitués et d'alcools, permettant des réactions de carboéthérification de Meerwein. En les combinant avec des styrènes non substitués, ils adoptent une réactivité bifonctionnelle, conduisant à l'incorporation conjointe de motifs sulfonyle et diazoaryle dans les α-sulfonyl-arylhydrazones. Cette approche a été étendue dans le Chapitre 3 à la préparation de 1-aryl-1,2,4-triazoles di- et tri-substitués, motifs récurrents dans les composés naturels et pharmaceutiquement actifs. Dans ce cas, l'accès aux α-sulfonyl-arylhydrazones via la difonctionnalisation d'amides N-alcényliques a constitué l'étape clé, permettant ensuite la cyclisation intramoléculaire vers l'hétérocycle final. Aux Chapitres 4 et 5, les arylazo sulfones ont été employés comme sources de radicaux sulfonyles sous irradiation par lumière bleue. Le Chapitre 4 explore le réarrangement de Truce-Smiles sur des N-substitués-N-sulfonyl-acrylamides pour la synthèse de d'α-aryl-β-sulfonyl-amides. L'incorporation de l'auxiliaire chiral N-tert-butyl-leucine dans l'acrylamide a permis de développer un protocole stéréosélectif, fournissant des produits avec une excellente diastéréosélectivité. Enfin, le Chapitre 5 illustre l'utilisation des arylazo sulfones pour la difonctionnalisation de triples liaisons C-C et la préparation de 3-sulfonyl-azaspiro[4.5]triénones. Dans ce cas, l'irradiation du substrat photoactif permet l'α-sulfonylation radicalaire de N-(4-méthoxy)phényl-N-substitués propiolamides, générant un adduits vinyle-radicalaire susceptible d'effectuer une spirocyclisationpour former le spirocycle final, motif d'importance dans diverses classes de composés pharmaceutiques à potentiel antitumoral et anti-obésité. Ce travail de thèse élargit l'utilisation des arylazo sulfones sous irradiation visible aux trois principales stratégies de difonctionnalisation vicinale de liaisons C-C. Ces substrats photoactifs se confirment en tant que candidats de choix pour répondre aux objectifs fondamentaux de sélectivité, d'efficacité opérationnelle et de durabilité environnementale en chimie organique. En particulier, les protocoles développés permettent d'obtenir des motifs à haute valeur avec une régiosélectivité notable et une simplicité opérationnelle, puisque seule la lumière bleue est nécessaire pour la conversion des substrats concernés en molécules ciblées. Parallèlement, l'absence de métal et de (photo)catalyseur répond aux critères essentiels de durabilité environnementale.