Métathèse énantiosélective d’oléfines : formation d’oléfines tétrasubstituées par dessymétrisation

 

Quelques domaines de la métathèse présentent actuellement de jolis challenges. Parmi ceux-ci nous pouvons citer la formation de double liaison tétrasubstituées et la mise au point de réactions énantiosélectives.

Concernant le premier point, de nombreux catalyseurs comportant les motifs aryles du carbène N-hétérocyclique (NHC) simplifiés ou encore des carbènes rigidifiés ont été préparés et ont montrés de bons résultats.

Pour le second point, d’intéressants résultats sont décrits, notamment par la mise en jeu de catalyseurs chiraux développés par Schrock et Hoveyda.

 

L’équipe menée par Travis Dudding et Shawn Collins a récemment rapporté le développement de nouveaux catalyseurs de métathèse comportant un carbène N-hétérocyclique de symétrie C1.

Ces catalyseurs se présentent sous la forme d’un mélange d’isomères syn et anti. Pour le catalyseur 9, un enrichissement en l’une des forme peut être obtenu par chromatographie pour donner 9 avec le composé syn majoritaire (rapport syn/anti = 1/0,7) et 9anti ou le composé anti est majoritaire (rapport 1/8)

 

 

Les mêmes chercheurs présentent aujourd’hui leurs résultats concernant la formation énantiosélective de doubles liaisons tétrasubstituées.

 

Les catalyseurs ont tout d’abord été testés vis-à-vis de la formation de doubles liaison tétrasubstituées et de bons résultats ont été obtenus avec les catalyseurs 6 et 8 tandis que le catalyseur 9 a montré une faible réactivité.

 

 

Les catalyseurs ont ensuite été engagés dans des réactions de dessymétrisation. Il apparaît alors que les catalyseurs 9 et 9anti donnent globalement les meilleurs résultats, tant du point de vue rendement qu’excès énantiomérique.

 

 

Pour tenter de comprendre l’origine de l’énantiosélectivité des calculs de mécanique moléculaires ont été entrepris (par DFT - théorie de la fonctionnelle de la densité).

Les premiers résultats ont permi d’identifier deux états de transition responsables de la formation du produit majoritaire de configuration S et du produit minoritaire R.

Les deux états de transitions sont distants d’environ 0,91 kcal/mol, permettant de prédire un excès énantiomérique de 65 % (valeur expérimentale en bon accord avec 50%).

 

 

Ces deux états de transition permettent également de mettre en évidence que le facteur prédominant contrôlant l’énantiosélectivité est la position du fragment alkylidène.

Ce fragment peut se placer ‘’sous’’ le groupe benzyl porté par le NHC ou alors plutôt ‘’sous’’ le groupe aryl porté par le NHC. En fonction de sa position, des interactions de type Wan der Walls peuvent se former entre le groupe tert-butyl de l’aryl et les substituant portés par l’alkylidène, permettant d’expliquer la différence d’énergie entre ces deux états.

 

Des études complémentaires de modélisation ainsi que le développement de nouveaux catalyseurs sont actuellement en cours pour améliorer ces résultats et permettre une meilleure compréhension mécanistique de la réaction.

 

 

Source : Stenne B., Timperio J., Savoie J., Dudding T., Collins S.K., Org. Lett., 2010, DOI : 10.1021/ol100511d