Synthèse de composés biarylique par couplage entre un phénolate et un organomagnésien

 

De nombreuses réactions de couplage métallo-catalysées se sont fortement développées depuis les années 70 et elles occupent actuellement une place de choix dans l’arsenal du chimiste.

Les premières réactions mettaient en jeu des iodures ou des bromures d’aryle en raison de leur grande réactivité, mais leur coût entraîna le développement de méthodes permettant d’utiliser des chlorures et des fluorures, moins chers mais également moins réactifs.

 

De façon à s’affranchir complètement des halogénures d’aryles, les chercheurs ont développé des réactions d’activation de liaisons C-H. Malgré de très jolis exemples (notamment des applications en synthèse totale), ces méthodes peuvent encore parfois manquer de généralité tout en nécessitant des quantités importantes de catalyseur.

 

Les composés phénoliques ont également été utilisés, mais uniquement après transformation de la fonction phénol en un meilleur électrophile : tosylate, sulfonate, carbamate, ester, éther…

 

Figure 1 : X = I, Br, Cl, F. R = aryl, alkyl. R1 = R2 = alkyl, aryl, NR’2. [M] = complexe métallique

 

En effet, les phénols ne peuvent pas être directement couplés en raison de la barrière d’énergie de dissociation de la liaison C-O. L’anion phénolique possède de plus un bon caractère σ-donneur et peut coordiner des métaux, limitant encore la coupure de la liaison C-O. Enfin, la formation d’un phénolate augmente encore la barrière d’énergie à franchir pour réaliser la coupure de la liaison C-O, réduisant à néant toute tentative de couplage.

 

Les chercheurs menés par Zhang-Jie Shi rapportent aujourd’hui des résultats allant à l’encontre des résultats obtenus jusqu’alors.

Ainsi en mélangeant du naphtol avec du bromure de méthylmagnésium dans du tétrahydrofurane (THF), ils ont formé un complexe dimérique où l’oxygène du naphtol est coordiné à deux atomes de magnésium. Dans ce complexe, la distance C-O est de 1,336 Å et la liaison pourrait donc être clivée lors d’un couplage métallo-catalysé.

 

 

En mélangeant le complexe précédant avec du bromure de phénylmagnésium en présence de NiF2 (10 %), de tricyclohéxylphosphine (PCy3 – 10 %) dans un mélange toluène/diisopropyl éther (3/1) à 120°C pendant 24h, ils ont obtenu le produit biarylique issu du couplage des deux partenaires avec un rendement de 89 %.

 

 

La réaction est assez générale et tolère un certain encombrement stérique (un méthyle en ortho ça va, mais l’utilisation du motif mésityl entraîne une chute du rendement). Les éthers, alcools protégés et amines tertiaires tout comme le motif pyrrolique sont tolérés.

 

 

D’un point de vue mécanistique, il est supposé que le complexe dimérique 5 formé par réaction entre le phénol et le bromure de méthylmagnésium réagisse dans un premier temps avec le catalyseur à base de nickel 4 selon une réaction d’addition oxydante pour donner 6. Lors de l’ajout du bromure d’aryle magnésium, un état de transition à six centres 7 pourrait être impliqué pour expliquer la formation du complexe 8 par une réaction de transmétallation. Une réaction d’élimination réductrice permettrait l’élimination du produit de couplage 3 et la régénération du catalyseur 4.

 

 

Cette étude montre clairement que des phénols peuvent être employé en tant que partenaires de couplage en utilisant une activation de la liaison C-O via un phénolate. Le processus est de plus économique en atomes et des études sont actuellement en cours pour tenter d’augmenter l’étendue de la réaction.

 

 

Source : Yu D.-G., Li B.-J., Zheng S.-F., Guan B.-T., Wang B.-Q., Shi Z.-J., Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI : 10.1002/anie.200907359