Synthèse de biaryl par couplage de Kumada à partir de sulfates de diaryls

 

En chimie organique, la synthèse de liaisons carbone-carbone reste une étape clé pour la synthèse de molécules complexes.

Les couplages catalysés par des métaux de transition font désormais partie intégrante des outils utilisés par le chimiste et permettent de former simplement et avec de bons rendements ces liaisons.

 

Cependant la plupart des précurseurs de ces réactions de couplages font intervenir des halogénures organiques pas toujours faciles à synthétiser et manipuler.

Ces dernières années ont cependant vu se développer de nombreuses réactions de fonctionnalisation de liaison C-H permettant d’outrepasser ces problèmes.

 

Une autre solution est d’utiliser comme réactif des phénols. En effet une simple transformation de l’hydroxyle permet de diminuer l’énergie de liaison C-O et de faire de ce phénol ainsi « activé » un partenaire idéal de couplage de ces réactions métallo-catalysées.

Les triflates (Ar-O-SO2-CF3) sont ainsi devenus des partenaires très intéressants de couplage. Le dernières années ont également vu se développer des couplages mettant en jeu : mésylates, tosylate, phosphonates, carboxylate, esters méthyliques, carbamates et carbonates.

 

En revanche, aucune réaction ne mettait en jeu des sulfates de diaryls. Ces molécules présentent pourtant plusieurs intérêts :

-         synthèse aisée et transposable à grande échelle

-         stabilité et non-toxicité générale des sulfates de diaryls

-         excellente économie d’atomes (dans le cas où les deux groupes aryles participants au couplage)

-         sous-produits de réactifs non toxiques (sulfate et bromure de magnésium).

 

Et c’est ainsi que l’équipe de Zhang-Jie Shi a entrepris le développement d’une réaction de couplage de Kumada sous l’action de sels de nickel pour former des motifs diaryliques à partir de sulfates de diaryls.

 

 

Les sulfates de diaryls sont engagés dans le couplage en présence d’un organomagnésien sous l’action d’un catalyseur à base de nickel : Ni(PCy3)2Cl2 et d’une présence catalytique de tricyclohexylphosphine PCy3 (en l’absence de PCy3 additionnel, le rendement décroît d’environ 20%).

Différents catalyseurs, ligands, solvants et températures furent testées pour aboutir aux conditions optimales : 5 % de Ni(PCy3)2Cl2, 10% de PCy3 dans l’éther éthylique à température ambiante.

 

Différents partenaires de couplages furent alors testés :

-         du point du vue de l’organomagnésien, la gêne stérique n’entraîne pas de diminution du rendement, la réaction tolère parfaitement les groupes électro-donneur mais beaucoup moins les groupes électro-attracteurs,

-         concernant les diaryls sulfates, la gêne stérique entraîne une légère diminution du rendement et les groupes élecro-donneurs sont bien tolérés.

 

 

 

Il a de plus été montré que les sulfates de diaryls sont compatibles avec des réactions en milieu acide (acétalisation) et qu’ils sont inerte face à des conditions de couplage mettant en jeu des sels de palladium (conditions basiques du couplage de Suzuki).

Il est ainsi possible d’utiliser cette méthodologie pour réaliser des couplages séquentiels.

 

 

Source : Guan, B.-T.; Lu, X.-Y.; Zheng, Y.; Yu, D.-G.; Wu, T.; Li, K.-L.; Li, B.-J.; Shi, Z.-J. Org. Lett., DOI : 10.1021/ol9028308