Halogénation de noyaux aromatiques par le NBS catalysée par du chlorure d’or

  

Les halogénations de noyaux aromatiques sont des manipulations fondamentales en chimie organiques et différents réactifs ont été développé pour mener à bien ces transformations, tel les N-halogénosuccinimides (N-bromo, N-iodo et N-chloro).

 

Si ces réactifs solides sont facilement manipulables, ils ne sont cependant pas capables de réaliser toutes les halogénations et les aromatiques non activés sont difficilement halogénés, à moins d’utiliser des acides forts de Lewis, de grandes quantités de catalyseurs, à haute température ou dans des milieu acides forts.

Quelques exemples mettant en jeu des conditions plus douces ont été développés mais restent peu généraux.

 

L’équipe menée par Jianbo Wang a récemment apporté une intéressante solution au problème. Les précédentes études se basaient sur l’activation du NBS par complexation d’un groupe carbonyle pour rendre diminuer la densité électronique sur le brome et le rendre plus réactif vis-à-vis de nucléophiles.

La nouvelle méthode développée se base sur une double activation du NBS et du noyau aromatique à bromer.

De telles activations de liaisons C-H aromatiques peuvent se faire via des réactions de métallation pour former une espèce Ar-Métal, ce que permettent notamment les sels d’or.

 

Figure 1 : A gauche : activation du NXS seul. A droite : double activation. X = Br, I, Cl. M = Métal. A = acide.

 

Ainsi, en mélangeant le NBS avec du benzène en présence de trichlorure d’or dans le 1,2-dichloroéthane à 80°C, le bromobenzène est obtenu avec un rendement de 80%.

Dans les mêmes conditions réactionnelles, les acides de Lewis classiques (FeCl3, FeBr3, BF3.OEt2…) ne permettent pas de dépasser un rendement de 27%.

 

Figure 2 : AuCl3 (1 %).  Rendement = 99%.

 

La bromation de nombreux noyaux aromatiques se déroule sans problème et avec de bons rendements, sauf pour le nitrobenzène (uniquement des traces de composé bromés sont observées). Aucune bromation en position benzylique n’est observée.

 

Figure 3

 

Puisque le seul sous-produit de réaction est du succinimide, il a été proposé de le ré-engager dans une réaction d’amidation catalysée pour former des liaisons C-N.

 

Figure 4

 

Le système est finalement compatible avec les conditions de couplage de Suzuki, de borylation de Miyaura et de couplage de Sonogashira.

 

 

Source : Mo, F.; Yan, J.M.; Qiu, D.; Li, F.; Zhang, Y.; Wang, J. Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI : 10.1002/anie200906699