Annexes

 

I. Les réactions pallado-catalysées1

 

1) Les réactions de transmétallation – Cross-coupling

 

Il s’agit d’une réaction très générale qui, suivant les réactifs employés, est connue sous différents noms.

Cette réaction de transmétallation obéit au cycle catalytique général suivant :

 

Fig. 1 : Cycle catalytique de la réaction de transmétallation.

 

Nous avons tout d’abord addition oxydante de l’halogénure d’aryle (ArX) sur le palladium au degré d’oxydation 0 pour donner l’espèce Ar-PdII-X.

Cette espèce va ensuite subir l’étape de transmétallation avec un composé métallé RM (où M est le métal) pour donner l’espèce Ar-PdII-R.

Par élimination réductrice, on forme la liaison Ar-R et on régénère le Pd0 qui retourne dans le cycle catalytique.

 

Suivant le métal employé, on distingue plusieurs réactions :

Métal M

Réactions

Magnésium

Corriu-Kumada-Tamao

Zinc

Neigishi

Bore

Suzuki

Cuivre

Sonogashira

Etain

Stille

Dans l’exemple choisi, puisque nous utilisons un réactif contenant de l’étain, il s’agit d’une réaction de couplage de Stille2. Son cycle catalytique est alors :

 

Fig. 2 : Cycle catalytique du couplage de Stille - L = ligand, molécule de solvant.

 

Comme nous pouvons le voir, le cycle complet de la réaction de Stille est complexe si on le détaille. Cependant, nous retrouvons les grandes étapes du cycle catalytique précédent.

 

2) La réaction de Heck

 

Il s’agit d’une réaction découverte parallèlement par Heck3 et Mizoroki4 qui consiste à coupler une oléfine avec un halogénure d’aryle, selon le cycle suivant :

 

Fig. 3 : Cycle catalytique générale de la réaction de Heck.

 

La réaction se déroule en cinq étapes :

- addition oxydante de l’halogénure R-I sur le palladium pour donner l’espèce R-PdII-X

- addition cis de l’espèce R-PdII-X sur l’oléfine

- isomérisation du produit d’addition

- β-H élimination libérant le composé du couplage et l’espèce H-PdII-X

- régénération du Pd0 par élimination de HX sous forme d’un sel en présence d’une base.

 

La réaction peut aussi bien avoir lieu en version intermoléculaire (les deux fragments à coupler font partis de deux molécules distinctes – Fig. 28) qu’en version intramoléculaire (les deux fragments à coupler font partis de la même molécule – Fig. 29), comme en attestent les cycles catalytiques simplifiés (l’étape d’isomérisation est délibérément omise) des deux exemples choisis :

 

Fig. 4 : Cycle catalytique de la réaction de Heck intermoléculaire.

 

Fig. 5 : Cycle catalytique de la réaction de Heck intramoléculaire.

 

3) La réaction d’hydrogénation partielle d’alcynes

 

La réaction d’hydrogénation partielle d’alcynes permet d’obtenir des oléfines selon le cycle catalytique suivant :

 

Fig. 6: Cycle catalytique de la réaction d’hydrogénation partielle d’alcyne.

 

Il y a tout d’abord insertion du palladium dans la liaison O-H de l’acide formique pour former 1, puis addition de 1 sur l’alcyne pour donner l’alcène correspondant 2.

L’élimination de dioxyde de carbone permet de former 3 qui par une réaction d’élimination réductrice libère l’alcène final et régénère le palladium.

 

II. Synthèse de dérivés d’azocinone

 

Les dérivés d’azocinone sont obtenus en deux étapes à partir d’acétone dibenzylidène selon les mécanismes réactionnels suivants :

 

-         Formation de l’azatriène 6

 

Le carbonyle de l’acétone dibenzylidène 1 est activé par un composé du titane pour donner 2 qui va subir une attaque nucléophile de l’aniline conduisant à 3. Le composé 4 est obtenu par prototropie.L’élimination d’un composé oxygéné du titane, suivie de l’élimination d’un proton conduit à l’azatriène 6.

 

Fig. 7 : Synthèse de l’azatriène.

 

-         Formation de l’azocinone

 

Le chlorure d’acide 7, déprotoné par la triéthylamine conduit au cétène 8 qui va subir une cycloaddition [2+2] en présence de l’azatriène 6 pour donner le composé 9, qui va lui-même subir un réarrangement sigmatropique [3+3] (transposition de Cope) conduisant au produit attendu 10.

 

Fig. 8 : Formation de l’azocinone

 

III. Synthèse de spiro-dioxabicyclo[2.2.1]alcane

 

Ces composés spyraniques sont obtenus facilement en utilisant les propriétés des diazoniums non stabilisés.

En effet, le diazonium 1 en est équilibre avec sa forme ylure 2 qui va réagir avec un sel de rhodium pour donner 3. Par élimination d’azote, l’ylure 4 est formé. Il va pouvoir subir une attaque nucléophile du carbonyle pour donner 5 qui par élimination d’un sel de rhodium conduit à l’ylure 6.

 

Fig. 9 : formation de l’ylure

 

Cet ylure 6 va réagir selon une cycloaddition 1,3-dipolaire avec 7 pour donner le spirane 8.

 

Fig. 10 : Formation du spirane

 

Bibliographie 

 

1        Malleron J.L., Fiaud J.C., Legros J.Y. ; Handbook of Palladium-Catalysed Organic Reactions, 1997, Academic Press

2        Stille J.K. ;  Pure Appl. Chem., 1985, 57, 1771

3        Heck R.F., J. Am. Chem. Soc., 1968, 90, 5518

4        Mizoroki T., Mori K., Ozaki A. ; Bull. Chem. Soc. Jpn., 1971, 44, 581