Étude de la régiosélectivité

Les travaux de D. Zargarian sur la nickelation des phosphinites dérivées des phosphinites de type ArO-P(i-Pr)2 ont soulevé la question de la régiosélectivité, lorsque deux sites en position ortho sont disponibles mais non-équivalents. En effet, lorsque la phosphinite dérivée du 3-

fluorophénol est soumise aux conditions de la métallation, deux produits sont observés dans un ratio de d’environ 6:1. L’analyse par RMN indique que produit mineur est celui issu de la nickelation du site qui se trouve en position ortho du substituant fluor, et le produit majeur est donc celui issu de la nickelation au site le plus éloigné du fluor, soit le site le moins encombré (Schéma 1.62).

48

Schéma 1.62. Ratio des isomères observés pour la nickellation du ligand 3-F-C6H4OP(i-Pr)2.

Ce résultat fait écho au ratio de régiosélectivité dans l’acetoxylation catalysée par le palladium des 2-phénylpyridines démontrée par M. S. Sanford. Cette sélectivité est inverse de ceux observées par T. Hiyama et S. A. Johnson dans la fonctionnalisation des fluoroarènes par le nickel par activation C-H. Dans les travaux menés par M. S. Sanford avec le palladium, bien que la cyclopalladation montre une sélectivité pour le site le moins encombré (Schéma 1.63), avec des ratios augmentant selon la taille sur substituant voisin du site de nickelation (6:1 pour m-F; 27:1 pour m-Me; 60:1 pour m-MeO et un seul isomère pour les substituants plus volumineux).111 _Dans

les fonctionnalisation des benzamides présentées par N. Chatani, avec le groupe directeur 8- aminoquinoline, on observe également que la nickelation se produit au site ortho le moins encombré (Schéma 1.64). La régioselectivité est parfaite pour la quasi-majorité des substrats, bien que des isomères soient détectables dans les procédés d’annulation pour certains amides (m-CF3O,

20:1 avec DG = 8AQ, et m-Me, 2:1 avec un DG monodenté112_{). Cependant, pour les procédés}

d’ortho-arylation, le ratio des isomères sur les benzamides meta-substitués n’est pas dévoilée.

Schéma 1.63. Ratio des isomères observés pour l’acétoxylation des phénylpyridines catalysée par le palladium.

49

Schéma 1.64. Ratio des isomères observés pour l’annulation des benzamides catalysée par le nickel.

Enfin, dans les travaux de R. B. Bedford, les réactions d’ortho-arylation des alcools aromatique via des phosphinites cyclorhodées montre également un mélange de produits. Lorsque le substrat est un phénol meta-substitué, la fonctionnalisation prend place aux deux positions ortho sauf avec le substituant volumineux tert-butyle. De plus, lorsque le substrat possède un substituant en ortho qui bloque un des deux sites réactifs potentiels, non seulement le produit de simple ortho- arylation est observé mais la réaction se poursuit à la fonctionnalisation du nouveau substituant aryle qui vient juste d’être greffé (Schéma 1.65). Ceci indique que le rhodium est très réactif, car il accommode la métallation à des positions encombrées et à des métallacycles de différente taille, mais la contrepartie est un grand manque de sélectivité.

Schéma 1.65. Différents produits observés pour l’ortho-arylation des phénols catalysée par le rhodium.

50

Ainsi, le Chapitre 2113 _{de cette thèse a cherché à évaluer la préférence de la nickelation C-}

H pour les phosphinites dérivées des phénols meta-substitués. On y démontre que les substituants plus volumineux que le fluor mènent à une régiosélectivité parfaite, et seulement les espèces cyclonickelées au site le moins encombré sont observées. Afin de déterminer si cette régiosélectivité émane d’une simple préférence ou d’une impossibilité de réaliser la métallation sur la position encombrée, la réactivité des phosphinites meta,meta-disubstituées a été évaluée. Également, la nickelation des phosphinites ortho-monosubstituées ou ortho,ortho-disubstituées par des groupement alkyles ou aryles été évaluées afin de déterminer si des métallacycles à 6 chaisons (issus de la métallation au carbone Csp³-H) ou à 7 chainons (issus de la métallation du substituant

Ph au carbone Csp²-H) pouvaient être isolés.

Le Chapitre 4114 _{étend cette étude sur la régiosélectivité à la cyclonickelation des}

phosphinites dérivées des naphthols. Les 2-naphtols possèdent deux sites ortho potentiellement réactifs mais de propriétés électroniques et stériques différentes, alors que les 1-naphtols présentent un seul site ortho menant à la formation de métallacycles à 5 chainons, mais pourraient mener à la formation d’un cycle à 6 chainons dans l’éventualité d’une métallation au carbone C8. Les conditions présentées par R. B. Bedford montrent d’ailleurs que si le site ortho (carbone C2) est le site primaire de réactivité, l’arylation se produit également, en moindre mesure, également au carbone C8 (Schéma 1.66). À l’inverse, le palladium effectue l’arylation du 1-naphtol sans groupe directeur, tel que présenté par M. Miura, essentiellement à la position C8, soulignant l’importance de la taille du métallacycle intermédiaire dans la régiosélectivité.115

Schéma 1.66. Régiosélectivités observées pour l’arylation du 1-naphtol catalysée par le rhodium ou par le palladium.

51

Dans ce chapitre, l’évaluation de l’accessibilité cinétique de la cyclonickelation aux substituants ortho portant un lien Csp³-H a été évaluée (Schéma 1.67), et cette étude a même permis

de mener à l’isolation d’un complexe portant un lien Csp³-Ni par métallation directe, et ce dans des

conditions très douces. Enfin, le Chapitre 4 dévoile des produits de fonctionnalisation in situ des liens C-Ni par des fragments phosphorés, lorsque la réaction est conduite en absence de base et à haute température, révélant une trace de la nickelation au carbone C8 des 1-naphtols, bien que l’intermédiaire métallé n’est pas isolable.

Schéma 1.67. Le système phosphinite-nickel permet-il la cyclométallation des liens Csp³-H ?

Dans les Chapitres 2 et 4, les produits issus des réactions de cyclonickelation ou de la fonctionnalisation sont isolés et caractérisés par RMN et par XRD. L’étude structurale permettra en particulier de rationaliser les régiosélectivités observées et de pointer vers une réaction guidée par les facteurs stériques et non par les facteurs électroniques.