La possibilité de créer de nouvelles liaisons C-C par cette réaction de Friedel-Crafts a représenté une avancé majeure dans le domaine de la synthèse organique. L'extension de cette réaction à d'autres composés aromatiques, comme les hétérocycles azotés, soufrés ou oxygénés, est un enjeu crucial permettant de fonctionnaliser ces hétérocycles extrêmement sensibles aux conditions opératoires parfois rencontrées pour réaliser des réactions de substitutions électrophiles sur le noyau benzénique.
Durant la dernière décennie, un grand nombre de nouvelles méthodes douces, ont été reportées permettant l'alkylation d'hétérocycles de façon catalytique et énantiosélective.
II.2.1. Alkylation de furanes en version 1,4
Dans le cas du furane, nous retrouvons quelques exemples d'alkylations de Friedel-Crafts en version 1,4 comme celui décrit en 2008 par Tamariz et son équipe lors de leur synthèse totale de la Rehmanone B. Dans ce cas, une catalyse par le complexe trifluorure de bore éthérate permet l'addition du furane en 1,4 sur l'alcène électrodéficient L35 avec des rendements corrects (Schéma 20).47
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Schéma 20
Les furanes peuvent être alkylés de façon hautement énantiosélective par les α-cétoester-β,γ-insaturés par une catalyse au cuivre dans les conditions décrites par Jørgensen (Schéma 21).48
Schéma 21
Les nitroalcènes sont des composés très intéressants permettant d'avoir accès à de nombreux dérivés azotés par simple transformation du groupement nitro. C'est très logiquement que des additions 1,4 ont été développées en utilisant les nitroalcènes comme accepteurs de Michael.
Récemment, une version racémique d'addition 1,4 de furane sur les nitroalcènes a été reportée. Cette méthode repose sur l'utilisation de perchlorate de lithium comme acide de Lewis permettant l'accélération de cette alkylation de Friedel-Crafts (Schéma 22).49
Schéma 22
48
Jensen, K. B.; Thorhauge, J.; Hazell, R. G.; Jørgensen, K. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 160-163.
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Une méthode organocatalytique a également été reportée permettant l'alkylation de furanes en utilisant des alkylidènes malonates. L'organocatalyse par un dérivé de thiourée portant une diamine chirale permet d'obtenir d'importantes énantiosélectivités (Schéma 23).50
Schéma 23
II.2.2. Alkylation de thiophènes en version 1,4
Dans le cas du thiophène, un des rares exemples d'alkylation de Friedel-Crafts en 1,4 sur des accepteurs de Michael a été décrit en 1997. L'accepteur utilisé dans ce cas est le N,N-diméthylacrylamide L45 qui, par traitement à l'anhydride triflique, produit l'intermédiaire iminium acrylique L46 réagissant ensuite avec le thiophène (Schéma 24).51
Schéma 24
50
Li, J. -L.; Yue, C. -Z.; Chen, P. -Q.; Xiao, Y. -C.; Chen, Y. -C. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5449-5452.
51
24 II.2.3. Alkylation d'indoles en version 1,4
Parmi les hétérocycles étudiés, l’indole regroupe la majorité des publications.52 De très nombreuses méthodes d'alkylations de Friedel-Crafts en 1,4 utilisant les indoles ont été reportées, notamment sur les nitrooléfines, conduisant à des précurseurs clés de dérivés de tryptamines.53
Parmi les plus récentes, les complexes de cuivre ont été utilisés pour réaliser l'addition 1,4 d'indoles sur des alcènes électrodéficients. L'ajout d'un ligand chiral de type bisoxazoline L50 permet d'obtenir de bons excès énantiomériques dans le cas où l'accepteur de Michael est un α-cétoester-β,γ-insaturé (Schéma 25).54 Cette méthode d'alkylation 1,4 utilisant des complexes chiraux de métaux a fait l'objet d'un très grand nombre de publications.55
Schéma 25
Récemment, l'équipe de Pedro a montré l'efficacité d'un complexe chiral de hafnium portant un ligand de type binaphtol dans cette réaction d'alkylation d'indoles (Schéma 26). 56
52
Pour des revues sur les alkylations de Friedel-Crafts d'indoles, voir: a) Seregin, I. V.; Gevorgyan, V. Chem.
Soc. Rev. 2007, 36, 1173-1193. b) Joucla, L.; Djakovitch, L. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 673-714. c) Bartoli,
G.; Bencivenni, G.; Dalpozzo, R. Chem. Soc. Rev. 2009, 39, 4449-4465.
53
Lancianesi, S.; Palmieri, A.; Petrini, M. Chem. Rev. 2014, 114, 7108-7149.
54
Liu, L.; Ma, H.; Xiao, Y.; Du, F.; Qin, Z.; Li, N.; Fu, B. Chem. Commun. 2012, 48, 9281-9283.
55
Pour des exemples récents d'alkylations de Friedel-Crafts d'indole utilisant des complexes métalliques chiraux, voir: a) Barakat, A.; Islam, M. S.; Al Majid, A. M. A.; Al-Othman, Z. A. Tetrahedron 2013, 69, 5185-5192. b) Patil, D. V.; Cavitt, M. A.; Grzybowski, P.; France, S. Chem. Commun. 2012, 48, 10337-10339. c) Weng, J. -Q.; Deng, Q. -M.; Wu, L.; Xu, K.; Wu, H.; Liu, R. -R.; Gao, J. -R.; Jia, Y. -X. Org. Lett. 2014, 16, 776-779. d) Carmona, D.; Méndez, I.; Rodríguez, R.; Lahoz, F. J.; García-Orduña, P.; Oro, L. A. Organometallics 2014, 33, 443-446. e) Gao, J. -R.; Wu, H.; Xiang, B.; Yu, W. -B.; Han, L.; Jia, Y. -X. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2983-2986. f) Kieffer, M. E.; Repka, L. M.; Reisman, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5131-5137. g) Li, W. -J.
Catal. Commun. 2014, 52, 53-56. h) Liu, X. -L.; Yu, Z. -B.; Pan, B. -W.; Chen, L.; Feng, T. -T.; Zhou, Y. J. Heterocycl. Chem. Doi: 10/1002/jhet.1949.
56
25
La même équipe avait préalablement reporté une efficacité moindre des complexes chiraux à base de titane ou de zirconium, pour réaliser la même réaction.57
Schéma 26
D'autres méthodes originales permettent de réaliser ces réactions. Par exemple l'utilisation de l'irradiation micro-onde a été reportée dans le cas d'alkylation d'indoles en utilisant le triflate d'aluminium comme acide de Lewis. Les temps de réaction sont très courts et présentent de bons rendements. De plus, cet exemple utilise le polyéthylène glycol comme solvant, permettant son recyclage en fin de synthèse (Schéma 27).58
Schéma 27
L'organocatalyse par les dérivés de proline permet également de réaliser des alkylations de Friedel-Crafts dans le cas où l'acroléine est utilisée comme accepteur de Michael. Les iminiums chiraux générés par ce type de catalyse permettent d'obtenir les produits d'additions avec de bons rendements et des énantiosélectivités importantes.59 C'est cette méthode d'activation par organocatalyse qui a été retenue par Zhang pour réaliser la synthèse formelle
57
a) Blay, G.; Fernández, I.; Pedro, J. R.; Vila, C. Org. Lett. 2007, 9, 2601-2604. b) Blay, G.; Fernández, I.; Muñoz, M. C.; Pedro, J. R.; Vila, C. Chem. Eur. J. 2010, 16, 9117-9122.
58
Gohain, M.; Jacobs, J.; Marais, C.; Bezuidenhoudt, B. C. B. Aust. J. Chem. 2013, 66, 1594-1599.
59
Pour des exemples récents d'alkylation de Friedel-Crafts organocatalytiques, voir: a) Caruana, L.; Fochi, M.; Franchini, M. C.; Ranieri, S.; Mazzanti, A.; Bernardi, L. Chem. Commun. 2014, 50, 445-447. b) Mori, K.; Wakazawa, M.; Akiyama, T. Chem. Sci. 2014, 5, 1799-1803.
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de la Chimonanthine. Dans cet exemple, les accepteurs sont les aldéhydes α,β-insaturés L58 dérivés des structures de type isatines dont l'utilisation dans la réaction d'alkylation de Friedel-Crafts présente de bons excès énantiomériques (Schéma 28). 60
Schéma 28