Choix de l’agent hydroborant

L’hydroboration des doubles liaisons (alcènes) et les (alcynes) a été signalée avec succès à

plusieurs reprises. Cependant, dans la plupart des cas, la gamme des produits formés varie

considérablement avec les conditions de la réaction et la nature des agents d’hydroboration.

Actuellement de nombreux agents hydroborants sont disponibles. Cependant le choix de

ces derniers dépend du type d’application souhaitée. Nous pouvons citer :

 Les boranes BH

₃

: La réaction d’hydroboration utilisant BH

₃

comme agents

d’hydroboration a été rapportée avec succès dans plusieurs publications

^{262 ,263}

. Ces agents

d’hydroboration sont utilisés de préférence pour la réduction de la fonction alcène

²⁶³

.

La réactivité de BH

3

avec les vinyles et-allyl-phosphines substitués a été étudiée par

Imamoto et Schmidbaur. Les deux ligands forment facilement de la phosphine borane avec

BH

3

– THF.

 Les diboranes gazeux qui sont dissous dans une solution de THF ou de diméthyl sulfure :

L’hydroboration des oléfines utilisant le diborane en l’absence de solvant nécessite de

hautes températures et un temps de réaction très long. Toutefois, en utilisant des solvants

comme le diglyme, le diméthylsulfure et le THF, la réaction est rapide et quantitative. La

sélectivité de la réaction d’hydroboration utilisant les diboranes dépend de la nature du

solvant utilisé

²⁶⁴

.

 Les complexes amines-boranes : Ils présentent l’avantage d’être stables en milieu

protique. Toutefois, ils libèrent en fin de réaction des amines dans le milieu réactionnel,

induisant dans ce cas une difficulté supplémentaire lors de la purification du composé

organoboré.

 Les alkylboranes (R-BH

2

, R

2

-BH) : Ils sont généralement utilisés pour leur qualité

régiosélective et/ou stéreosélective selon la taille et le caractère asymétrique de leurs

substituants. Citons quelques exemples :

- Le diéthylborane

C2H5

BH

C2H5

Figure IV.3

Par exemple, lors de la réaction d’hydroboration 1-alkynyl(choloro)diméthylsilanes (1a)

(R1=Butyle) (figure IV.4), avec le diéthylborane, deux produits ont été présents dans le mélange

réactionnel 2a et 3a qui sont présents dans un rapport non constant (2 :4 à 4 :1 avec 2a toujours

en excès)

²⁶⁵

.

Une réaction analogue de (1b) (R1=

^t

Bu) procède beaucoup plus lentement et donne un

seul produit (2b). Les résultats sont résumés dans la figure IV.4:

Figure IV.4

Figure IV.4

- L’isopinocampheylborane (RBH

2

= IPCBH

2

) et le diisopinocampheyborane (R

2

BH

= IPC

2

BH)

a b

Isopinocampheylborane (a) Diisopinocampheyborane (b)

Figure IV.5

La réaction d’hydroboration asymétrique est largement étudiée par Corey

²⁶⁶

en utilisant les

agents hydroborants : diisopinocampheyborane(IPC

2

BH) et mono-isopinocampheyborane

(IPCBH

₂

)obtenu par hydroboration de l’-pinène dans le THF selon la réaction suivante :

Figure IV.6

BH

₃

B

H

La réaction d’hydroboration en présence d’isopinocampheylborane est réalisée dans le THF

à une basse température.

L’hydroboration asymétrique des oléfines avec diisopinocampheylborane (Ipc

2

BH) a été étudiée

en profondeur

²⁶⁷

. Cet agent d’hydroboration est surtout utilisé dans les réductions asymétriques ;

en effet il permet l’obtention d’alcool

^266-268

avec des excès énantiomériques importants par

réduction de cétones prochirales ou des alcènes oxysubstitués

²⁶⁶

. Dans ce cas, le rendement de la

réaction d’hydroboration dépend de la nature et de l’asymétrie de la molécule insaturée à

hydroborer (Cis ou Trans)

²⁶⁷

ainsi que de l’effet stérique

²⁶⁹

et électronique de la

molécule

²⁶⁸

(Figures IV.7a et IV.7b). Il a été également rapporté dans la littérature que l’Ipc

2

BH

réagit lentement avec les alcènes trisubstitutés et les produits obtenus ont une faible pureté

optique

²⁶⁶

(Figure IV.7c).

Par exemple, l’hydroboration asymétrique de cis-2-butène utilisant le (+)-Ipc2BH à 0 ° C

était complète en 2 heures et l’oxydation a donné le (+)-2-butanol à 86-87% enantiomérique (ee),

alors que pour la réaction de trans-2-butène à 0 ° C il a fallu environ 24 heures pour parvenir à

l’achèvement de la réaction et l’oxydation produit (-)-2-butanol à seulement 13% ee

²⁶⁷

.

De même, l’hydroboration asymétriques de 1-methylcyclopent-1-ène avec Ipc

2

BH donne le

2-méthylcyclopentanol correspondant à 22% seulement ee. Cependant, l’hydroboration

asymétrique des dérivés oxy-cyclopentène substitués avec 1 (-)-diisopinocampheylborane

(dIpc

₂

BH ), suivie par l’oxydation avec H

₂

O

₂

/ NaOH produit des dérivés 1,2-diol cyclopentane

optiquement actifs de (50 à 85%) ee et de bons rendements (79-93%).

Figure IV.7a

Figure IV.7c

Figure IV.7 : Exemple de l’hydroboration asymétrique de cis-2-butène utilisant Ipc2BH

Tableau IV.1: Influence de l’encombrement stérique sur le rendement et la pureté des produits

obtenus lors de la réaction d’hydroboration par le 9-BBN

- 9-BBN : 9-borabicyclo [3.3.1] nonane

Figure IV.8

Plusieurs travaux ont été entrepris pour l’hydroboration des alcynes avec le

9-borabicyclo[3.3.1]nonane

^270-272.

Compte tenu de son important encombrement stérique, le 9-BBN sera employé lors des

réactions de réduction pour ces propriétés régiosélectives. Il est surtout utilisé dans la réduction

des alcynes.

Les conditions de la réaction d’hydroboration des alcynes (Temps, température, sélectivité,

pureté des produits obtenus et rendement) avec le 9-BBN dépendent de la molécule à

hydroborer et des substituants présents sur cette dernière.

La régiosélectivité de la réaction d’hydroboration est largement liée aux conditions sévères

de la réaction. Dans le cas des alcynes, la présence des isomères cis-trans est difficile à

expliquer.

Bernd Wrackmeyer et al

²⁷⁰

ont étudié la réaction d’hydroboration d’alkyn-1-ylsilanes avec

le 9-BBN. Lors de cette réaction, il a été constaté que les conditions de la réaction, le rendement

et la résiosélectivité dépendent des substiuants de la molécule à hydroborer.

La réaction, équimolaire d’alkyn-1-ylsilanes (1) avec le 9-BBN dans le pentane est complète

après 2 h à température ambiante, Alors que l’hydroboration des analogues de (2) ou (3) exige

une agitation pendant 4 jours dans le pentane ou plusieurs heures à 65 ° C dans l’hexane,

respectivement. Apparemment, la présence de la liaison Si-Cl réduit la réactivité de la triple

liaison lors de l’hydroboration. Comme la montre le montre le schéma réactionnel (voir figure

IV.9. )

Dans le cas de 1d, 2d et 3d, la présence du groupement Me

3

Si entraine une compétition

entre les deux groupes sillyl pour l’orientation de l’hydroboration. Par conséquent, l’atome de

bore 4d et 5d se lie à l’atome de carbone à côté de l’atome de silicium portant les substituants

fonctionnels à haute sélectivité (> 96%). Cependant, la réaction de 3d avec 9-BBN offre un

mélange 6d contenant, l’isomère 7d, et le (Z, E)-isomères 8d et 9d, dans lequel l’atome de bore

est désormais rattaché à l’atome de carbone adjacent au groupe Me

3

Si.

+

+

+

Figure IV.9

- le catécholborane

Figure IV.10

Il est plus utilisé pour la réduction des alcynes. Les réductions faites avec le

catécholborane

²⁷³

permettent d’obtenir les acides boroniques désirés en fin de parcours

réactionnel. La réduction des alcènes se fait en portant le milieu réactionnel à une température de

100°C et dans le cas des alcynes à 70°C. Il y a aussi libération de catéchol dans le milieu

réactionnel au moment de l’hydrolyse.

L’hydroboration des alcynes

²⁷⁴

[1-heptyne (la), phenylethyne (lb), 3,3-dimethyl-l-butyne

(lc), 2-butyne (ld) et 3-methoxy-1-propyne (le)], avec le catécholborane a été réalisée Sans

solvant, à 0-70 ° C selon les procédures standards. La distillation sous pression réduite donne de

hauts rendements de 2-alkenyl-1,3,2-benzodioxaboroles (2) correspondant. La réaction a donné

un mélange de régioisomères composé de 3-methoxy-1-boryl-1-propène (2

^e

) et de

3-méthoxy-2-boryl-1-propène (2

^e

’) dans un rapport de 4/1 comme il est montré dans la figure IV.11a

Figure IV.11a

L’hydroboration asymétrique induite par le Rh(COD)

₂

BF

₄

comme catalyseur, des dérivés

de styrène par le catécholborane suivi d’une oxydation alcaline par le peroxyde d’hydrogène

conduit à l’alcool énantiomériquement pur

²⁷⁵

. (Voire figure IV.11b)

Figure IV.11b

En plus des agents d’hydroboration connus et qui sont cités précédemment, Il existe

d’autres réactifs comme le HB(C

6

F

5

)

2

. Ce réactif, en plus d’être très réactif vers les oléfines, Il a

été constaté que la migration du boryle dans les produits boranes est beaucoup plus facile que

pour les autres fragments BR

₂

, à condition que des β-hydrogènes soient présents

²⁶⁹

.

Dans notre travail, parmi les différents agents hydroborants, nous avons retenu le borane en

solution dans du diméthyl sulfure BMS (Borane diméthyl Sulfite). En effet, il présente par

rapport au diborane / THF l’avantage d’être disponible en solution plus concentré (jusqu’à cinq

fois), d’être utilisable dans des conditions opératoires douces, soluble dans les solvants

aprotiques et relativement stable sous cette forme. Il permet d’aboutir aisément aux boranes

correspondants qui par oxydation donne les acides boroniques désirés.

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