Couplage de Stille C-S via des dérivés de l’étain supportés sur liquide ionique

Les composés organostanniques sont très utilisés en synthèse organique, car ils sont compatibles avec de nombreux

groupements fonctionnels. Cependant ils présentent à la fois des effets toxiques sur les organismes vivants et entraînent également

une difficulté pour éliminer les résidus de sels d’étain des produits de la réaction. Pour pallier ces inconvénients, plusieurs méthodes

ont été proposés

: le greffage de chaînes fluoroalkyles sur l’étain,

l’utilisation de monoorganoétains qui par hydrolyse du milieu

réactionnel conduisent à des dérivés stanniques inorganiques insolubles et non toxiques,

l’étain supporté sur une résine

carboxypolystyrène.

Parmi tous ces travaux, nous pouvons noter ceux de l’équipe de Quintard et Le Grognec qui a développé des

supports polystyrènes immobilisant divers composés stanniques qu’ils ont engagés dans des couplages de Stille.

Legoupy et al

ont aussi immobilisé des composés organostanniques sur des liquides ioniques (IL) à base d’imidazole, et

étudier leur réactivité notamment dans le couplage de Stille (Schéma 3.19). Les liquides ioniques présentent l’avantage d’avoir des

excellentes stabilités thermique et chimique associées à une faible pression de vapeur saturante. Ils ont montré que le dérivé de

l’étain support sur liquide ionique IL C26 était facilement obtenu à partir de C25 par traitement acide, et qu’il conduit à toute une

palette de nouveaux liquides ioniques incluant les groupements vinyle, allyle, anisole, fluorobenzène par simple substitution

nucléophile avec le magnésien correspondant. Ces différents liquides ioniques sont ensuite testés dans les conditions du couplage

de Stille avec plusieurs partenaires indiquant une grande tolérance du système catalytique avec des fonctions esters, cétones, et des

substrats azotés. Le liquide ionique sert également de solvant lors du couplage et facilite la séparation des produits qui est réalisée

par simple extraction à l’éther diéthylique. De plus, le liquide ionique halogéné récupéré en fin de réaction peut être ensuite réutilisé. Il

est démontré que le liquide ionique allylique peut être régénéré par addition de bromure d’allylmagnésium et réutilisé jusqu’à 5 fois

sans perte de réactivité avec divers substrats (Schéma 3.20). Enfin, il a été prouvé que supporter l’organostannique sur liquide

ionique limitait les rejets de substrats toxiques, puisque des analyses par ICP-MS effectuées sur les produits de réaction ont montré

des taux d’étain résiduel inférieurs à 6 ppm.

(26) Le Grognec, E.; Chrétien, J.-M.; Zammattio, F.; Quintard, J.-P. Chem. Rev. 2015, 115, 10207. (27) Olofsson, K.; Kim, S.-Y.; Larhed, M.; Curran, D. P.; Hallberg, A. J. Org. Chem. 1999, 64, 4539.

(28) (a) Fouquet, E.; Pereyre, M.; Rodriguez, A. L.; Roulet, T. Bull. Soc. Chim. Fr. 1997, 134, 959; (b) Fouquet, E.; Pereyre, M.; Rodriguez, A. L. J.

Org. Chem. 1997, 62, 5242; (c) Fouquet, E.; Pereyre, M.; Roulet, T. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995, 2387.

(29) Cossy, J.; Rasamison, C.; Pardo, D. G. J. Org. Chem. 2001, 66, 7195.

(30) (a) Chrétien, J.-M.; Zammattio, F.; Le Grognec, E.; Paris, M.; Cahingt, B.; Montavon, G.; Quintard, J.-P. J. Org. Chem. 2005, 70, 2870; (b) Chrétien, J.-M.; Zammattio, F.; Gauthier, D.; Le Grognec, E.; Paris, M.; Quintard, J.-P. Chem. Eur. J. 2006, 12, 6816; (c) Chrétien, J.-M.; Mallinger, A.; Zammattio, F.; Grognec, E. L.; Paris, M.; Montavon, G.; Quintard, J.-P. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 1781; (d) Kerric, G.; Grognec, E. L.; Fargeas, V.; Zammattio, F.; Quintard, J.-P.; Biesemans, M.; Willem, R. J. Organomet. Chem. 2010, 695, 1414.

(31) (a) Vitz, J.; Mac, D. H.; Legoupy, S. Green Chem. 2007, 9, 431; (b) Dien Pham, P.; Vitz, J.; Chamignon, C.; Martel, A.; Legoupy, S. European

Journal of Organic Chemistry 2009, 2009, 3249; (c) Louaisil, N.; Pham, P. D.; Boeda, F.; Faye, D.; Castanet, A.-S.; Legoupy, S. European Journal of Organic Chemistry 2011, 2011, 143; (d) Faye, D.; Vybornyi, M.; Boeda, F.; Legoupy, S. Tetrahedron 2013, 69, 5421.

Schéma 3.19. Dérivés de l’étain supportés sur liquide ionique.

Schéma 3.20. Régénération du liquide ionique supportant l'étain.

Pour réduire l’impact environnemental du couplage de Stille lors de l’introduction de la chaîne thioéther, une méthodologie

visant à immobiliser le stannique thioéther sur le liquide ionique a été entreprise (Schéma 3.21). Elle vise à démontrer qu’avec

différents thiols stanniques supportés sur liquide ionique la réaction de couplage C-S est réalisable.

Schéma 3.21. Thiolétains supportés sur liquide ionique.

Les premiers essais ont été effectués avec le 1-hexanethiol et le chlorure d’étain supporté sur liquide ionique.

La base, le

solvant et la température ont été variés en gardant un temps de réaction de 12h (Tableau 3.8).

Chapitre 3

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Tableau 3.8. Etude de la synthèse des thioétains supportés sur liquide ionique.

Entrée Solvant Base Température Résultats

1 H

O NaOH TA Pas de réaction

2 H

O/CHCl

NaOH TA Conversion totale

3 - Et

N TA Conversion partielle

4 - Et

N 60°C Conversion totale

Nous avons tout d’abord testé les mêmes conditions que pour l’obtention des thioétains classiques à savoir la soude

comme base dans l’eau. Cependant dans ces conditions, aucune conversion n’est observée (entrée 1, Tableau 3.8). L’ajout d’un

co-solvant, le chloroforme, conduit à une conversion totale (entrée 2). Le chloroforme n’étant pas un solvant vert, nous avons décidé de

tester la triéthylamine comme base mais aussi comme solvant. A température ambiante aucune conversion n’est observée (entrée 3)

par contre à 60°C, elle est totale (entrée 4). Après hydrolyse à l’eau, un simple lavage du milieu réactionnel par de l’éther de pétrole

permet d’éliminer le thiol en excès et donc d’obtenir le nouveau thioétain supporté sur liquide ionique avec un rendement de 87%.

Nous avons ensuite étendu la réaction à d’autres thiols. A 60°C en présence de triéthylamine, divers nouveaux thioétains

fonctionnalisés supportés sur liquide ionique ont été obtenus avec de bons rendements (Tableau 3.9). Par contre faute de temps, ces

nouveaux dérivés n’ont pas été totalement caractérisés.

Tableau 3.9. Synthèse de nouveaux thioétains supportés sur liquide ionique ILa-d.

Composé SR Rendements

(%)

ILa SC

H

87

ILb SPh 76

ILc SCH

CH

CN 85

ILd SCH

COOCH

81

Nous avons ensuite testé la réactivité de ces nouveaux thioétains supportés sur liquide ionique dans des couplages de

Stille. Les premiers essais de couplage effectués avec le 2-bromothiophène et le 3-bromo-4-cyanothiophène indiquent que le

couplage de Stille est compatible avec ces nouveaux liquides ioniques (Schéma 3.22). Ces travaux vont être poursuivis afin

d’optimiser les conditions de couplages et étendus à l’introduction d’autres groupements thioéthers.