Cyclisations oxydantes catalysées par l’osmium

Une première limitation des méthodes de cyclisation oxydantes est l’absence d’énantiosélectivité observée. En effet, les méthodes catalysées par l’osmium impliquent des conditions fortement acides qui empêchent la coordination des ligands induisant habituellement l’énantiosélectivité lors des dihydroxylations, comme la DHQ ou la DHQD. Cet inconvénient a été récemment contourné par Donohoe et al. en réalisant la réaction en deux temps : une dihydroxylation régio- et énantiosélective catalysée à l’Os^VIII, suivie d’une cyclisation oxydante catalysée à l’Os^VI (Schéma 43).¹⁴⁰ La difficulté dans ce procédé est le risque de dihydroxylation non-désirée par une espèce Os^VIII lors de la seconde étape. Toutefois, les auteurs ont réussi à empêcher cette réaction parasite en ajoutant dans le milieu un alcène plus réactif qui se dihydroxylera avant la double liaison censée cycliser, réduisant l’Os^VIII en Os^VI. Par ailleurs, l’Os^IV obtenu après la cyclisation est réoxydé grâce au N-Oxyde de triméthylamine, et la cyclisation est permise grâce aux conditions acides induites par le TFA. Cette méthode a notamment été appliquée à la synthèse de la (+)-cis-solamine.

138 Pour une revue détaillée des méthodes de cyclisation oxydantes de polyènes induites par des espèces oxo-métallate, voir : Piccialli, V. Synlett 2007, 2585-2607.

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Pour une revue des récentes avancées concernant les cyclisations oxydantes catalysées à l’osmium, voir : Pilgrim, B. S.; Donohoe, T. J. J. Org. Chem. 2013, 78, 2149-2167.

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93 Schéma 43 : Méthodes en deux étapes pour la cyclisation oxydante énantiosélective

Cette réaction a ensuite été améliorée par le même groupe afin de s’affranchir de l’alcène « sacrifié » pour réduire l’osmium. Une étude des divers réoxydants possibles a permis de démontrer que le N-Oxyde de pyridinium (PNO) pouvait oxyder l’Os^IV en s’arrêtant à l’Os^VI, ce qui évite toute présence d’Os^VIII sans avoir besoin de sacrifier un alcène.¹⁴¹ Il est intéressant de noter que l’ajout d’acide citrique dans la réaction permet d’améliorer les rendements de façon notable. Cependant, cette amélioration s’applique principalement à la synthèse de pyrrolidines, la cyclisation de diols en THF nécessitant de grandes quantités de catalyseur et d’acide. Ce problème a été résolu en 2009, toujours par le groupe de Donohoe, en remplaçant l’acide de Brønsted par un acide de Lewis (Schéma 44).¹⁴² Cela permet en outre de réaliser la réaction dans des conditions plus douces, avec par conséquent davantage de groupements fonctionnels tolérés. L’étude montre que plusieurs triflates métalliques permettent de catalyser la réaction, Zn(OTf)2 étant le plus efficace, permettant même de descendre à 0,2 mol % de K2OsO4.

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Donohoe, T. J.; Whellhouse, K. M. P.; Lindsay-Scott, P. J.; Glossop, P. A.; Nash, I. A.; Parker, J. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2872-2875.

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94 Schéma 44 : Cyclisation oxydante en présence d’acide de Lewis

Ce type de cyclisation peut également avoir lieu avec des doubles liaisons porteuses d’hétéroatomes, notamment des vinylsilanes, ce qui permet par la suite une oxydation de type Fleming-Tamao (Schéma 45).¹⁴³

Schéma 45 : Cyclisation oxydante de vinylsilanes suivie d’une oxydation de Fleming-Tamao

L’ensemble de ces méthodes permet l’accès aux THF de stéréochimie relative cis. Récemment, Donohoe et al. ont proposé une modification afin d’accéder aux structures trans (Schéma 46).¹⁴⁴ Cela a été rendu possible par un transfert d’hydrure générant une espèce oxonium intermédiaire, attaquée lors d’un second transfert d’hydrure provenant d’un silane

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Donohoe, T. J.; Winship, P. C. M.; Walter, D. S.; Callens, C. K. A. Chem. Commun. 2010, 46, 7310-7312. 144

95 introduit préalablement. Cette méthode a notamment été appliquée à la synthèse de la sylvaticine.¹⁴⁵

Schéma 46 : Synthèse de THF trans à partir du produit cis de cyclisation oxydante

Ce type d’intermédiaire permet notamment d’introduire d’autres nucléophiles, par exemple en utilisant du chlorure de diméthylaluminium pour insérer un méthyle. Dans ce cas cependant, la réaction doit être intermoléculaire afin de pouvoir induire une bonne sélectivité, et on conserve des THF de stéréochimie relative cis.¹²⁶

D’autres modes de coordination ou de cyclisation que la 5-exo-tet n’ont donné que peu de résultats, et principalement dans la synthèse de pyrrolidines (notamment par cyclisation

5-endo-tet).¹⁴⁶ Toutefois, on pourra noter que les diols-1,3 sont également de bons substrats pour ce type de réaction, toujours en mode 5-exo-tet.¹⁴⁷

Une autre avancée récente a permis de coupler la réaction de cyclisation oxydante avec celle d’aminohydroxylation intramoléculaire également développée par Donohoe et al. (Schéma 47).¹⁴⁸ Cette réaction permet de réaliser efficacement la cyclisation oxydante d’un diène-1,5.

145 Donohoe, T. J.; Harris, R. M.; Williams, O.; Hargaden, G. C.; Burrows, J.; Parker, J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12856-12861.

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Donohoe, T. J.; Lindsay-Scott, P. J.; Parker, J. S.; Callens, C. K. A. Org. Lett. 2010, 12, 1060-1063. 147

Donohoe, T. J.; Wheelhouse, K. M. P.; Lindsay-Scott, P. J.; Churchill, G. H.; Connoly, M. J.; Butterworth, S.; Glossop, P. A. Chem. Asian J. 2009, 4, 1237-1247.

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96 Schéma 47 : Aminohydroxylation intramoléculaire en tandem avec la cyclisation oxydante

Ainsi, les limitations qui faisaient de la cyclisation oxydante de polyènes catalysée à l’osmium une méthode peu sélective, impliquant des espèces toxiques et des conditions réactionnelles dures ont été contournées au cours des ans par le groupe de Donohoe, en faisant une méthode de choix pour la synthèse de THF. Cette méthode a ainsi été appliquée à la synthèse de la neodysherbaïne¹⁴⁹ et de la pectenotoxine-4,¹⁵⁰ avec notamment une double cyclisation en cascade menant à la structure bis-THF caractéristique de la pectenotoxine-4 (Schéma 48).

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Donohoe, T. J.; Winship, P. C. M.; Tatton, M. R.; Szeto, P. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 7604-7606. 150

97 Schéma 48 : Double cyclisation oxydante en cascade menant à la structure bis-THF de la

pectenotoxine-4