Chapitre 2 : Utilisation du diphénylsilane en tant qu’agent de couplage pour la formation de
2.1 Exemples pertinents d’utilisation de dihydrosilanes
2.1.1 N-alkylation d’amines
La polarisation de la liaison silicium hydrogène confère un caractère de donneurs d’hydrures doux aux hydrosilanes leur permettant d’agir en tant qu’agents réducteurs sélectifs dans des réactions de N-alkylation d’amines. Généralement, ce type de transformation est réalisé en présence d’un catalyseur métallique ou organique.173 Les hydrosilanes ont notamment été
beaucoup utilisés dans la réaction de méthylation réductrice d’amines en présence de dioxyde de carbone.174-177 Le diphénylsilane et le phénylsilane sont les réducteurs les plus couramment
utilisés dans ces réactions. Il est intéressant de noter que l’acide formique peut également être utilisé comme alternative au dioxyde de carbone.178-180
Afin d’obtenir des amines autrement substituées qu’avec un groupement méthyle, le dioxyde de carbone peut être remplacé par un acide carboxylique. Le groupe du Pr. Minikawa, par exemple, a décrit une réaction de N-alkylation d’amines à partir d’acides carboxyliques aromatiques catalysée par un complexe de ruthénium en présence d’un ligand de type phosphine et de méthylphénysilane en tant qu’agent réducteur (éq 14).181 Ce dernier permet la réduction
de l’acide carboxylique en aldéhyde sur lequel l’amine peut ensuite se condenser, formant ainsi une imine qui sera réduite par le silane afin d’obtenir le produit désiré. Cette réaction produit
sélectivement les amines mono-alkylées correspondantes. De plus, il est spécifié par les auteurs qu’aucun produit secondaire de type amide n’a été détecté lors de cette étude.
Le groupe du Pr. Beller, cependant, a observé la formation de phénylacétamide au cours de l’optimisation de la réaction de N-alkylation de la phénylamine avec l’acide acétique à l’aide du catalyseur de Karstedt et de phénysilane.182 Ce produit s’est même avéré être le produit
majoritaire lorsque la tris(2-(diphénylphosphino)éthyl)phosphine a été utilisée comme ligand (Schéma 19). La réaction étant réalisée à température ambiante, l’amide ne peut provenir de la condensation directe de l’acide carboxylique avec l’amine.
Schéma 19. Utilisation du catalyseur de Kardstedt dans une réaction de N-alkylation de la
phénylamine
Le groupe du Pr. Denton, quant à lui, a avancé que la réaction de N-alkylation d’amines secondaires se déroulait en deux phases : une phase d’amidation dans laquelle l’amine réagit sur un silyl ester activé formé par réaction entre l’acide carboxylique et le phénylsilane, et une phase de réduction dans laquelle l’amide précédemment formé est réduit par le couple catalyseur d’iridium/phénylsilane.183
2.1.2 N-formylation d’amines
Les dihydrosilanes peuvent également être utilisés dans des réactions de N-formylation d’amines, réactions souvent compétitives à la N-alkylation présentée précédemment. Il a été montré par les groupes des Prs. Fu et Lin que l’ajustement du nombre d’équivalents de catalyseur et de dihydrosilane utilisés ainsi que de la température permettaient de contrôler l’issue de la réaction en faveur du produit N-formylé ou N-alkylé provenant de la réduction du précédent produit.175 Ainsi, une température ambiante et une faible charge en catalyseur
favoriseraient la formation du produit N-formylé alors qu’une température élevée et une charge en catalyseur plus importante conduiraient à l’obtention du produit N-alkylé. La pression de dioxyde de carbone appliquée176 ainsi que le silane choisi177 sont également des facteurs
critiques pour la sélectivité de cette réaction.
Dans le cas des réactions de N-formylation, plusieurs mécanismes ont été proposés et étudiés dans lesquels les hydrosilanes ont un rôle plus complexe que celui d’agents réducteurs. Suite à des études mécanistiques poussées, le groupe du Pr. Dyson a pu identifier trois mécanismes pour cette transformation selon les conditions utilisées, mettant en jeu deux intermédiaires principaux : un formate de silicium ou un carbamate de silicium (Schéma 20).184 Schéma 20. Mécanismes possibles pour la réaction de N-formylation d’une amine par du
Il est connu que le dioxyde de carbone, suite à une activation adéquate, peut réagir avec une amine pour former un sel de carbamate stabilisé par le catalyseur utilisé (Schéma 20. a.).185
Ce dernier peut ensuite être réduit par un hydrosilane en présence d’un catalyseur métallique tel qu’un complexe de type Zn/NHC186 ou organique tel que le 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]déc-5-ène
(TBD) pour obtenir le produit N-formylé.187 Il a été montré ultérieurement que cette réaction
pouvait passer par la formation d’un intermédiaire formate de silicium, équivalant à un synthon formyle, plutôt que par une étape de réduction du sel de carbamate.184
Un autre mode de réaction possible est l’activation de la liaison silicium hydrogène (Si- H) du silane188,189 ou l’activation du dioxyde de carbone190 pour permettre à ces deux espèces
de réagir ensemble afin de former directement l’intermédiaire formate de silicium (Schéma 20. b.).
Finalement, l’utilisation du diméthylsulfoxyde (DMSO) comme solvant a permis d’augmenter la nucléophilie et la basicité de l’amine de manière suffisante pour la rendre capable d’activer l’hydrosilane par interaction de type acide/base de Lewis et de former ainsi une amine silylée.191 Cette espèce subit ensuite une réaction d’insertion du dioxyde de carbone
(Schéma 20. c.). Le groupe du Pr. Dyson propose également un sel de carbamate de silicium comme intermédiaire réactionnel mais, selon les études menées, la formation de ce dernier proviendrait de la réaction du silane sur le sel de carbamate présenté dans la voie a. Le mécanisme d’obtention du produit N-formylé à partir de cet intermédiaire reste encore aujourd’hui peu compris.
2.1.3 Amidation
En 2006, le groupe du Pr. Ruan a rapporté l’utilisation du phénylsilane en tant qu’agent de couplage dans une réaction d’amidation qui a pu être réalisée en solution et en phase solide.192
De manière générale, de très bons rendements ont pu être obtenus. Cependant, cette méthodologie présente l’inconvénient majeur de nécessiter un large excès du partenaire amine et de phénylsilane (10 équivalents et 20 équivalents respectivement). Bien que conceptuellement très intéressante, elle ne peut donc pas être considérée comme « verte » au regard des critères définis précédemment dans ce manuscrit.