Fonctionnalisation de cyclopropènes et de cyclopropanes

3.3.3.2.1 Désymmétrisation de cyclopropènes

En 1971, le groupe du Pr. Bubnov a publié la première synthèse diastéréoselective de borocyclopropanes par réaction de cis-carboboration de cyclopropènes en présence d’un trialkylborane (Schéma 32).313 _{Le borocyclopropane désiré est obtenu avec un rendement}

moyen, le produit d’ouverture étant formé comme produit secondaire. La structure du produit obtenu a pu être mise en évidence par deux réactions d’oxydation successives afin de former un cyclopropyl diméthoxyboronate.

En 2003, le groupe du Pr. Gevorgyan a publié une méthodologie de synthèse énantiosélective de borocyclopropanes par réaction d’hydroboration de cyclopropènes catalysée par un complexe de rhodium (éq 23).314 _{Les produits désirés sont obtenus avec d’excellents}

rendements et d’excellentes énantiosélectivités en présence de (R)-BINAP et de pinacol borane. Cette réaction nécessite cependant la présence d’un ester méthylique ou éthylique et ne tolère aucune substitution sur la double liaison. En effet, le remplacement de l’ester méthylique par un groupement phényle cause une chute de rendement et d’énantiosélectivité, le produit désiré étant obtenu avec 65% de rendement et un excès énantiomérique de 58%.

Le groupe du Pr. Tortosa, quant à lui, a utilisé un complexe chiral de cuivre (I) en tant que catalyseur pour la synthèse dia- et énantiosélective de borocyclopropanes (Schéma 33).315

La réaction passe par un organocuprate intermédiaire qui permet d’obtenir le produit d’hydroboration par réaction avec le méthanol présent en excès. Cet intermédiaire peut également être piégé par une O-benzoyl-N,N-dialkylhydroxylamine afin d’obtenir un boroaminocyclopropane très fonctionnalisé. Les produits d’hydroboration désirés sont obtenus avec des rendements allant de moyens à bons et de très bonnes dia- et énantiosélectivités en utilisant (R)-DTBM-SegPhos en tant que ligand.

Dans le cas des produits d’aminoboration, les phosphines chirales testées lors de l’optimisation n’ont pas permis d’induire une énantiosélectivité. Les produits ont néanmoins pu être obtenus avec de très bonnes diastéréosélectivités en utilisant un ligand de type ferrocène.

Schéma 33. Réaction de borocupration développée par le groupe du Pr. Tortosa

La même année, le groupe du Pr. Lin a publié une méthodologie très similaire, employant (R)-BINAP en tant que ligand plutôt que (R)-DTBM-SegPhos (éq 24).316 _{Dans ce cas-ci, la}

réaction semble limitée aux cyclopropènes comportant un ester méthylique.

3.3.3.2.2 Borylation de cyclopropanes par échange halogène-métal

En 1985, le groupe du Pr. Danheiser a décrit la synthèse diastéréoselective de cyclopropanols à partir des borocyclopropanes correspondants obtenus par réaction d’échange halogène métal sur des cyclopropanes gem-dibromés (Schéma 34).317

Schéma 34. Synthèse de cyclopropanols par réaction d’échange halogène-métal suivie d’une

réaction d’oxydation

L’échange s’effectue à une température très basse de -100 °C afin de former un cyclopropyllithium qui peut ensuite s’additionner sur l’espèce borée pour former un ate- complexe. Ce dernier réalise alors une migration 1,2 qui déplace le deuxième atome de brome. L’utilisation d’un alkylborane permet ainsi la synthèse d’alcools gem-substitués. Les borocyclopropanes intermédiaires n’ont malheureusement pas pu être isolés par manque de stabilité.

Les cyclopropyl boronates peuvent être obtenus en utilisant une source plus stable de bore, telle que i-PrOBpin qui permet d’obtenir directement l’ester boronique de pinacol, ou B(OMe)3 ou B(Oi-Pr)3 qui permettent d’obtenirl’acide boronique libre après hydrolyse acide

(éq 25).318,319

3.3.3.2.3 Borylation de cyclopropanes par métallation dirigée

Une stratégie de synthèse similaire à l’échange halogène-métal a été employée par les groupes des Prs. Snieckus et Kananovich qui ont rapporté en 2019 une réaction de métallation dirigée de cyclopropylamides (Schéma 35).320 _{Le groupement amide sert de groupement}

régiosélectivité, les positions 2 et 3 pouvant être atteintes sélectivement. Cette méthodologie a également été appliquée à la formation de liaisons C-C, C-Si, C-I et C-S.

Schéma 35. Métallation dirigée de cyclopropylamides

3.3.3.2.4 Borylation de cyclopropanes par fonctionnalisation de liaisons C-H

L’activation et la fonctionnalisation de liaisons C-H est une méthodologie attractive pour la synthèse de borocyclopropanes. Le premier exemple de borylation de cyclopropanes par fonctionnalisation de liaisons C-H a été publié par le groupe du Pr. Hartwig en 2013 (éq 26).321

Dans la méthodologie développée, un complexe d’iridium est utilisé en tant que catalyseur en présence d’un ligand de type phénanthroline et de bis(pinacolato)dibore. La réaction se produit sélectivement sur une des liaisons C-H cyclopropaniques et non sur les liaisons C-H méthyliques présentes dans certains exemples. Il a été montré que la diastéréosélectivité était dépendante de la taille du substituant porté par le cyclopropane alors que les rendements dépendaient des propriétés électroniques de ce dernier. Dans tous les cas, le borocyclopropane trans est obtenu de façon majoritaire.

Le groupe du Pr. Sawamura, quant à lui, a étudié la réaction de borylation de cyclopropanes comportant un groupement azoté tel qu’un hétérocycle, une oxime ou un amide (éq 27).322 _{Ce dernier sert de groupement directeur afin d’obtenir les borocyclopropanes cis,}

contrairement à la méthodologie développée par le groupe du Pr. Hartwig. Une autre particularité de cette réaction est l’utilisation d’un ligand de type monophosphine supporté sur de la silice.

Les groupes des Prs. Itami et Yamaguchi se sont basés sur une stratégie similaire pour le développement d’une réaction tandem de borylation/arylation (éq 28).323 _{Dans ce cas-ci, le}

groupement pivaloyle s’est avéré être le seul groupement directeur permettant d’obtenir le produit désiré avec un bon rendement. Le cyclopropane obtenu a pu être isolé avec 62% de rendement ou directement engagé dans une réaction de couplage croisé de Suzuki-Miyaura avec le 1-bromo-4-iodobenzène afin d’obtenir le cyclopropane arylé correspondant avec 35% de rendement sur deux étapes.

En 2016, le groupe du Pr. Yu a développé une réaction de borylation de liaisons C-H catalysée par un complexe de palladium en présence d’un ligand de type quinoléine (éq 29).324

Le choix de ce dernier s’est avéré crucial afin d’accélérer l’activation de la liaison C-H et d’éviter la décomposition des produits borylés par réaction de transmétallation avec le catalyseur de palladium. Cette méthodologie permet d’obtenir les borocyclopropanes désirés de manière diastéréosélective avec des rendements moyens.

Un an plus tard, les conditions ont pu être adaptées à la synthèse énantiosélective d’un borocyclopropane en utilisant un ligand chiral de type oxazoline (Schéma 36).325 _{Le produit}

désiré a pu être synthétisé avec une excellente énantiosélectivité de 95,5%. Malheureusement, le rendement obtenu est faible dû à la formation d’un produit secondaire d’ouverture diborylé.

Schéma 36. Borylation énantiosélective d’un cyclopropane par activation d’une liaison C-H

3.3.3.2.5 Décarboxylation borylatante de cyclopropanes

En 2017, le groupe du Pr. Baran a développé une méthodologie de décarboxylation borylante catalysée par un complexe de nickel en présence d’un ligand de type bipyridine (Schéma 37).326 _{Celle-ci permet l’obtention d’un ester boronique à partir d’un acide}

carboxylique par décarboxylation de ce dernier ayant été préalablement activé sous forme d’un ester de N-hydroxyphthalimide (NHPI), suivie d’une borylation à l’aide d’un complexe formé à partir de bis(pinacolato)dibore et de méthyl lithium. La réaction a pu être appliquée à un grand nombre de substrats comportant un acide carboxylique primaire, secondaire ou tertiaire.

Schéma 37. Décarboxylation borylante développée par le groupe du Pr. Baran

Parmi l’exemplification faite, deux borocyclopropanes ont été synthétisés. Dans le cas du dérivé de styrène, l’ester de tétrachloro-N-hydroxyphthalimide (TCNHPI), plus réactif que le NHPI, a dû être utilisé. Le produit désiré a été obtenu avec un rendement faible mais une excellente diastéréosélectivité, conservée lors de la réaction. L’utilisation d’un acide carboxylique tertiaire permet de stabiliser l’intermédiaire réactionnel : le borocyclopropane correspondant a pu être obtenu avec un rendement de 59%.

Un mois après, le groupe du Pr. Aggarwal a également publié une méthodologie de décarboxylation borylante (éq 30).327 _{La réaction se base sur l’activation de l’acide carboxylique}

sous la forme d’un NHPI mais se fait dans des conditions photochimiques et non par catalyse en présence d’un métal de transition. Aucun catalyseur n’est nécessaire, l’espèce photochimiquement active étant formée par complexation entre le bis-(cathécolato)dibore et le diméthylacétamide utilisé en tant que solvant. L’ester boronique de cathécol, peu stable, est transestérifié in situ pour former l’ester boronique de pinacol qui est alors isolé. Trois cyclopropanes ont pu être synthétisés par cette méthode avec de bons à excellents rendements. De plus, la réaction est énantiospécifique.