Optimisation de la séquence réactionnelle

Les premiers essais ont montré que la réaction est plus efficace dans le HFIP donc il a été question d’étudier uniquement l’influence de l’acide et des conditions de température sur l’efficacité de la réaction (tableau 9).

Tableau 9 : Influence de la quantité de FeCl3 sur la réaction

Entrée x éq y éq Conditions Rendement 33a

1 2 5 t.a., 17h 51%

2 0,5 5 t.a., 17h 21%

3 0,5 5 45°C, 17h 50%

4 0,5 1,4 45°C, 17h 38%

5 0,2 5 45°C, 17h 32%

Dans les conditions classiques mettant en jeu 2 équivalents de FeCl3 et 5 équivalents d’eau à

température ambiante pendant 17h, le produit est isolé avec 51% de rendement (entrée 1). En

travaillant avec 0,5 équivalent de FeCl₃, le rendement chute à 21% (entrée 2). En revanche, en

conservant cette quantité mais en augmentant la température de réaction, le produit est isolé avec un rendement de 50% (entrée 3). Ce résultat est particulièrement intéressant puisqu’il

montre que la réaction peut être conduite avec une quantité catalytique de FeCl₃. Nous avons

ensuite essayé de diminuer la quantité d’eau mais le produit est obtenu avec un rendement plus faible de 38% (entrée 4). Finalement, un dernier essai impliquant 0,2 équivalent d’acide de Lewis a été réalisé mais le rendement reste toujours faible (32%, entrée 5).

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Nous avons ensuite voulu tester l’influence d’un acide de Brønsted sur la réaction en travaillant avec l’acide chlorhydrique à 37%. Dans ce cas, la réaction est réalisée sans ajout d’eau supplémentaire (tableau 10).

Tableau 10 : Influence de la quantité d’acide chlorhydriquesur la réaction

Entrée x éq Conditions Rendement 33a

1 2 t.a., 17h 33%

2 1 t.a., 17h 26%

3 1 45°C, 17h 13%

4 0,5 t.a., 17h 11%

5 0,5 45°C, 17h < 5%

Lorsque la réaction est réalisée avec deux équivalents de HCl à 37%, le produit est isolé avec 33% de rendement (entrée 1). Une diminution de moitié de la quantité d’acide n’a pour effet que de diminuer le rendement, même à température plus élevée (entrées 2 et 3). En travaillant avec une quantité catalytique de HCl à 37%, les rendements chutent drastiquement, passant de 33% à 11 ou <5% (entrées 4 et 5).

Les conditions réactionnelles permettant d’obtenir les meilleurs résultats sont donc les suivantes :

• Dans le cas de FeCl₃ : 2 équivalents à température ambiante ou 0,5 équivalent à 45°C

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2. Etude du champ d’application de la réaction a- Synthèse des substrats

Afin d’engager des imines α,β insaturées diversement substituées dans la réaction, deux voix de synthèse ont été utilisées. Les composés possédant des substituants sur le noyau aromatique de la partie benzylidène sont obtenus à partir de la benzofuran-3-one et des benzaldéhydes substitués correspondants (schéma 120).

Pour introduite des substituants sur le cycle aromatique du motif dihydrobenzofurane, une synthèse de plusieurs étapes doit être effectuée car il n’existe pas de benzofurane-3-ones substituées et commerciales (schéma 123).

La première étape est une addition du phénylacétylénure sur les hydroxybenzaldéhydes

commerciaux pour former les alcools propargyliques 34b-j. Ils sont ensuite utilisés

directement dans la deuxième étape de réaction qui consiste à oxyder la fonction alcool en

présence de MnO₂ pour former les cétones propargyliques correspondantes. Les rendements

sur les deux étapes varient entre 61 et 82% pour les aurones 35c, 35d, 35h et 35i. Les autres

cétones ont pu être engagées directement dans la troisième étape sans purification. Cette étape suivante est une réaction d’annélation qui s’effectue dans des conditions douces en présence de tributylphosphine dans l’éthanol absolu à température ambiante pendant 30 min.113 Les aurones sont obtenues avec de bons rendements, entre 23 et 66% sur les 3 étapes ou entre 31

et 59% pour les composés 36c, 36d, 36h et 36i. Finalement, les aurones sont converties en

imines correspondantes en présence de tosylamine et de TiCl₄ au reflux du toluène pendant

17h. Les azadiènes 31b-j sont obtenus avec des rendements entre 18 et 67%.

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Schéma 123 : Synthèse des substrats 31b-j

b- Etude du champ d’application de la réaction

En étudiant le champ d’application de la réaction, nous avons constaté que les substrats et les produits étaient très sensibles aux conditions réactionnelles. Nous avons dû tester plusieurs conditions pour chaque exemple :

- Conditions A : 2 équivalents de FeCl3, 5 équivalents d’eau, température ambiante - Conditions B : 0,5 équivalent de FeCl₃, 5 équivalents d’eau, 45°C

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Schéma 124 : Etude du champ d’application de la réaction

Nous avons tout d’abord fait varier la nature des groupements R¹ portés par l’hétérocycle (schéma 124). Lorsque les substrats sont substitués en position 7, les produits correspondants

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sont obtenus avec des rendements moyens à bons entre 29 et 57% dans les conditions B

(composés 33b à 33d). Dans le cas du composé 33e substitué par un méthyle en position 7,

aucune des trois conditions n’a permis d’isoler le produit car ce dernier se dégrade trop rapidement. Dans le cas d’une substitution en position 6, seules les conditions C ont permis d’obtenir les produits 33f et 33g avec 36 et 53% de rendement respectivement. Les composés substitués en position 5 par un méthyle, chlore ou brome n’ont pas pu être obtenus car ils se

sont dégradés dans le milieu (composés 33h à 33j).

Le groupement tosyle porté par l’azadiène a ensuite été remplacé par un groupement nosyle,

le produit correspondant 33k est obtenu avec 35% de rendement dans les conditions B. Dans

les autres conditions, il se dégrade.

Les diénals 12b et 12c ont ensuite été testés dans la réaction pour conduire aux composés 33l

et 33m avec 37 et 42% de rendement dans les conditions A. Les autres conditions n’ont pas été testées.

Nous avons ensuite fait varier la nature des groupements R² portés par le cycle aromatique du

groupement benzylidène. Le composé 33n substitué par un chlore en para est obtenu avec

53% de rendement. Avec une substitution en ortho par un atome de brome ou de chlore, les produits sont isolés avec 22 et 39% de rendement respectivement. Enfin, lorsqu’un atome de

chlore se trouve en position méta sur le substrat, le produit 33q correspondant est obtenu avec

46% de rendement sous la forme de deux régioisomères. Les conditions A sont celles ayant permis d’obtenir les meilleurs rendements.

Etonnement, lorsque les substrats sont substitués en para par un groupement alkyle, les hexacycles formés sont obtenus sous la forme d’un mélange de produits dans lequel le produit

majoritaire est celui attendu (schéma 125). Le second composé 33’ possède une structure

proche du composé majoritaire mais sa formation est assez inattendue. Les rendements et les

ratios varient en fonction des conditions employées. Les composés 33s et 33’s ont pu être

séparés par HPLC préparative et analysés par RMN.

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Schéma 125 : Etude du champ d’application de la réaction – Variation du groupement R²

3. Extension de la méthodologie à différentes imines α,β insaturées