Précédents sur la cycloaddition-(4+1), la -élimination d’hydrure et la cycloaddition-

Quelques exemples de cycloaddition-(4+1) formelles entre des alkoxycarbènes de chrome et différents diènes carbonés ont été rapportés.53 L’obtention de produits de cycloaddition-(4+1) est, dans certains cas, limitée par la spécificité structurelle des partenaires (alkoxycarbène et diène), limitant ainsi l’utilité

d’une telle réaction.25a,73 La réaction entre un diène neutre et un alkoxy(vinyl)carbène de chrome mène à une certaine quantité de produits de cycloaddition-(4+1). Ceux-ci sont cependant minoritaires, comparativement au produit majoritaire qui correspond à une cycloaddition-(3+2).74 Finalement la réaction entre des alkoxycarbènes de chrome et des diènes pauvres en électrons donne lieu à une quantité mineure de produits de cycloaddition-(4+1), les produits majeurs étant les vinylcyclopropanes provenant d’une cycloaddition-(2+1).75

Un seul exemple de cycloaddition-(4+1) impliquant un aminocarbène de chrome a été rapporté. Le groupe d’Hegedus a en effet été en mesure d’obtenir 34% du cyclopentène 1-57 à partir de l’aminocarbène de chrome 1-55 et du sorbate de méthyle 1-56 (schéma 23).76 Le mécanisme proposé passe par une cycloaddition-(2+2) pour mener au métallacyclobutane 1-58, suivie d’une migration allylique de l’atome de chrome pour donner l’intermédiaire 1-59. Une élimination réductrice mène par la suite au produit final 1-57.

Schéma 23.

Un fait intéressant est qu’aucune trace de vinylcyclopropane n’a été observée comme produit de réaction. L’aminocarbène de chrome a été totalement sélectif pour le produit de cycloaddition-(4+1), contrairement à son analogue alkoxy qui mène principalement au vinylcyclopropane.

La réaction du même aminocarbène de chrome 1-55 avec un mélange du fumarate de diméthyle et du maléate de diméthyle (1-60) mène à l’énamine 1-61 avec un rendement de 66% (schéma 24). Ce produit provient de la -élimination d’un hydrure à partir de l’intermédiaire métallacyclobutane 1-62 obtenu après la cycloaddition-(2+2) initiale, tel que proposé au schéma 24. Si on implique une approche parallèle des liens C=Cr et C=C, la face d’attaque du carbène où le substituant NMe2 est du côté d’un H

(sur l’autre alcène) au lieu d’un CO2Me sera favorisée à la fois pour la réaction avec le fumarate de

diméthyle, ce qui mène à l’intermédiaire 1-62a et pour la réaction avec le maléate de diméthyle, ce qui mène à l’intermédiaire 1-62b. L’alignement des liens pour la -H-élimination (lien rouge C-H avec un

des deux liens bleus C-Cr) ne peut pas être syn-coplanaire (alignement idéal), mais un certain

recouvrement doit permettre à la -H-élimination d’avoir lieu. Deux possibilités de -H-élimination (par les deux liens bleus) existent pour chacun des intermédiaires 1-62a et 1-62b ce qui peut mener aux intermédiaires 1-63, 1-63a et 1-63c. Ces derniers sont vraisemblablement en équilibre et peuvent aussi passer par 1-63b. L’intermédiaire 1-63, possiblement le plus stable, dû à sa géométrie d’alcène E, à une minimisation de l’encombrement stérique entre le CrH(CO)4 et le NMe2 et à une stabilisation par

résonance du carbamate vinylogue, subit une élimination réductrice pour former l’énamine 1-61. Ce type de réaction (-H-élimination) est aussi observé, de manière secondaire seulement,76 lors de la cyclopropanation d’alkoxycarbènes de chrome avec des alcènes électron-pauvres.77 Aucun produit de cyclopropanation n’a été observé lors de la réaction avec l’aminocarbène de chrome 1-55.

Un autre exemple de -élimination d’un hydrure est présenté au schéma 25. La réaction entre l’aminocarbène de chrome 1-64 avec la vinyl(phényl)sulfone donne 10% du produit 1-65 où l’alcène n’est pas conjugué avec l’atome d’azote cette fois. Cette réaction implique encore une fois la - élimination d’un hydrure à partir de l’intermédiaire 1-66, suivie d’une élimination réductrice pour mener au produit final 1-65.78

Schéma 25.

Les aminocarbènes de chrome peuvent effectuer une réaction de cyclopropanation dans des circonstances spécifiques. Hegedus a rapporté différentes cyclopropanations intramoléculaires à partir d’alkoxycarbènes de chrome liés à un alcène par une chaîne carbonée.79 Un des exemples présentés concernait l’utilisation de l’aminocarbène de chrome 1-68 qui a mené au cyclopropane 1-70 avec un rendement de 61% (schéma 26). L’intermédiaire 1-72 est d’abord formé, suite à la cycloaddition-(2+2) intramoléculaire. Contrairement aux autres exemples présentés précédemment, l’intermédiaire 1-72 ne peut effectuer de migration allylique du métal ou de -élimination d’hydrure, ne laissant disponible qu’une élimination réductrice pour mener au cyclopropane 1-70. Un cyclopropane peut donc être obtenu à partir d’un aminocarbène de chrome si les autres chemins réactionnels normalement favorisés sont bloqués par la structure même du substrat.

Schéma 26.

Barluenga a été en mesure d’effectuer des cyclopropanations en utilisant des aminocarbènes de chrome substitués par un groupement ester tel que 1-76 (schéma 27).80 Ce carbène a d’abord été généré in-situ par la réaction de métathèse entre l’énamine 1-74 et l’alkoxycarbène de chrome 1-75. La cyclopropanation s’est ensuite produite avec un rendement global de 35%. Il est pensé que le groupement ester de l’aminocarbène 1-76 réduit la densité électronique sur le chrome, ce qui lui conférerait une réactivité plus proche de celle d’un alkoxycarbène.

Schéma 27.

Le groupe de recherche du Pr Claude Spino s’est intéressé aux aminocarbènes de chrome pour effectuer le développement de cycloadditions-(4+1). Ceux-ci avaient l’avantage d’être moins prompts à la cyclopropanation que leur analogue alkoxy, ce qui diminuait les risques de réactions secondaires. Un étudiant du groupe, Louis-Philippe D. Lefebvre, a été en mesure de développer une cycloaddition-(4+1) intramoléculaire entre un aminocarbène de chrome et un diène neutre (schéma 28).53 En effet, le chauffage de l’aminocarbène 1-78 à 111 °C permet de former 66% du cyclopentène 1-79 de jonction de cycle cis. Un aspect intéressant est que cette réaction permettait la formation d’un centre quaternaire totalement carboné, puisque le cycloadduit 1-81 a été majoritairement obtenu avec un rendement de 72% à 139 °C.

Schéma 28.

Finalement, l’ajout de PPh3 comme ligand a permis d’augmenter la vitesse de la réaction puisque le

même produit 1-81 a pu être formé avec un meilleur rendement de 85% et à plus basse température (111 °C).