L’équipe de Wang a étudié la réactivité de β-tosylamino α-diazoacétates d’éthyle issus
de l’addition du diazoacétate d’éthyle sur des imines C-aromatiques N-tosylées.
123Lorsque le
diazoester 295a a été traité par différents catalyseurs ou irradié par de la lumière visible, trois
énamino-esters 296a-298a ont été obtenus dans des proportions différentes selon les
conditions de la réaction (Schéma 118, Tableau 13). Dans tous les cas, la transformation a été
très efficace avec des rendements globaux variant de 81 à 98%. L’énamine 296a de
configuration E et l’énamine 297a de configuration Z sont issues d’une migration 1,2 du
groupement phényle tandis que l’énamine 298a est le résultat d’une migration 1,2 d’hydrure.
L’énamine 296a a été obtenue très majoritairement lorsque le tétra-acétate de dirhodium a été
employé comme catalyseur (296a:297a:298a = 91:4:5). Deux autres catalyseurs au rhodium
ont également été testés (Tableau 13, entrées 2 et 3) et les résultats montrent que la
chimiosélectivité de la réaction dépend de la nature des ligands du catalyseur. Ainsi, avec un
ligand électroattracteur, tel que le trifluoro-acétate, la proportion d’énamine 298a s’élève de
manière remarquable (296a:297a:298a = 57:4:39). En présence des complexes de cuivre, la
migration 1,2 du groupement phényle prédomine (Tableau 13, entrées 4 à 6) alors qu’en
présence du benzoate d’argent et de la triéthylamine (Tableau 13, entrée 7) la migration
d’hydrure est plus importante. Dans les conditions photochimiques (Tableau 13, entrée 8) les
produits de migration 1,2 du groupement phényle 296a et 297a sont prépondérants mais sans
aucune sélectivité.
Schéma 118
Entrée Catalyseur Conditions Proportion (%) Rendement (%)
296a 297a 298a
1 Rh
2(OAc)
4CH
2Cl
2, 0 °C 91 4 5 98
2 Rh
2(acam)
4CH
2Cl
2, 0 °C 85 6 9 95
3 Rh
2(O
2CCF
3)
4CH
2Cl
2, 0 °C 57 4 39 97
4 Cu(acac)
4CH
2Cl
2, t.a. 56 32 12 91
5 Cu(hfacac)
4CH
2Cl
2, t.a. 38 44 18 94
6 Cu(CH
3CN)
4PF
6CH
2Cl
2, t.a. 64 7 29 89
7 AgOBz Et
3N, THF, reflux 23 10 67 81
8 − h > 300 nm, Benzène, t.a. 42 40 18 94
Tableau 13
La même équipe a aussi évalué la réactivité de β-tosylamino α-diazoacétate d’éthyles
en présence de l’acide p-toluènesulfonique (Schéma 119, Tableau 14).
149Seuls les produits
provenant d’une migration 1,2 du groupement aryle ont été formés mais dans ce cas les
énamines de configuration Z sont obtenues préférentiellement, voire exclusivement. Dans le
mécanisme proposé par les auteurs, une protonation de l’atome de carbone lié à la fonction
diazo conduirait initialement à l’intermédiaire II. Il y aurait ensuite la migration du
groupement aryle avec expulsion du diazote et formation de l’ion phénylium III, qui
évoluerait vers l’intermédiaire cationique IV. Enfin, les énamines seraient formées en
régénérant un proton.
Schéma 119
149
Entrée Substrat 295 296:297 Rendement (%)
1 a: Ar = Ph 29:71 89
2 b: Ar = 4-MeOC
6H
438:62 90
3 c: Ar = 4-PhC
6H
422:78 95
4 d : Ar = 4-FC
6H
4> 5:95 87
Tableau 14
Dans la continuité de ses travaux, le groupe de Wang a aussi étudié la réactivité de
β-trichlorométhylcarbonylamino α-diazoacétates d’éthyle 299a-e aliphatiques.
150Traités par
le tétra-acétate de dirhodium dans le dichlorométhane à 0 °C ou dans le benzène à 80 °C
(Schéma 120, Tableau 15) ces derniers ont été transformés en énaminoesters 300 ou en amino
cyclopentanes 301. A partir de diazoesters 299a et 299b seuls les produits de migration
d’hydrure ont été isolés (Tableau 15, entrées 1 et 2). Lorsque les chaînes alkyle sont plus
longues l’insertion du carbénoïde intermédiaire dans une liaison C-H est majoritaire voire
exclusive (Tableau 15, entrées 3,4 et 6). Les réactions réalisées à plus haute température ont
été moins sélectives et les produits 300 et 301 ont été formés en proportion égale.
Schéma 120
Entrée Substrat 299 Conditions 300:301 Rendement (%)
1 a : R = CH
2CH
3CH
2Cl
2, 0 °C 100:0 68
2 b : R = (CH
2)
2CH
3CH
2Cl
2, 0 °C 100:0 73
3 c : R = (CH
2)
3CH
3CH
2Cl
2, 0 °C 0:100 41*
4 d : R = (CH
2)
5CH
3CH
2Cl
2, 0 °C 12:88 89
5 d : R = (CH
2)
5CH
3Benzène, 80 °C 50:50 87
6 e : R = (CH
2)
10CH
3CH
2Cl
2, 0 °C 16:84 94
7 e : R = (CH
2)
10CH
3Benzène, 80 °C 50:50 99
*50% de diazoester de départ récupéré.
Tableau 15
Dans les cas des β-amino α-diazoesters cycliques, les réactions d’expansion de cycle
et les migrations d’hydrure sont les deux transformations les plus souvent observées en
présence d’un catalyseur métallique ou par chauffage.
En 1986, le groupe de Sha a montré que le β-amino α-diazoacétate d’éthyle 302, en
présence d’une quantité catalytique de tétra-acétate de dirhodium, se transforme en
150
isoquinoléine 304 avec un rendement de 66%.
151Les auteurs ont suggéré le passage par
l’aziridine 303 (par insertion de carbénoïde dans la liaison N-H) qui se réarrangerait par la
suite en isoquinoléine (Schéma 121). Ceci revient à une migration 1,2 de l’atome d’azote de
l’isoindoline de départ. Les isoquinoléines diversement substituées 305, 306 et 307 ont
également été obtenues par expansion de cycle azoté (rendements variant de 37 à 62%).
Schéma 121
D’autres expansions de cycle métallo-catalysées ont été récemment décrites par
l’équipe de Zhou à partir de β-amino α-diazoacétates d’éthyle dérivés d’isoquinoléines
N-arylées (Schéma 122).
127Selon le catalyseur choisi, l’iodure de cuivre ou le tétra-acétate de
dirhodium, les produits obtenus sont différents. En effet, en présence de l’iodure de cuivre la
formation des benzoazépines A est favorisée. Un mécanisme passant par l’aziridinium I suivi
d’un réarrangement conduirait à l’hétérocycle homologué A (migration 1,2 d’azote). Dans le
cas d’une catalyse par le tétra-acétate de dirhodium une migration 1,2 d’aryle serait à l’origine
de la formation des benzoazépines de type B via l’intermédiaire II. La catalyse par l’acétate
d’argent sur un substrat similaire conduit également à des benzodiazépines de type B.
152Schéma 122
151
Liu, J. M.; Young, J. J.; Li, Y. J.; Sha, C. K. J. Org. Chem.1986, 51, 1120-1123.
152
Si en partant d’isoquinoléines N-arylées des benzoazépines de type B (migration 1,2
d’aryle) ont été formées sélectivement par catalyse au rhodium (II) ce n’était plus le cas
lorsque des isoquinoléines N-benzylées ont été employées (Schéma 123).
128Dans ce cas, les
benzoazépines de type A et B ont été isolées dans des proportions différentes selon les
substituants sur le cycle aromatique de l’isoquinoléine. La présence d’un atome d’azote plus
nucléophile favoriserait la formation de l’intermédiaire aziridinium I précurseur des
benzoazépines de type A. Notons que si l’isoquinoléine porte des substituants électrodonneurs
tel que le méthoxy (241b) le produit provenant de l’intermédiaire phénylium II est majoritaire
(310:311 = 1:3,4). En revanche, si un substituant électroattracteur est présent (241c) c’est
plutôt l’attaque de l’atome d’azote sur le carbénoïde qui devient prédominante pour donner la
benzoazépine de type A (312:313 = 3,6:1).
Schéma 123
A l’inverse de ces expansions de cycle isoindolines et isoquinoléines, Herdeis et
collaborateurs ont décrit des réactions de migration d’hydrure très sélectives à partir de β
-(2-pipéridinyl) α-diazoesters.
153Par exemple lorsque les diazoesters 314a-b et 316 ont été traités
par une quantité catalytique de tétra-acétate de dirhodium dans le dichlorométhane
(Schéma 124), seules les énamines 315 et 317 résultant d’une migration d’hydrure ont été
isolées avec d’excellents rendements (97% et 84% respectivement). Aucun produit résultant
d’une expansion de cycle par migration 1,2 de l’atome d’azote n’a été détecté. De plus la
sélectivité est totale en faveur des isomères de configuration Z car ils sont stabilisés par une
liaison hydrogène entre la fonction amine et le carbonyle de l’ester.
153
(a) Herdeis, C.; Schiffer, T. Tetrahedron1996, 52, 14745-14756. (b) Herdeis, C.; Schiffer, T. Synthesis1997,
1405-1410. (c) Herdeis, C.; Telser, J. Eur. J. Org. Chem. 1999, 1407-1414. (d) Herdeis, C.; Schiffer, T.
Schéma 124
A partir du même type de β-diazoesters, une migration 1,2 d’hydrure a également été
observée sans catalyseur métallique, par chauffage à 100 °C dans le toluène
(Schéma 125).
153a,b,dSchéma 125
En 2006, l’équipe de Wang a observé une réaction d’expansion de cycle lorsque les
β-sulfonamido α-diazoacétates d’éthyle 232a-d ont été traités par le tétra-acétate de
dirhodium dans le dichlorométhane au reflux (Schéma 126).
124Ici la réaction d’expansion de
cycle provient de la migration 1,2 d’un atome de carbone du cycle et non pas de la migration
de l’atome d’azote car ce dernier est appauvri en électrons par le substituant tert-butyl
sulfonyle.
Schéma 126
Des travaux récents de l’équipe de Doyle illustrent élégamment le rôle du catalyseur
pour orienter la chimiosélectivité des réactions de migration 1,2 (Schéma 127, Tableau 16).
154A partir du composé diazo 325, qui peut subir en présence de complexes métalliques une
migration 1,2 soit C C, soit O C, soit N C, ces auteurs montrent que les catalyseurs rhodiés
favorisent généralement la migration C C pour former le produit 326 majoritairement, tandis
que les catalyseurs au cuivre [CuPF
6et Cu(OTf)
2] ou à l’argent (AgBF
4) favorisent la
migration N C pour former le produit 328 uniquement.
Schéma 127
Entrée Catalyseur Conditions Proportion (%) Rendements (%)
326 327 328
1 Rh
2(OAc)
4CH
2Cl
2, 40 °C, 3 h 58 25 17 90
2 Rh
2(tfa)
4CH
2Cl
2, 40 °C, 3 h 78 22 − 94
3 Rh
2(pfb)
4CH
2Cl
2, 40 °C, 3 h 71 29 − 91
4 Rh
2(cap)
4(CH
2Cl
2)
2, 80 °C, 3 h 78 9 13 93
5 Cu(OTf)
2CH
2Cl
2, t.a., 12 h − − 100 70
6 CuPF
6CH
2Cl
2, t.a., 12 h − − 100 86
7 AgBF
4CH
2Cl
2, t.a., 12 h − − 100 40
Tableau 16
Ainsi, selon la nature des composés de départ et selon les conditions de réaction, la
chimiosélectivité des réactions des β-amino α-diazoesters peut varier. Les produits
majoritaires résultent soit de la migration d’un groupe aryle ou alkyle, soit de la migration
d’un hydrure, ou encore de la migration de l’atome d’azote en α de la fonction diazo.
154