Seconde génération de système catalytique : Optimisation

Après avoir exploré les possibilités ouvertes par notre nouvelle méthodologie pour les couplages entre les arylzinciques et les 1-bromo-2-arylacétylènes, nous nous sommes intéressés au cas des 1-bromo-2-alkylacétylènes. Le 1-bromooctyne a ainsi été mis en présence du bromure de para-anisylzinc, dans les conditions optimisées mises au point ci- dessus. Cependant, le système catalytique utilisant la triphénylphosphine comme ligand ne permet l’obtention de l’alcyne désirée qu’en faible rendement (Schéma 63).

Schéma 63: Couplage avec le 1-bromooctyne en présence de PPh3

Le couplage avec les 1-bromo-2-arylacétylènes ayant pu être réalisé également en utilisant la 1,10-phénanthroline comme ligand, cette méthodologie a été testée, et le couplage entre le phénylzincique et le 1-Bromooctyne a permis la formation du 1-Phényl-1-octyne, mais avec une proportion conséquente d’un sous-produit. L’analyse de la RMN 1H du brut réactionnel a

55 permis de déterminer qu’il s’agissait du produit d’arylzincation du phénylacétylène nouvellement formé (voir chapitre 2), dû à la présence dans le milieu d’un excès d’arylzincique. La réduction de cet excès au minimum a permis d’obtenir le 1-Phényl-1- octyne avec un très bon rendement (Schéma 64).

Schéma 64: Couplage entre le bromure de phénylzinc et le 1-Bromooctyne en présence de 1,10-Phenanthroline

Il avait été observé que la formation du zincique pouvait être réalisée à l’aide d’un complexe préformé de dibromo-(1,10-phénanthroline)cobalt (II) (CoBr2(phen)), moyennant quelques

aménagements dans les conditions réactionnelles pour tenir compte de la solubilité relativement faible de ce complexe dans le solvant de la réaction. L’utilisation de ce complexe préformé, stable à l’air, donnant exactement le même résultat que l’ajout du ligand après filtration, ces conditions ont été adoptées pour le couplage entre les arylzinciques et le 1- bromo-2-alkylacétylènes (Schéma 65).

56 D. Etendue de la réaction

1. Bromoalcynes portant un groupement alkyl

L’étendue de cette réaction a ensuite été étudiée (Tableau 5). En particulier, il a pu être établi que ce couplage fournit des résultats remarquablement similaires pour les arylzinciques électroniquement neutres ou enrichis en électrons, mais également pour les groupements mésomères attracteurs introduits en position meta (entrée 5).

La présence d’un groupement encombrant en position ortho ralentit considérablement la réaction (6h avant consommation complète du bromoalcyne, contre 1h30 à 2h dans le cas du phénylzincique), mais n’influence que peu le rendement (entrée 3). Cela semble indiquer que, dans ces nouvelles conditions réactionnelles, le bromoalcyne ne subit que très peu de décomposition. En effet, la vitesse de disparition du bromoalcyne semble intimement liée à la réactivité de l’arylzincique, ce qui peut être dû à la réactivité intrinsèque du bromoalcyne, a priori moindre lorsque celui-ci porte un substituant aliphatique qu’aromatique, mais il ne peut être exclut que le complexe utilisé se comporte différemment. Un groupement incluant des hétéroatomes en ortho sur l’arylzincique conduit à un rendement largement plus faible, sans pour autant rallonger le temps de réaction, pour des raisons qui restent mal comprises (entrées 4 et 5).

De nombreux groupes fonctionnels sensibles ont pu être introduits sur le bromoalcyne : nitrile (entrée 6), chlorure (entrée 7), silyloxy (entrée 8) ou acétate (entrée 9), ainsi qu’un phtalimide (entrée 10). Il est notable que le ligand phénanthroline permet d’éviter l’empoisonnement du catalyseur lorsqu’un groupe soufré est présent sur l’arylzincique (entrée 11), et le même exemple indique une grande tolérance vis-à-vis de l’encombrement stérique présent sur l’alcyne, le 1-bromo-2-cyclohexylacétylène réagissant de manière tout à fait similaire au 1-bromo-1-octyne.

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Entrée Produit Rendement

isolé (%) 1 90 2 88 3 82 4 65 5 48 6 85 7 93 8 96 9 67 10 88 11 91 12 88

Tableau 5: Couplage avec les 1-bromo-2-alkylalcynes

Finalement, les chloroalcynes peuvent être utilisées sans aucune perte de l’efficacité de la réaction (Schéma 66). Cependant, ces substrats ne sont pas aussi aisément accessibles que leurs analogues bromés : les gem-dichlorooléfines sont plus difficiles à former que les gem-

58 dibromooléfines, l’halogénation de l’alcyne terminal n’est pas possible avec le système nitrate d’argent/N-chlorosuccinimide, et la chloration de l’acétylure de lithium elle-même est plus difficile que dans le cas du brome ou de l’iode. Désireux de rester fidèles aux mêmes principes tant pour la synthèse des produits de départ que pour la synthèse des arylzincique, notamment le fait de ne pas utiliser de bases d’une force supérieure à celle de l’arylzincique, nous n’avons pas cherché à étudier plus avant la réaction des chloroalcynes.

Schéma 66: Couplage avec le 1-Chlorooctyne

2. Bromoalcynes portant un groupement aryl

Le système utilisant la phénanthroline comme ligand est particulièrement pratique : en effet, le complexe CoBr2(phen) est très simple à former, et semble stable à l’air (il ne perd pas de son activité catalytique après plusieurs mois de stockage sans précautions particulières). Le fait qu’il permette la synthèse de l’arylzincique et la filtration de la solution sans perte de rendement ou allongement de la durée de la réaction nous ont poussés à revisiter la réaction de couplage avec les bromoalcynes portant un groupe aromatique (Schéma 67, Tableau 6). Dans ce cas, les rendements obtenus avec les arylzinciques enrichis en électrons sont bons, mais inférieurs à ceux présentés précédemment dans le cas d’un groupement donneur mésomère (Méthoxy, entrée 1, à comparer avec l’entrée 1 du Tableau 3), ou comparables dans le cas d’un groupement donneur inductif donneur (Méthyle, entrée 2, à comparer avec l’entrée 2 du Tableau 4). La réaction avec les arylzinciques appauvris en électrons est cependant plus efficace, notamment dans le cas d’un 1-bromo-2-arylacétylène portant un groupement attracteur (entrée 3, à comparer avec l’entrée 4 du Tableau 4). Là encore, de nombreux groupes fonctionnels peuvent être introduits sur le bromoalcynes ou l’arylzincique : ester (entrées 3 et 4), sulfone (entrée 5), chlorure, nitrile (entrée 6), fluorure, pinacol-borane (entrée 7). Le couplage est également efficace dans le cas d’un bromoalcyne portant un groupement hétéroaromatique (entrée 8).

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Schéma 67: Couplage avec les 1-bromo-2-aryl-acétylènes catalysé par CoBr2(phen)

Entrée FG FG’ Produit Rendement

isolé (%) 1 4-MeO H 79 2 4-Me 4-MeO 80 3 4-F3C 4-MeO2C 95 4 4-EtO2C 4-OMe 90 5 4-MeO2S 2,3,5-Me3 92 6 4-Cl 4-CN 85 7 4-F 4-Bpin 88 8 4-F3C 3-pyridine 78

Tableau 6: Couplage avec les 1-bromo-2-aryl-acétylènes catalysé par CoBr2(phen)