IV. 2.1.2.4 Conclusion
IV.2.3 Tests catalytiques effectués sur le complexe 83
Le catalyseur 83 a été testé sur la réaction-type suivante :
B OH OH + O Br + 83 + K3PO4 DMF/eau 100°C O 1.2 eq 1 eq 3 eq
Figure IV-20 – Réaction-type utilisée pour réaliser les tests catalytiques avec 83
Les charges catalytiques utilisées ainsi que les rendements de réaction sont résumés dans le tableau IV.3. Les temps de réaction indiqués sont les temps nécessaires à l’observation de la disparition complète du 4-bromo-acétophénone.
Charge catalytique Temps de réaction Rendement isolé
1 % < 5 minutes 98 %
0.1 % 3 heures 95 %
0.01 % < 20 heures 97 %
Pas de complexe 24 heures Pas de réaction
Tableau IV-3 – Rendements et temps de la réaction de Suzuki-Miyaura catalysée par 83
Avec une charge catalytique de 1%, la réaction est quantitative en moins de 5 minutes. Lorsque l’on diminue cette charge à 0.1 % ou à 0.01%, le rendement de réaction est toujours excellent, et le temps de réaction passe respectivement à 3 et 20 heures. Une expérience menée sans le complexe de palladium a permis de vérifier qu’il a bien un effet catalytique.
Les rendements obtenus avec ce catalyseur sont excellents et les temps de réaction sont relativement courts par rapport à la charge catalytique. Ce complexe est donc un très bon catalyseur, mais donne tout de même de moins bons résultats que ceux obtenus par McGuinness et Cavell (100% conversion en 24hrs à 110° avec 0.001% de catalyseur sur la même réaction),44 ou par Nolan (85% de rendement en 1hr à 80° avec 0 .005% de catalyseur
avec un dérivé bromé très encombré),45 qui sont parmi les meilleurs catalyseurs carbéniques existants pour la réaction de Suzuki-Miyaura.
En revanche, le complexe 83 a également été testé pour la catalyse de dérivés chlorés mais sans succès. Après 24 heures de réaction, il ne se forme aucun produit de couplage. B OH OH + O Cl + 83 + K3PO4 DMF/eau 100°C 1.2 eq 1 eq 3 eq pas de réaction
Figure IV-21 – Tentative de couplage d’un dérivé chloré avec un acide boronique catalysé par 83
Le couplage d’un dioxazaborocane avec un dérivé bromé en présence de 1% de 83 a conduit à la formation du produit de couplage désiré, mais la réaction n’est pas quantitative (rendement 65%) même après 24 heures de réaction et en présence de CuI. Cette réaction est beaucoup plus lente avec les dioxazaborocanes qu’avec les acides boroniques correspondants, peut être parce que le complexe « ate » formé est plus encombré que celui de l’acide boronique correspondant et la transmétallation est alors plus difficile.
B + O Br + 83 + K3PO4 + CuI DMF/eau 100°C 1.2 eq 1 eq 3 eq O 65 % 0.1 eq NH O O
Figure IV-22 – Couplage d’un dioxazaborocane avec un dérivé bromé catalysé par 83
Enfin, le complexe 83 a également permis de réaliser des couplages de Suzuki- Miyaura, avec des acides boroniques et des dérivés bromés, sans utiliser de base.
B OH OH + O Br + 83 DMF/eau 100°C O 1.2 eq 1 eq R R R = H ou OMe R = H 96% R = OMe 85%
Figure IV-23 – Réaction de couplage d’un acide boronique avec un dérivé bromé catalysée par 83 sans utilisation d’une base
La réaction est déjà très avancée en 24 heures, et de très bons rendements ont pu être obtenus en moins de 48 heures avec, initialement, 1% de catalyseur. Au bout de 24 heures, on ajoute 1% de catalyseur et surtout un équivalent d’acide boronique, à cause de la dégradation possible de ces acides.
Il y a très peu d’exemples de couplages de Suzuki-Miyaura d’acides boroniques sans base. Les complexes permettant de réaliser ces couplages sans base, déjà évoqués dans la section I.2.2, comportent des ligands oxygénés sur le palladium, ou en tout cas ont une liaison Pd-O après l’étape d’addition oxydante.33, 34 Notre complexe ne contient pas de ligand oxygéné, mais contient, en revanche, des azotes chélatants. On peut donc envisager que le bore de l’acide boronique soit chélaté par un azote du triazole, permettant ainsi la formation du complexe « ate » et la transmétallation.
Notre complexe 83 est donc un très bon catalyseur pour la réaction de couplage de Suzuki-Miyaura, et permet d’obtenir d’excellents rendements de réaction avec des charges catalytiques relativement faibles et dans des temps assez courts. Ce catalyseur nous a également permis de réaliser des couplages sans utiliser de base, et constitue à notre connaissance le premier exemple de catalyse sans base sans la présence d’un oxygène sur le palladium. D’autres expériences devront être réalisées pour vérifier que cette méthode est généralisable. Les tests catalytiques en système biphasique solvant organique/solvant perfluoré et le recyclage du catalyseur n’ont malheureusement pu être réalisés par manque de temps. Il semble néanmoins peu probable que le recyclage s’avère très simple en système biphasique.
IV.2.4 Conclusion
Grâce à une cycloaddition 1,3-dipolaire, nous avons pu synthétiser en trois étapes avec de très bons rendements des imidazoliums porteurs d’un ou deux bras fluorés. Ces carbènes ont alors pu être employés comme ligands pour la synthèse de complexes de palladium fluorés, qui se sont révélés assez peu solubles. Ces derniers ont été obtenus avec de bons rendements, et l’un d’eux a été utilisé pour des tests catalytiques dans la réaction de couplage de Suzuki-Miyaura. Le composé 83 utilisé pour ces tests, s’est révélé être un très bon catalyseur pour cette réaction, permettant d’obtenir rapidement d’excellents rendements de réaction avec une faible quantité de catalyseur. Nous avons également pu réaliser des couplages sans utiliser de base, probablement grâce à la contribution des azotes du triazole lors de l’étape de transmétallation. D’autres expériences devront être menées pour vérifier cette contribution éventuelle ainsi que la généralité de cette réaction, qui n’a pour l’instant été réalisée qu’avec deux acides boroniques. Il nous faudra également tester ce catalyseur en système solvant organique/solvant perfluoré et vérifier que la récupération du complexe dans le solvant perfluoré est possible et se fait avec une bonne sélectivité.