Utilisation d’un précurseur de ruthénium(II)

1. Optimisations

Nous avons choisi le 1-phényléthanol 124 comme substrat pour les optimisations et cet alcool a été engagé dans les conditions réactionnelles optimisées précédemment pour l’hydroarylation de cétones aromatique et utilisant un précurseur de ruthénium(II) dans le dioxane, i.e. en présence de 2,5% de [RuCl2(p-cym)]2, de 30% de formiate de sodium et de

15% de tris(4-trifluorométhylphényl)phosphane à une température de 100°C (Schéma D-55).

Schéma D-55 : Réaction tandem oxydation/hydroarylation dans le dioxane

Bien que modeste, ce résultat est très encourageant puisqu’il valide notre concept. Dans ces conditions, nous avons en effet pu obtenir les produits d’hydroarylation 125 et 126 avec une conversion de 3 et 34% respectivement, accompagnés de 14% du produit 127 qui est formé par transalcoxylation de l’alcool de départ 124 sur le triéthoxyvinylsilane 13. Le rapport 3/34, correspondant à la proportion mono/disubstitué, montre que l’hydroarylation est efficace dans ces conditions et que l’étape qui limite la conversion semble être l’oxydation de l’alcool 124 en cétone correspondante. La formation du sous-produit 127 peut également s’expliquer par l’oxydation lente qui permet à cet alcool de réagir avec le triéthoxyvinylsilane

13. Il apparaît donc crucial de favoriser cette étape d’oxydation pour améliorer la formation

des produits d’hydroarylation.

Nous avons donc envisagé d’utiliser un cosolvant, l’acétone, dont l’aptitude à jouer le rôle d’accepteur d’hydrures avait pu être observée dans l’hydroarylation de cétones aromatiques en milieu protique (Partie B.III, p.86).147 _{Un essai dans les conditions} réactionnelles précédentes, mais utilisant un mélange dioxane/acétone 1:1 comme solvant, a alors été réalisé (entrée 1, Tableau D-3). La concentration en alcool étant de 1M, ceci correspond à 6,7 éq d’acétone par rapport à l’alcool. Cette stratégie s’est révélée payante et nous avons pu observer avec satisfaction que dans ces conditions la conversion en produits d’hydroarylation est nettement augmentée (de 37 à 67%) et la formation du sous-produit 127 diminuée (de 14 à 10%). Nous avons par la suite cherché à modifier divers paramètres pour améliorer ces résultats (entrées 2-4, Tableau D-3).

127 126

125 13

Partie D. Réactions tandem impliquant l’oxydation in situ d’alcools

182

Tableau D-3 : Optimisation des conditions réactionnelles pour l’alkylation du 1-phényléthanol 124[a]

Entrée % [Ru] % HCO2Na

Conv. (%) 125 + 126 125/126 Conv. (%) 127 Rdt (%)[b] (125 + 126) 1 5 30 67 42/58 10 - 2 5 130 82 57/43 12 47 3 10 60 94 22/78 4 56 4[c] 5 30 84 95/5 0 62

[a] _{Réactions conduites sur 1 mmol d’alcool 124 avec 3 mmol de triéthoxyvinylsilane 13 en présence de}

[RuCl2(p-cym)]2, de formiate de sodium et de 3éq/Ru de P(4-CF3C6H4)3 à 100°C dans un mélange

dioxane/acétone 1:1 pendant 20h. Les proportions des produits obtenus sont déterminées par CPG.

[b]

Rendements en produit isolé. [c] Le silane 13 est ajouté après 15h à 100°C, puis le milieu réactionnel est agité 8h à 100°C.

Il avait été montré par Bäckvall que l’oxydation d’alcools par transfert d’hydrures était accélérée par l’utilisation d’une quantité catalytique de base.329 _{Dans nos conditions, le} formiate de sodium peut jouer le rôle de base mais il est également consommé pour générer l’espèce catalytique active (Partie B.III, p.86). En introduisant un excès de formiate de sodium (entrée 2), la conversion en produits d’hydroarylation a pu atteindre 82%, mais 12% du silane 127 sont également formés. Lorsque le taux catalytique est doublé (10% de ruthénium), la conversion est de 98% dont seulement 4% de produit de transalcoxylation (entrée 3). L’ajout du silane après 15h de réaction à 100°C, pour favoriser l’oxydation de l’alcool plutôt que la formation de 127, permet d’obtenir 84% de conversion en produits d’hydroarylation 125 et 126 et d’éliminer la formation du produit 127 (entrée 4). Bien que ces derniers résultats soient encourageants, ils ne sont pas entièrement satisfaisants d’un point de vue pratique (excès de base, taux catalytique élevé ou réaction séquentielle nécessitant d’ajouter un réactif au cours de la réaction). De plus, les rendements isolés après purification des bruts réactionnels se sont révélés très différents des conversions mesurées par CPG, ce qui signifie que les proportions de réactif 124 et du sous-produit 127 ont été sous-estimées en CPG.

Afin de s’affranchir des problèmes liés à la réaction parasite de transalcoxylation, nous avons choisi de conduire la réaction avec le tri(isopropoxy)vinylsilane 128 dans lequel l’atome de silicium est stériquement encombré par les groupes isopropoxy. Lorsque ce silane est engagé avec le 1-phényléthanol 124 en présence de 2,5% de [RuCl2(p-cym)]2, de 30% de

formiate de sodium et de 15% de tris(4-trifluorométhylphényl)phosphane dans un mélange dioxane/acétone 1:1 à 100°C pendant 20h, les produits d’hydroarylation 129 et 130 sont

329

G.-Z. Wang, J.-E. Bäckvall, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1992, 337.

125 (R = H)

126 (R = CH2CH2Si(OEt)3

127 13

Partie D. Réactions tandem impliquant l’oxydation in situ d’alcools

183 obtenus avec une conversion totale et un rendement isolé de 92%, le produit de transalcoxylation n’étant pas formé (Schéma D-56).

OH + Si(Oi-Pr)3 [RuCl2(p-cym)]22,5% HCO2Na 30% P(4-CF3C6H4)315% dioxane/acétone 1:1 (1M), 100°C, 20h 3 éq O O Si(Oi-Pr)3 Si(Oi-Pr)3 (i-PrO)3Si + 92% mono/di = 38/62

Schéma D-56 : Utilisation du tri(isopropoxy)vinylsilane dans la réaction tandem oxydation/hydroarylation

Nous avons donc pu mettre au point des conditions réactionnelles efficaces permettant d’éliminer le sous-produit de transalcoxylation de l’alcool sur le vinylsilane. De plus, il s’avère que les conditions précédemment décrites pour l’hydroarylation sont bien adaptées pour cette réaction tandem, en utilisant l’acétone comme co-solvant.

2. Applications

Ces conditions ont pu être appliquées à l’hydroarylation du silane 128 par divers 2-aryléthanols substitués (entrées 1-2, Tableau D-4) ainsi qu’à l’hydroarylation du triéthylsilane à partir du 1-phényléthanol 124 (entrée 3). Dans tous les cas, les produits sont obtenus avec de très bons rendements allant de 79 à 99% et le produit majoritaire est le produit de dialkylation, sauf dans le cas du triéthylvinylsilane.

Tableau D-4 : Extension de la réaction d’oxydation/hydroarylation à divers substrats[a]

Entrée Alcool Silane Rdt (%)[b] Mono/di[c]

1 99 48/52

2 82 10/90

3 79 90/10

[a]

Réactions conduites sur 1 mmol d’alcool avec 3 mmol de vinylsilane 128 en présence de 2,5% de [RuCl2(p-cym)]2, de 30% de formiate de sodium et de 15% de P(4-CF3C6H4)3 à 100°C

dans un mélange dioxane/acétone 1:1 pendant 20h. [b] Rendements en produit isolé.

[c] _{Déterminé par RMN.}

En parallèle de ces applications mettant en jeu le précurseurs de ruthénium(II), avait été menée l’étude de l’utilisation du précurseur RuCl3.xH2O pour l’hydroarylation de cétones

aromatiques (Partie B.IV, p.92). Nous nous sommes donc intéressés à ce précurseur pour poursuivre l’étude de la réaction tandem oxydation/hydroarylation.

130 129

128 124

Partie D. Réactions tandem impliquant l’oxydation in situ d’alcools

184