Par voie organométallique

Benzocyclobutènes

Le premier exemple d’addition oxydante d’un métal de transition dans la liaison carbone-carbone du cycle tendu d’un benzocyclobutène a été décrit en 1973. Le complexe de platine(0) s’insère uniquement dans la liaison entre le carbonyle et l’aromatique (Schéma 92).153

Schéma 92

L’addition oxydante dans l’autre liaison a été observée par Liebeskind avec le complexe de cobalt ClCo(PPh3)3. De plus, le phthaléoylcobalt ainsi obtenu peut réagir avec un alcyne en présence de AgBF4 et conduire à l’extension de cycle en 1,4-naphtoquinone. Il s’agit du premier exemple d’extension de benzocyclobutène subséquente à l’addition d’un métal de transition dans le cycle tendu (Schéma 93).154

Schéma 93

Liebeskind a appliqué cette réaction en synthèse totale et a ainsi pu préparer la nanaomycine (Schéma 94).155

153 Evans, J. A.; Everitt, G. F.; Kemmitt, R. D. W.; Russell, D. R. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1973, 158-159.

154 Liebeskind, L. S.; Baysdon, S. L.; South, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7397-7398.

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Schéma 94

Avec le complexe de Wilkinson, analogue de ClCo(PPh3)3, l’addition oxydante du métal dans une benzocyclobutènedione ou une benzocyclobutènone est également possible mais donne un mélange des deux isomères. La sélectivité de l’addition oxydante du rhodium(I) dans le cycle tendu dépend du benzocyclobutène de départ. De plus, dans le cas de certains benzocyclobutènes, le ratio entre les deux isomères est grandement influencé par le temps de réaction (Schéma 95).156

Schéma 95

L’addition oxydante sélective directement suivie de l’extension de cycle à l’aide de rhodium a été décrite pour la première fois par Dong. La réaction intramoléculaire catalysée par le complexe dimèrique [RhCl(COD)]2 associé à un ligand de type diphosphine conduit à la formation d’un polycycle. Dans ces conditions, l’addition oxydante se fait exclusivement dans la liaison entre le carbonyle et l’aromatique. La valeur de l’angle de morsure du ligand diphosphine s’avère cruciale, et ainsi l’utilisation du ligand dppb évite toute réaction de décarboxylation tout en observant une haute conversion. Le ligand dppm conduit lui à une faible conversion (similaire à l’utilisation du catalyseur de Wilkinson) tandis que l’utilisation

156 Huffman, M. A.; Liebeskind, L. S.; Pennington, W. T. Organometallics 1990, 9, 2194-2196; Liebeskind, L. S.; Baysdon, S. L.; South, M. S.; Blount, J. F. J. Organomet. Chem. 1980, 202, C73-C76.

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du ligand dppe est associée à une dégradation du réactif de départ.157 Par la suite, la réaction a été étendue à sa version énantiosélective (Schéma 96).158

Schéma 96

Cyclobutènes

Les cyclobutènes sont les composés les plus proches des benzocyclobutènes. Kondo et Mitsudo en ont réalisé l’extension avec les complexes de ruthénium ou de rhodium [RuCl2(CO)3]2 et [RhCl(CO)2]2 pourla synthèse d’alcènylpyranones. Ces dernières sont des dimères du réactif de départ. La stéréochimie de l’alcène final dépend de la nature du métal. La sélectivité est totale en faveur du composé trans dans le cas du ruthénium et du composé cis pour le rhodium. Pour les deux métaux, l’addition oxydante dans le cycle tendu se fait dans la liaison entre le carbonyle et le carbone Csp3 (Schéma 97).159

Schéma 97

La réaction intermoléculaire entre la cyclobutènone et le norbornène en présence du catalyseur de rhodium [RhCl(CO)2]2 a pu être réalisée. Là encore, le cours de la réaction peut être contrôlé de manière extrêmement efficace. Sous atmosphère de monoxyde de carbone, la réaction conduit à la cyclohexènone après addition oxydante du métal dans le cycle tendu puis insertion du norbornène dans le métallacycle et enfin élimination réductrice. Sous atmosphère d’argon, la dernière étape d’élimination réductrice est précédée d’une décarbonylation conduisant in fine à un cyclopentène (Schéma 98).

157 Xu, T.; Dong, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7567-7571.

158 Xu, T.; Ko, H. M.; Savage, N. A.; Dong, G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20005-20008.

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Schéma 98

La réaction intramoléculaire, non pas avec un alcyne, mais avec un autre cycle tendu a été réalisée par Liebeskind à l’aide d’une quantité catalytique du catalyseur de Wilkinson. La double activation de la liaison carbone-carbone permet ainsi de passer d’une molécule avec deux cycles à quatre chaînons à une molécule possédant un cycle à huit chaînons (Schéma 99).160

Schéma 99

Le rhodium n’est pas le seul métal à pouvoir être utilisé pour réaliser la séquence addition oxydante/extension de cycle. En présence de nickel(0), l’extension de cyclobutènone avec un alcyne dissymétrique conduit au noyau benzènique correspondant, malheureusement sous la forme d’un mélange des deux régioisomères (Schéma 100).161

Schéma 100

Cyclobutane

L’addition oxydante de rhodium dans une liaison carbone-carbone entre un carbonyle et un carbone Csp3 d’une cyclobutanonea été démontrée avec succès par Murakami. Par la suite, l’insertion intramoléculaire de l’alcène dans le métallacycle puis l’élimination réductrice conduit au tricycle [6.5.6] (Schéma 101).

160 Huffman, M. A.; Liebeskind, L. S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4895-4896.

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Schéma 101

Comme cela a déjà pu être observé dans le cas des benzocyclobutènes, l’angle de morsure du ligand utilisé est primordial. Lorsque le lien entre les deux phosphines est plus long d’un carbone (par rapport à la dppp), l’addition oxydante se fait du côté du carbonyle. S’en suit une décarbonylation, l’élimination en β d’hydrogène puis l’élimination réductrice. Dans ce cas le produit obtenu est un diène. Lorsque le lien entre les deux phosphines est plus court d’un carbone (par rapport à la dppp), l’addition oxydante du rhodium se fait cette fois-ci entre les deux carbones Csp3. L’élimination de l’hydrogène en β est favorisée, suivie d’une élimination réductrice pour donner la cétone α,β-insaturée. Dans les deux cas l’alcène n’intervient pas dans la réaction empêchant toute cyclisation finale (Schéma 102).162 Ces résultats prouvent que la modulation des ligands sur un même métal permet de faire varier la nature du produit d’arrivée, tout en gardant de bons rendements.

Schéma 102

Il semble donc que la stratégie d’extension de cycle du type benzocyclobutène soit bien développée. Dans notre cas si nous voulons à long terme développer la synthèse de silastéroïdes en utilisant ce type de stratégie, il va falloir utiliser les analogues de ces benzocyclobutènes, à savoir les benzosilacyclobutènes, dont la synthèse et la réactivité (sélectivité de l’insertion) est beaucoup moins décrite.

87 B Extension de silacycles