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FUNDP Faculté des Sciences Département de Chimie Laboratoire de Chimie des Maté

FUNDP Faculté des Sciences Département de Chimie Laboratoire de Chimie des Matériaux Organiques LES ALCENYLBORANES HETEROSUBSTITUES : SYNTHESES ET TRANSFORMATIONS. Dissertation présentée par Emerance BIETLOT en vue de l'obtention du grade de Docteur en Sciences 2006 Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix Facultés de Sciences Rue de Bruxelles, 61, B-5000 Namur, Belgique Les alcénylboranes hétérosubstitués : Synthèses et transformations. 2006 Emerance Bietlot Résumé : La synthèse d’oléfines et plus précisément de vinylchalcogénures di- ou trisubstitués sous contrôle régio- et stéréosélectif constitue l’objectif de ce travail. La stratégie adoptée consiste à utiliser des dérivés acétyléniques comme précurseurs, et des alcénylboranes comme intermédiaires réactionnels. Deux voies synthétiques distinctes ont été sélectionnées : l’hydroboration de 1-chalcogéno-1-alcynes (préparation d’alcénylboranes α-chalcogénés) et le réarrangement de sels d’alcynyltriorganylborates induit par des électrophiles chalcogénés (préparation d’alcénylboranes β-chalcogénés). La cis hydroboration du 1-phénylthio-1-hexyne par le dicyclohexylborane est régiosélective et fixe majoritairement l’entité dicyclohexylboryle en α du soufre, conséquence d’une interaction de type acide- base de Lewis entre les deux hétéroatomes. Les tentatives d’optimisation de la régiosélectivité ([α :β] = [97 :3]) montrent que la modification de la densité électronique autour du soufre (par introduction de substituants électroattracteurs ou -donneurs en para sur le cycle aromatique) ou la présence de substituants (alkyl/aryl)thio à demande stérique plus importante impactent à plusieurs niveaux, mais ne permettent pas d’augmenter le degré de régiosélectivité de l’hydroboration. La fonctionnalisation des vinylboranes α-chalcogénés par transmétalation stœchiométrique (bore-cuivre) suivie de l’alkylation ou par couplage de Suzuki-Miyaura donne accès à des vinylsulfures disubstitués. L’utilisation de fluorure de tétrabutylammonium en solution dans le tétrahydrofurane, à la place d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium comme base pour le couplage Suzuki, permet l’évitement de la réaction parasite principale, la protodéborylation du vinylborane. Le réarrangement des 1-acynyltriarylborates de lithium induit par les halogénures d’(alkyl/aryl)chalcogényle est totalement stéréosélectif et dispose le groupement migrateur du bore en trans par rapport à l’électrophile entrant. La migration de substituants aromatiques (phényle, thiényle et anisyle) est tout à fait inédite dans le domaine de la préparation d’alcénylboranes chalcogénosubstitués. La conversion de ceux-ci ouvre des perspectives très intéressantes pour la préparation d’arylcétones α- chalcogénées par oxydation, de vinylsulfures disubstitués par traitement à l’acide acétique, ainsi que de vinylsulfures trisubstitués par couplage ou transmétalation stœchiométrique (bore-cuivre ou bore-zinc). Toutes ces transformations sont totalement stéréosélectives. L’utilisation de l’une de ces deux voies synthétiques assure une formidable flexibilité pour l’introduction des divers substituants sur les futurs carbones oléfiniques. Dissertation en vue de l’obtention du grade de Docteur en Sciences Laboratoire de Chimie des Matériaux Organiques Promoteur : Professeur L. Hevesi. Quand je pense à tout ce que je n’ai pas fait, tout ce que je n’ai pas dit, tout ce que je n’ai pas eu, je me dis que c’est bien peu de choses à coté de ce à quoi je n’ai même pas pensé ! P. Geluck La tradition veut que l’on remercie en tout premier lieu le promoteur du doctorat. Au- delà de tout aspect protocolaire, Monsieur le Professeur L. Hevesi, c’est ma profonde reconnaissance que je tiens à vous témoigner… D’abord pour l’intérêt que vous avez suscité en chimie organique dans mon jeune esprit de candidate en Sciences, pour l’encadrement lors du mémoire puis durant ces années de doctorat. En plus d’inculquer la rigueur et la curiosité scientifique indispensable au chimiste expérimentateur, vous avez réussi à aiguiser mon sens critique face à certains résultats et à m’aider à prendre le recul nécessaire par rapport au travail conséquent que représente une thèse. Merci d’avoir partagé et transmis un peu de toutes ces qualités. Je n’oublie pas la totale confiance accordée au niveau de l’encadrement des étudiants et l’empathie dont vous avez toujours fait preuve dans les moments plus difficiles… Je remercie les professeurs M. Malacria, I. Markó, J. Delhalle et le Docteur W. Dumont d’avoir accepté d’examiner ce travail. Moins de Grrr, de « deux minûûûtes » qui en valent vingt, de café jus de chaussette, de madeleines chourées… C’est promis !!! Le baromètre de l’ambiance est souvent au beau fixe grâce à vous tous … Merci à tous ceux des labos CMO, COS et CBO. Diane et Louis, mercisssssss avec tout la reconnaissance que vous savez pour vos relectures attentives et impliquées. « Diyne », c’est zéro, Louis… A proposer pour l’ODS 6 !? Nombreux sont ceux qui ont croisé mon chemin pendant ces années, qui ont contribué à mes équilibres passagers et que je n’oublie pas. Cinq lettres, huit points : merci… Je n’aime pas les énumérations, ils se reconnaîtront. Hubert et ma douce-soeur Marylou… Aucune combinaison de lettres ne me semble assez forte pour former les mots qui empruntent le chemin de nos cœurs. Dans l’intimité des grands moments partagés, j’ai trouvé « mes autres ». Maman, Axelle et Caro ainsi que les vôtres, mes amis… vous qui avez toujours eu confiance en moi, qui êtes toujours là, à fleur d’amour….Je vous « dois » une sacrée chandelle ! A celui à qui j’aurais été et serais encore fière de montrer ce travail. C’est bien au- delà de 280 feuilles de papier… Et enfin, toi … Toi qui m’as, violemment, toujours accompagnée durant ces (trop) longues années… Toi que je ne remercie pas. Ce travail, c’est un petit peu de ma victoire sur toi. Symboles et abréviations Å angström AE analyse élémentaire An anisyle aq. aqueux APTS acide para-toluènesulfonique Ar aromatique Arom. aromatique (RMN 1H) BBN borabicyclononane Bn benzyle cat. catalyseur, quantité catalytique CCM chromatographie sur couche mince CPV chromatographie en phase vapeur Cy cyclohexyle δ déplacement chimique Δ chauffage d doublet DMF diméthylformamide DMSO diméthylsulfoxyde E+ électrophile éq. équivalent Et2O diéthyléther eV électron volt g gramme h heure HMPA hexaméthylphosphorotriamide HPLC High Performance Liquid Chromatography Hz Hertz IR infra-rouge iJ constante de couplage au travers de i liaisons L ligand LDA diisopropylamidure de lithium M+. ion moléculaire m multiplet M massif maj. majoritaire m/e rapport masse/charge min minute min. minoritaire mol mole mmol millimole Ms mésyle NBS N-bromosuccinimide NOE Nuclear Overhauser Effect Ph phényle ppm part par million pyr. pyridine q quadruplet quant. quantitatif quint quintuplet R radical, substituant Rdt rendement Rf rapport frontal rfx reflux RMN résonance magnétique nucléaire RX rayons X s singulet sext sextuplet sept septuplet Sia siamyle SM spectrométrie de masse t triplet t.a. température ambiante Téb. Température d’ébullition Tfus. Température de fusion Th thiényle THF tétrahydrofurane TMEDA N,N,N’,N’-tétraméthyléthylènediamine TMS tétraméthylsilane tps temps Ts tosyle Tr temps de rétention Table des matières Chapitre I : Introduction générale 1. 1. Contexte…………………………………………………………..……………..……1. 1.1. 1. Synthèse d’oléfines polysubstituées………………………………………………..1. 1. 1. 1. 1. La réaction d’addition de méthylènes actifs aux systèmes insaturés..........1. 1. 1. 1. 2. La réaction de Wittig et ses analogues……………………………...……3. 1. 1. 1. 3. La réaction de Peterson……………………………………………..……6. 1. 1. 1. 4. Quelques autres oléfinations impliquant des hétéroéliminations…...……8. 1. 1. 1. 5. Les métalations d’alcynes………………………………………...………9. 1. 1. 1. 5. 1. Les hydrométalations 1. 1. 1. 5. 2. Les carbométalations 1. 1. 1. 5. 3. Le réarrangement des alcynylmétalates 1. 1. 1. 5. 4. Transformations des alcénylmétaux 1. 1. 2. Les oléfinations:application à la synthèse de produits naturels et thérapeutiques.23. 1. 2. Préparation de vinylsulfures……………………………………………………26. 1. 2. 1. A partir de composés carbonylés………………………………………………...26. 1. 2. 1. 1. La réaction de Wittig et ses analogues…………………………….……26. 1. 2. 1. 2. La réaction de Shapiro………………………………...……………...…29. 1. 2. 1. 3. L’oléfination de Peterson…………………………………….…….……29. 1. 2. 2. A partir de thioacétals……………………………………………….…..……….31. 1. 2. 3. A partir de sulfoxyde…………………………………………..…………………32. 1. 2. 4. A partir de composés acétyléniques……………………………….……………..32. 1. 2. 4. 1. Par addition de thiols……………………………………………………32. 1. 2. 4. 2. Par addition de composés organométalliques…………………….…….34. 1. 2. 4. 2. 1. L’hydroalumination 1. 2. 4. 2. 2. Les hydro- et thioborations 1. 2. 4. 2. 3. La carbocupration 1. 2. 4. 2. 4. L’hydrostannation 1. 2. 4. 3. Par addition d’hydracides ou de sulfones……………………………….39. 1. 2. 5. A partir d’halogénures vinyliques…………………………………………….….40. 1. 3. Préparation de vinylboranes………………………………………………..…..42. 1. 3. 1. Par hydroboration des alcynes………………………………………….………..42. 1. 3. 2. Par réarrangement des sels d’alcynyltriorganylborates…………………………..46. 1. 4. But du travail……………………………….……………………………………...53. Chapitre II : Hydrométalations de 1-chalcogéno-1-alcynes 2. 1. Hydroboration de 1-thio-1-alcynes…………………...……………………….56. 2. 1. 1. Résultats préliminaires…………………………………………………..……….57. 2. 1. 2. Tentatives d’optimisation de la régiosélectivité……………………………….…60. 2. 1. 2. 1. Synthèse de 1-chalcogéno-1-alcynes diversement substitués…………...67. 2. 1. 2. 2. Etude de la régiosélectivité de l’hydroboration en fonction de la substitution du thioalcyne……………………………………………….………………69. 2. 1. 2. 2. 1. Les effets électroniques 2. 1. 2. 2. 2. Les effets stériques 2. 1. 2. 3. Influence de l’agent d’hydroboration……………………………..…….78. 2. 1. 3. Etude du couplage de Suzuki-Miyaura…………………………………………..81. 2. 1. 3. 1. Introduction…………………………………………………………..….81. 2. 1. 3. 2. Résultats…………………………………………………………………84. 2. 1. 3. 2. 1. Influence de la base sur la réaction compétitive de protodéborylation 2. 1. 3. 2. 2. Influence de l’électrophile 2. 1. 3. 2. 3. Influence du catalyseur 2. 1. 4. La transmétalation bore-cuivre…………………………………………………..95. 2. 1. 4. 1. Introduction……………………………………………………………...95. 2. 1. 4. 2. Résultats………………………………………………………………..100. 2. 1. 5. Hydroboration de 1-séléno- et 1-telluro-1-alcynes……………………………..107. 2. 2. Hydrostannation de 1-thio-1-alcynes………………………………………..112. 2. 2. 1. Introduction et résultats préliminaires………………………..…………………112. 2. 2. 2. Etude du couplage de Stille……………………………………………..………114. 2. 2. 2. 1. Introduction……………………………………………………...……..114. 2. 2. 2. 2. Résultats………………………………………………………………..117. 2. 2. 3. Etude des transmétalations étain-lithium, uploads/Geographie/ these-bietlot-pdf.pdf