THEME 5 COUPLAGES et SUBSTITUTIONSRéaction de couplage de Baylis-Hillman
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Module 2: Réaction de Baylis-Hillman. Réaction de couplage des systèmes vinyliques activés avec des aldéhydes en présence du DABCO avec formation des vinyls a-hydroxyalcoylés.(1972)
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Glossaire 2
Abécédaire2: Liste graphique
Bibliographie
1. Hill, J. S.; Isaacs, N. S. J. Phys. Org. Chem.1990, 3, 285-288. 2. Kaye, P. T.; Bode, M. L. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 5611-5614. 3. Ameer, F. et. al. Synth. Comm. 1988, 18, 495. 4. S. E. Drewes, G. H. P. Roos Tetrahedron1988, 44, 4653-4670. 5. Aggarwal, V. K. et. al. Chem. Comm. 1999, 2311-2312 6. Aggarwal et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7183-7189. 7. Guang-Hui Deng, Hui Hu, Han-Xun Wei, and Paul W. Pare Helvetica Chimica Acta2003, 86, 3510-3515 8. Chengzhi Yu and Longqin Hu J. Org. Chem.2002, 67, 219-223 9. A. K. Ganesan, A. J. Comb. 1999, 1, 373
2.1. Conditions réactionnelles 2.2. Bases, acides de Lewis et ligands 2.3. Topiques de réaction
Mots-clés:volume d'activation, effet de pression; liaison hydrogène; répartition de charge; milieux aqueux
Nous avons vu au chapitre 1 que les réactions classiques de Baylis-Hillman mettent en jeu trois composantes essentielles: les substrats oléfiniques activés ou accepteurs de Michael qui réacgissent en premier lieu avec les catalyseurs basiques formant un intermédaire ambivalent qui réagit avec la troisième composante le réactif électrophile s'évoluant ensuite vers le produit final. Dans ce présent chapitre, nous discusterons les conditions physico-chimiques propres au développement des catalyseurs basiques, l'introduction d'acides de Lewis, des ligands et des conditions réactionnelles pour plus de réactivité et de généralité du scope de la réaction avec l'importance prise par l'eau comme solvant
2.1. Caractéristiques réactionnels
La réaction de Baylis-Hillman possède un volume d'activation parmi les plus fortement négatifs : de -70 à -79 cm/mol1,2 ce qui explique l'influence favorable de la pression sur les réactions. Ceci permet d'effectuer les réactions avec les oléfines encombrées ou de faire réagir les cétones qui sont en général inertes sous pression standard. Les expériences montrent que les liaisons hydrogènesaccélèrent les réactions par stabilisation du substrat ou activation du réactif électrophile. Ceci explique l'influence des catalyses basiques comme les aminoalcools ou encore l'utilisation de l'eau comme solvant accélèrant considérablement les réactions.
[1]
[2]
[3]
[4]
Hill et Isaac1 ont étudié l'influence des pressions sur les réactants. Alors que les aldéhydes et les nitriles réagissent sous pression standard, les cétones sont inertes et ne réagisse ment comme électrophiles qu'à hautes pressions. De la même façon, les composés carbonylés a,b-insaturés substitués en b, nécessitent des hautes pressions pour réagir comme substrats. [2] Ameer3 et Drewes4 ont étudié de bonne heure l'influence des liaisons hydrogène sur les réactions qu'illustrent la réaction [3]. Ces liaisons peuvent agir de façon intramoléculaire pour stabiliser le substrat (i) ou de façon intramoléculaire pour exhalter l'activation de réactif carbonyl (ii).
Effets de température: les effets de température dépendent beaucoup des subsrats. Les aldéhydes réagissent mieux à 0°C, tandis que les acylonitriles par exemple sont moins sensibles à la température. Autrement, une augmentation de température favorise plus ou moins les réactions.
2.2. Bases , acides et ligands
L'expérience montre que la basicité des catalyseurs favorise la réactivité. Les aminoalcools avec leur liaisons hydrogène sont généralement plus réactifs.
Ainsi, le 3-hydroxyquiniclidine ou 3-QDL 4 grâce aux liaisons H intramoléculaires dans l'adduit de Michael 4b accélère la réaction par cette stabilisation de l'intermédiaire ionique ambivalent 4b.[4]4. mais le DBU avec la répartition de charge qu'il permet dans l'intermédiaire de Michael 4c et 4d est 4 fois plus rapide que le 3-QDL avec le même substrat 4a. [4]5 Les travaux préliminaires d'Aggarwal6 ont montré l'effcacité des triflates de lantanide comme acides de Lewis en catalyse conjugée avec les bases, concomittament, des bases chiraux atropiques ont été introduits comme additifs ou ligands avec les catalyseurs basiques. (Voir chapitre 4)
2.3. Topiques de réaction
D'une façon générale, les cycloènones ainsi que les amides a,b-insaturés réagissent mal en tant que substrts oléfiniques dans les conditions classiques de Baylis-Hillman.
[5]
L'utilisation des solutions aqueuses et d'autres bases de Lewis telles que l'imidazole ou des dérivés azoliques ont permis considérablement d'augmenter les réactivités et les sélectivités comme le montre le tableau 1 ou la réaction [6]
Tableau 1: Comparaison des actions des bases de Lewis sur la réaction [5]. Ar = pNO2Ph 8
Bases de Lewis
Temps (h)
5b (%)
5c (%)
DABCO
36
32
56
DMAP
16
69
-
Et3N
12
28
37
Imidazole 6b
16
92
-
[6]
L'acrylamide 7b réagit avec le thiazole-2-carbaldéhyde comme électrophile sous catalyse DABCO et dans le système de solvant dioxane:eau. [7]
[7]
Deng et al.7 ont élaboré une synthèse hautement sélective en un seul pot du dérivé Z d'iodure de vinyl 8c à partir du prop-2-ynoate de méthyl et des aldéhydes en présence de l'iodure de magnésium comme catalyseur. [8]
[8]
La réaction de Baylis-Hillman entre le métabenzaldéhyde et le méthylvinylcétone [9] à -78°C en présence du TiCl4 et du Et3N donne le dérivé chlorosaturé 9b du produit de Baylis-Hillman attendu.8
[9]
Au cours de la synthèse en phase solide (SPS) des b-cétoesters via baylis-hillman/Heck, l'intermédiaire 10b a été synthétisé par micro-onde en 10 mn. Dans les conditions classique de SPS la même réaction prend 4 j à la température ambiante Beemanshankar.9
