THEME 12: REACTIONS DE REARRANGEMENTRéarrangement de Bellus-Claisen
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Module 1: Réarrangement de Bellus. Réarrangement sigmatropique [3,3] à partir de la réaction des composés éthers, thioéthers et amines allyliques avec les cétènes. (1979)
3.1. Définition, scope et mécanisme 3.2. Synthèses des lactames 3.3. Séléctivités en systèmes acycliques
Mots-clés: cis-hydroxylation, complexe de Simonini.
Alors que les deux premiers chapitres concernent des substrats réagissant avec les cétènes activés, plus électrophiles, générés in situ, le chapitre des amines allyliques montre l'ouverture du réarrangement de Bellus-Claisen aux cétènes neutres ou nucléophiles dont certains pouvant être disponibles à l'avance. D'autre part, les réactions avec les amines allyliques offrent un terrain de développement des méthodologies énantiosélectives du réarrangement.
3.1. Définition, scope et mécanisme
3.1.1. Définition et scope. Réarrangement sigmatropique [3,3] à partir de la réaction des amines allyliques avec les cétènes pour générer des amides insaturés-1,4.
[1]
Hétèroatome: X = NR ( avec R, R' = alcoyl).
Substituants : R1, R2 = H; alcoyl; Cl; CN.
3.1.2. Composantes. C'est aussi un réarrangement à deux composantes amine/cétène.
Les amines allyliques (acycliques et généralement cycliques) ne se limitent pas aux cétènes activés mais leurs réactions s'étendent aux cétènes neutres ou nucléophiles à la différence des réarrangements avec les éthers et thioéthers allyliques.
Identifier le produit intermédiaire B et le produit de von Braun C dans le processus ci-dessous qui compète avec le réarrangement de Bellus-Claisen dans les dérivés 2-vinyl-pyrrolidines A.
A. Sudau, N. Nubbemeyer Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1998, 37, 1140-1143.
2.1.3. Mécanismes. Le mécanisme passe par un intermédiaire ionique ambivalent très réactif.
[1a]
2.1.4. Conditions réactionnelles Les cétènes peuvent être générés in situ ou synthétisés préalablement. Avec les cétènes nucléophiles, la réaction peut être catalysée efficacement par les acides de Lewis. Une haute énantiosélectivité peut être accomplie avec des conditions stochiométriques du catalyseur.
Réaction parasite. Le réarrangement intracyclique peut être concurrencé par la réaction de SN von Braun initiée par le contre-anion X- sur l'intermédiaire de sel d'acyl ammonium 1a'.
3.2.1. Utilisation des cétènes isolables. Dans certains cas, on peut travailler sur des cétènes que l'on peut isoler.
Roberts et al. ont utilisé l'isolable diphénylcétène 2a pour le réarrangement de Bellus-Claisen du N-méthyl-aza-norbornène 2 à la température ambiante.
[2]
S. M. Roberts, C. Smith, R. J. Thomas J. Chem. Soc. Perkins Trans I1990, 1493-1495.
3.2.2. Génération des cétènes in situ. D'une façon générale, on travaille in situ sur les cétènes qui sont instables .
[3]
Ishida et al. ont rapporté le premier réarrangement Bellus-Claisen avec les amines cycliques portant sur le dérivé 2-vinylaziridine 4 avec le dicholorocétène généré in situ. [4]
[4]
M. Ishida, H. Muramaru and S. Kato Synthesis1989, 562-564.
Etat de transition pour le lactame syn 6e (cliquer)
Identifier le produit intermédiaire B et l'état de transition [C] menant au produit lactame syn- 6e selon Nubbemeyer.
M. Diederich, U. Nubbemeyer Chem. Eur. J.1996, 2, 894-900.
Edstrom et al. ont utilisé le dichlorocétène généré in situ avec le chlorure de tricholoroacétyl et le couple Zn/Cu pour construire les lactames à 10 chaînons à partir des amines cycliques tels que 5.
[5]
E. D. Edstrom Tetrahedron Letters1991, 32, 5709-5712.
3.2.3. Catalyse par acide de Lewis. Les catalyses acides peuvent s'utuliser aussi surtout avec les substrats non activés.
Nubbemeyer et al. ont élaboré un système catalytique pour la réaction en un seul pot des 2-vinylpyrrolidine en présence des cétènes non activés ou nucléophiles générés in situ et conduisant à l'intermédiaire acyl ammonium 6a.
[6]
L'intermédiaire 6a conduit à deux états de transition 6b et 6c conduisant respectivement au lactame anti- 6d et au diastéréoisomère syn- 6e dont le ratio dépend du substituant vinylique R de l'amine.
[6a]
Substituant R sur 6
Rendt %
Ratio anti:syn6d/6e
Ph
32%
>45:55
CH=CH2
80%
>95:5
Cl
72%
>95:5
M. Diederich, U. Nubbemeyer Chem. Eur. J.1996, 2, 894-900.
3.3.1. Induction assymétrique. L'utilisation des systèmes catalytiques favorisent les inductions assymétriques
Yoon et MacMillan ont utilisé le ligand chiral (R,R)-arbox 7b pour induction assymétrique.
La réaction s'effectue avec très bon rendement. Le diastéréoisomère syn- 7c s'obtient avec un excellent ratio syn:anti de 98:2 allié à un ee de 91% à partir des substrats achiraux.
[7]
T. P. Yoon and D. W. C. MacMillan J. Amer. Chem. Soc.2001, 123, 2911-2912.
3.3.2. Catalyse et stéréosélectivités. Systèmes catalystiques en diastéréosélection.
Dong et MacMillan ont élaboré un système catalytique de construction des centres chiraux dans des édifices acycliques complexes fonctionnalisés avec des excellentes diastéréosélectivités .
[8]
T. P. Yoon and D. W. C. MacMillan J. Amer. Chem. Soc.2001, 123, 2911-2912.
Les amines oléfiniques (E) tels que 8 conduisent à des amides substitués syn- [8] tandis que les substrats (Z) tels que 9 conduisent à des amides anti- [9].
[9]
Les mêmes auteurs ont réalisé des réarrangements en cascade avec une bonne stéréosélectivité pour l'édifice acyclique hautement fonctionnalisée 10d avec 3 centres assymétriques.
[10]
Le N-phthaloylimidocétène 10a généré à partir de la chlorure de phthaloylglycyl sert de substrat cétènique en présence de l'acide de Lewis Yb(Otf)3
