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REACTIONS PERICYCLIQUES
Cycloaddition de Diels-Alder

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Abécédaire2: Liste graphique


Ci-contre: Kurt Alder 1902-1958 - Prix Nobel 1950 avec Otto P. H. Diels
Bibliographie
1. Padwa, A. ; Roger, T. S. Can. J. Chem. 2000, 78, 749-756
2. Lilly, M. J. ; Sherburn, M. S. Chem. Comm. 1997, 97-968
3. Park. T. K.; Kim, J. J.; Daniheftsky, S. J. Tetrahedron Letters 1995, 36, 1019-1022.
4. Roush, W. R. ; Koyama, K. ; Curtin, M. L. ; Morirty, K. J. Amer. Chem. Soc. 1996, 118, 7502-7512.
5.
Cycloaddition de Diels-Alder
1. Définitions et descriptions
2. Mécanismes et sélectivités
3. Catalyses et DA assymétriques
4. Hétèroréaction de Diels-Alder
5. Réactions DA intramoléculaires
6. Chimie verte et topiques
Vous êtes ici: Accès thématiques > Réactions péricycliques > Cycloaddition de Diels-Alder: Sommaire introductif > 5. Réactions intramoléculaires
5. Réactions intramoléculaires de Diels-Alder (RIMDA)
5.1. Substrats, modes et régio- et stéréoséletivités
5.2. Effets électroniques, stériques et chimisélectivité
5.3. Types de connection et réactions transannulaires
5.4. Topiques
Mots-clés:mode de connexion, chaîne de connexion, réactions transannulaires
Nous avons vu dans les chapitres 1, 2 et 3 pour la cycloaddition de Diels-Alder les définitions, caractéristiques, sélectivités et mécanismes ainsi que les conditions de catalyse acide et les méthodologies de réaction assymétrique de la synthèse diénique pour la version "tout-en-carbone ".et dans lesquels la théorie des orbitales frontières de Fukui joue une rôle importante pour rationaliser les résultats expérimentaux. Le chapitre 4 nous ont montré que les hétèroatomes en particulier l'oxygène et l'azote s'engagent dans les synthèses diéniques conduisant à des différents hétérocycles. Ce présent chapitre nous introduit sur une partie importante de la cycloaddition de Diels-Alder concernant les réactions intramoléculaires avec leurs caractéristiques et prérequis structuraux.
5.1. Substrats, modes, régio- et stéréoselectivités
5.1.1. Substrats et modes de connexion. Dans une réaction de Diels-Alder intramoléculaire, le substrat contient à la fois le diène et le diènophile, situés l'un par rapport à l'autre à une correcte distance avec la correcte orientation conduisant ainsi à une énergie d'activation relativement basse.
Figure 1: Type de modes de connexion entre diène et diènophile dans le substrat. Mode 1: (en bleu) défini pour les diènes (E) I-II et les diènes (Z) II-IV. Les connexions de mode 2: IV-V (en rouge)
  • Les connexions de mode 1 relient l'atome terminal du diène à un des extrémités du diénophile
  • Les connexions de mode 2 relient un atome non terminal du diène avec un des extrémités du diènophile.
  • Modes de connexion (cliquer)
    • 5.1.3. Régiosélectivités. La stéréochimie diène-chaîne et diènophile-chaîne en particulier les jonctions de cycle sont extrêmement importants pour définir les stéréochimies dans les produits de réaction intramoléculaire. Ici encore, on peut renverser les tendances en réaction intermoléculaire par un choix judicieux de jeu de contraintes défini par la chaîne qui lie le diène et le diènophile et ensuite par la nature de ces derniers
    5.1.3. Sétéréosélectivités. La stéréochimie diène-chaîne et diènophile-chaîne en particulier les jonctions de cycle sont extrêmement importants pour définir les stéréochimies dans les produits de réaction intramoléculaire. Ici encore les expériences et les études théoriques montrent que l'on peut renverser les tendances endo/exo que l'on retrouve en réaction intermoléculaire par une choix judicieux de jeu de contraintes défini par la chaîne diène-diènophile et ensuite par la nature de ces derniers.
    [1]
    Rapport exo/endo ratio pour la réaction [1]. Le développement de la liaison C-C interne est plus vite que celui des carbones périphériques.
    (E, Z)
    % endo
    % exo
    (H, CO2Me)
    79%
    21%
    (CO2Me, H)
    65%
    35%
    [2]
    5.2. Effets électroniques, stériques et chimiosélectivité
    >
    5.2.1. Effets électroniques. Les expériences montrent que les réactions intramoléculaires sont moins sujets aux exigences électroniques que leurs contreparties intermoléculaires.
    Des connexions appropriées permettent aux cycloadditions de s'effectuer avec des substrats inactivés ou même électroniquement défavorisés.
    [3]
    Padwa et al.1 ont réussi à cycliser la molécule 4 doublement inactivé pour la synthèse du dérivé chiral isoquinoline 4a
    [4]
    5.2.2. Effets stériques. De la même façon, des effets stériques fortement défavorisant en réaction intermoléculaire peuvent être surmontés en réaction intramoléculaire.
    [5]
    5.2.3. Chimiosélectivité. Ici encore, la nature des chaînes de connexion conditionne dans une importante part la sélectivité chimique.
    [6]
    La synthèse de l'himndravine de Roush et al.xx comporte l'étape de synthèse diènique intramoléculaire [6]. Le dinophile inactivé est aussi un diène couplé à travers un groue ester avec le diène désactivé par le carbonyle.
    5.3. Types de connection et réactions transannulaires
    Ainsi, les chaînes reliant le diène avec le diènophile revêtent des caractères importants pour la réussite de la réaction intramoléculaire ainsi que pour l'élaboration des produits finaux avec leurs fonctionnalisation selon le plan synthétique du chimiste. Elles peuvent se transformer en jouant des rôles de template pour conversion fonctionnelle ou être éliminés après une stratégie de protection
    5.3.1. Connecteur permanent classique. La réaction [7] illustre un substrat avec une chaîne permanente classique constituée d'une foncion carbonylée connectant le diènophile par l'intermédiaire d'un groupe méthylènique au diène.
    [7]
    Lilly et Sherburn2 ont utilisé ici un auxiliaire chiral pour stéréocontrol conduisant au produit majoritaire 7a.
    GROUPE DE CONTROLE DE CHAINE. Sakan et al.xxx ont inséré un groupement bicyclo-[2,2,2]-octènyl rigide pour pour forcer le diène et le diènophile à une plus proche proximité par effet stérique [8].
    [8]
    L'effet dit "buttressing effect" en anglais utilise un centre quaternaire substitué par la chaîne diénophilique et la chaîne diénique et dont les mobilités conformationelles sont réduites par deux autres substituants jouant le rôle des "postérieurs" comme ici les deux methyls [9]3.
    [9]
    5.3.2. Chaîne de connexion temporaire. Les réactifs organométalliques permettent la formation des chaïnes temporaires connectant le diène et le diènophile. Ces connecteurs s'enlèvent par simple traitement hydrolytique du cycloadduit.
  • Influence T° sur cycloadduits (cliquer)
    • [10]
    Le métal permet de structurer l'état de transition par un jeu de liaison et de coordination-, permettant ainsi d'abaisser l'énergie d'activation comme le montre la réaction [11] et [16].
    [11]
    5.3.3. Réctions transannulaires (RTADA) Les reactions transannulaires impliquent la synthèse des molécules macrocycliques qui contiennent à la fois le diène et le diènophile. La réaction joue sur la mobilité conformationnelle de ces derniers pour permettre la réaction intramoléculaire avec une complète contrôle de régio- chimio- et stéréosélectivité
    [12]
    Le problème préalable est alors la construction du précurseur du macrocycle 12' à partir d'un substrat (ici 12)avant d'effectuer le réaction TADA de 12' vers 12'a.4
    5.4. Topiques
    Quelques exemples d'application des réactions intramoléculaires de Diels-Alder à la synthèse avec des variantes, des conditions spécifiques termineront ce chapitre
    Synthèse biomimétique en phase solide des composés de structure carpanone Craig et al. ont réalisé la synthèse diènique en demande inverse d'électron du composé de structure carpanonique 13d en phase solide après couplage oxydative de 13 et 13a en 13b [13].
    Craig W. Lindsley, Lawrence K. Chan, Brian C. Goess, Reni Joseph, and Matthew D. Shair J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 422-423
    Réaction intramoléculaire des dérivés de,2-DIAZINE (DIMETHYL 4-PHENYL-1,2-DIAZINE-3,6-DICARBOXYLATE) avec demande inverse d'électrons [14]
    Dale L. Boger, James S. Panek, and Mona Patel1. Organic Syntheses, CV 9, 335
    [14]
    Synthèse diénique intramoléculaire des carbazoles à partir des Ynamides.[15]
    María Fernanda Martínez-Esperón, David Rodríguez, Luis Castedo, Carlos Org. Lett.; 2005; ASAP Web Release Date: 06-May-2005. DOI: 10.1021/ol050609a
    [15]
    Assemblage rapide de l'ossature bicyclo[5.3.1] du penostatin F par une séquence Diels-Alder/Claisen. [16] Louis Barriault, Patrick J. A. Ang, and Roch M. A. Lavigne. Organic letters 2004, Vol.6, N°8, 1317-1319.
    [16]
  • Synthèse du luotonine A (cliquer)