THEME 5
COUPLAGES et SUBSTITUTIONS
Couplage de Mizoroki-Heck

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Module 2: Réaction de Heck. réaction de couplage des alcènes avec des halogénures ou de triflates d'aryl-, de vinyl et de benzyl.(1972)

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Abécédaire2: Liste graphique
Bibliographie
1. Littke A. F, Fu G. C. J. Org. Chem. 1999, 64, 10-11.
2. Heck, R. F.; Nolley, J. P., Jr. J. Org. Chem. 1972,37, 2320.
3. Sato, Y.; Sodeoka, M.; *Shibasaki, M. J. Org. Chem. 1989, 54,4738.
4. Sato, Y.; Watanabe, S.; Shibasaki, M. Tetrahedron Lett. 1992, 33, 2589
5. Magamichi Ogasarawa, Kazuhiro Yoshida, and Tamio Hayashi Heterocycles 2000, 52, 1, 195-201
6. Dan Yang,* Ying-Chun Chen, and Nian-Yong Zhu Organic Letters 2004, Vol6, N°10, 1577-1580
7. Qingwei Yao,* Elizabeth P. Kinney, and Chong Zheng Organic Letters 2004, Vol6, N°7, 2997-299
8. Karabelas, K.; Hallberg, A. J. Org. Chem. 1988, 53, 4909-4914.
Réaction de couplage de Heck
Sommaire
1. Descriptions, analogues et variantes
2. Réactants et catalyses
3. Conditions et mécanismes
4. Séléctivités et topiques
5. Réaction amino-Heck
Vous êtes ici: Accès thématiques > Couplages et substitutions > Heck: Sommaire introductif > 2. Conditions et catalyses
2. Réactants et catalyses
2.1 Substrats et réactifs
2.2. Nature et rôle des bases
2.3. Précatalyseurs et ligands
2.4. Additifs
mots-clés: bases, précatalyseurs, ligands, catalyse.
Le chapitre 1 nous a introduit sur les évolutions de la réaction de Heck comme réaction de substitution en présence du palladium sur les systèmes vinyliques à partir des arylations de ces oléfines ainsi quelles sont les réactions analogues disponibles. Le chapitre présent porte sur les conditions générales de la réaction en en introduisant les réactants (1.1.) et en discutant sur les bases et leurs rôles -2.2.) ainsi que les catalyses et autres additifs (2.3) et (2.4.).
La réaction de Heck est d'autant plus verstile qu'elle s'accomode des différentes fonctions avec les substrats contrairement aux autres organométalliques (réactifs de Grignard par exemple). L'enjeu actuel est de trouver des systèmes catalytiques de plus en plus stables à l'air et à l'humidité avec un turnover plus élevé.
2.1. Substrats et réactifs
Diversité des substrats. La réaction de Heck tolère les différentes fonctionnalités sur les substrats oléfiniques; Voir chap.1; schéma [3]; ce qui ajoute à la diversité de ces composés. On peut classer les halogénures et analogures dans l'ordre: I > Otf > Br >> Cl. Les sels de diazonium -N2BF4 sont de plus en plus utilisées.
Pour éviter les réactions de déshydrogénation; les halogénures ou analogues ne doivent pas avoir de l'hydrogène porté par un carbone sp3 en b-.
La réaction [1] montre l'utilisation de ces sels dont un des avantages est la mise en oeuvre de la réaction à la température ambiante.
Littke et al1 ont utilisé des conditions spécifiques permettent pour obtenir un rendement de 85% avec le chlorure de paramethoxybenzène.
[1]
[2]
[3]
La société Synex Chiral a développé pour le marché des conditions réactionnelles avec des ligands encombrés i ou ii pour les réactions de Heck à t° ambiante, en présence d'amine tertiaire comme base et dans le DMF comme solvant. Cette méthodologie permet de faire réagir même les chlorarènes [3].
2.2. Nature et rôle des bases
Les bases sont nécessaires pour neturaliser les acides HX formés lors de la réoxydation du Pd(II) en Pd(0) à partir du hydropalladium complexe (voir mécanisme chap3) Heck et al. ont utilisé les amines tertiaires R3N (R= nBu, nPr) comme bases, également utilisés sont le Et3N et le iPr3N.2 ou les bases faibles comme le AcONa. On utilise usuellement surtout en synthèse assymétrique le carbonate de potassium ou de calsium et en cyclisations assymétriques, le très encombrant PMP.
2.3. Précatalyseurs, ligands et catalyses
Les précatalyseurs utilisés pour activer le Pd(0). Les plus utilisés sont les Pd(OAC)2; Pd2(dba)3; Pd2(dba)3.CHCl3Des variétés de dérivés de phosphine sont les plus utilisés surtout en réactions stéréosélectives (ce qui nécessite une atmosphère inerte pour les réactions). Les ligands basiques favorisent l'addition oxydative des halogenures sur le palladium.
Le BINAP introduit par Shibasaki3 a été le ligand le plus utilisé. (Voir aussi catalyse en réaction de Michael). Ainsi, le dérivé prochiral triflate 3 subit une cyclisation stéréosélective en présence du R-(+)-BINAP 3a dans le toluène à 80°C.4 Le complexe chiral phosphino-oxazoline 4b s'associe avec le palladium pour constituer un système catalytique pour les réactions assymétriques de Heck telles que [4].5
[4]
[5]
Les dérivés phosphoniques comme ligands sont sensibles à l'air et l'humidité, des efforts ont été dirigés vers l'élaboration des dérivés non phosphoniques plus stables.
Ainsi, Dan Yang et al.6 ont synthétisé des dérivés thiourées encombrés stables à l'aire et à l'humidité tels que 5c pour la réaction de Heck [5] avec les halogénures y compris les chlorures qui peuvent être alors effectuées à l'air libre.
De la même façon, Yao et al.7 ont testé des ligands à base de selenium tels que 6b pour élaborer des systèmes catalytiques Se-Pd plus stables à l'air et à l'humidité [6]. Ces ligands sont supérieurs aux analogues sulfurés et phosphoniques en terme de turnover.
[6]
[7]
2.4 Additifs
Les additifs les plus utilisés sont les sels d'argent surtout les carbonates et les phosphates d'argent.
En fixant les halogénures, ils augmentent la vitesse des réactions, leur énantioséletivité. Les sels de thalium sont moins utilisés à cause de leur toxicité. Vallin et al.8 ont montré que le système DMF-K2CO3 est une alternative "verte" aux systèmes métalliques d'additifs
[8]