Mots-clés: transposition sigmatropique [3,3], efficacité atomique, réarrangement aromatique, équivalent synthètique, retron, catalyse acide de Lewis
Ce premier chapitre retrace en premier lieu les étapes méthodologiques menant vers la forme actuelle de la dihydroxylation assymétrique de Sharpless (1.1.), lequel système réactionnel est expliqué dans le paragraphe 1.2. Ces acquis d'énantiosélectivités sont rationnalisés par le dernier paragrape (1.3.) avec le modèle méchanistique moléculaire, l'intermédiaire d'osmioxétane proposé par Sharpless.
5 étapes méthodologiques importants menant vers le DA
La réaction de cis-dihydroxylation des oléfines de Sharpless est sans doute l'une des plus utiles à cause de sa chimioselectivité (seulement sur les doubles liaisons oléfiniques); sa stéréospécificité (cis). Mais plus encore, son vaste terrain d'application portant sur la fonctionnalisation des oléfines qui sont parmi les composés les plus répandus et les moins chers fournies par l'industrie chimique mais faisant partie des milliers de fragments divers dans les structures complexes des produits naturels en fait un des plus versatiles composante de diverses méthodologies synthétiques.
1.1.1. Tetraoxyde d'osmium. Criegee1 (1936) avec ses travaux sur le cis-hydroxylation des oléfines utilisait des quantité stoechiométriques de OsO4 qui est un réactif hautement toxique et très cher. Le pyridine, utilisé comme ligand accélère notablement la réaction.
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1.1.2. Les co-oxydants. 1976 a vu le développement du processus d'osmylation par Sharpless et Akhasi,2avec l'introduction du ter-BuOOH avec Akashi et al. comme co-oxydant permettant la réoxydationin situ le Os(VI), afin de permettre une quantité catalytique de l'osmium [2], Mais à côté du N-Methylmorpholine N-oxyde (Upjohn Process), le meilleur système de co-oxydant a été mis au point par Manito et al. avec le K3Fe(CN)6 en présence du K2CO3.3
1.1.3. Ligands. Les ligands ont joué un rôle crucial à la fois sur l'asymmétrie de la réaction et son accélération avec le concept effets d'accélération par ligands ou (LAE) de Sharpless. C'est Hentges4 aui a introduit l'usage des ligands dihydroquinidine DHQD1a et dihydroquinine DHQ 1b dérivés d'alcaloïde cinchine sous des conditions catalytiques. La découverte d'une seconde génération de ligands basés par le PHAL5 2 et le PYR6 3 sur lesquels se greffent le DHQD ou le DHQ a considérablement amélioré l'énantioselectivité et la vitesse des réactions.
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1.1.4. Hydrolyse des glycolates d'osmium. Un autre clé de la réaction est la découverte de l'effet sulfanamide" permettant au Me2SO2NH2 d'accélérer considéralement l'hydrolyse des glycolates d'osmium qui libère le cis-diol et le sel Os(VI) avant la réoxydation de ce dernier.7.
1.1.5. Cycles catalytiques. L'utilisation des deux phases Eau:tBuOH pour l'osmylation a permis à KWong8 de supprimer le second cycle catalytique découvert par Wai9 qui abaisse le rendement énantioselectif de la réaction. Ces étapes de découverte ont pavé la voie à ce qu'est la réaction standard de dihydroxylation assymétrique de Sharpless intronisé par l'usage d'un premixe standard de tous les réactifs a-ADmix et b-ADmix.
Substrats et réactifs - Système de solvant - Système de réoxydant
1.2.1. Substrats set réactifs. La réaction de dihydroxylation assymétrique de Sharpless s'écrit sous la forme "standard" [4] ci-dessous. Mais elle admet des variations en terme de ligands selon la nature ou classe des oléfines suivant leurs substitutions.
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Le substrat 4 porte des substituants petit (P), moyen (M), gros (G). Le "paquet standard" ou prémixe de réactifs contient le co-oxydant II; la source d'osmium I. Le paquet ADmixa signifie que le prémixe précédent contient le système de ligands [(DHQ)2PHAL]. Avec le [(DHQD)2PHAL] on a l'ADmixb
1.2.2. Système de solvant. Le système standard de solvant est le tBuOH-H2O 1:1 avec une concentration en substrat de 0,1 M. Le méthyl ter-Butyl éther a été utilisé en industrie comme co-solvant.
La réaction est généralement effectué à 0°C. On peut ajouter un à un chaque réactif et choisir un système de ligands selon les spécificités des substrats. Ainsi les oléfines cis requièrent le système de ligands de la classe de IND (5).
1.2.3. Systèmes de réoxydants. le réoxydant standard est le Fe(III) mais sa masse moléculaire trop élévée peur représenter un incovénient sur large échelle. On peut le remplacer avec le peroxodisulfate de sodium2 (+ une faible de quanité de Fe(III)) [2].
1.3.1. Enantiosélectivité et mécanique moléculaire. Ce sont les interactions entre les attractions stabilisantes et les répulsions qui déterminent l'énantiosélectivité faciale dans l'hydroxylation comme le montre la figure 1 ci-dessous. La route majoritaire I avec une bone stabilisation et une minimale répulsion mène vers le diol-(R) tandis que la route minoritaire II mène le diol-(S)
1.3.2. Intermédiaire osmaoxétane. L'intermédiaire de la figure 2 proposée par Sharpless et al. rationalise l'énantiosélectivité par la non-équivalence des quatre positions par encombrement stérique autour de la structure tétracyclique.
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Figure 2: Intermédiaire osmaoxétane.
Figure 3: Outil mnémotechnique pour l'énantiosélectivité faciale.
1.3.3. Enantiosélectivité et outil mnémotechnique. Les divers jeux de contrainte visualisés sur l'outil mnémotechnique de la figure 3 expliquent les orientations faciales de l'osmylation. Ainsi, selon ces positions, un oléfine sera attaqué par la face du dessus ou la face bêta par les ligands dérivés de DHQ ou dihydroquinoline, tandis qu'il sera attaqué par la face de dessous ou la face alpha par les ligands dérivés de dihyroquinidine (DHQ).
Revue: Harmuth C. Kolb, Michael S. VanNieuwwenhze and K. Barry Sharpless Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547.
