Allylations radicalaires basées sur des allyles sulfones substituées

Méthodes de chimie radicalaire par propagation de chaîne

Méthode aux hydrures d’étain

L’hydrure de tributylétain est de loin le réactif le plus utilisé en chimie radicalaire. Outre son efficacité pour générer des radicaux dans un mécanisme de propagation de chaîne, il peut réagir avec un grand nombre de groupements : halogénures, sulfures, séléniures et nitrés. Il peut être utilisé pour réduire directement ces fonctions, mais il est possible de faire des transformations élémentaires : addition sur des liaisons multiples, réarrangement, cyclisation…, avant cette étape de réduction.

Dans un premier temps, il y a formation du radical stannylé par abstraction de l’hydrogène de la liaison faible Sn-H par un radical issu de l’amorce. Le nouveau radical nBu3Sn• réagit sur une molécule de réactif de départ, R-X, pour former l’espèce radicalaire correspondante R•. Celle-ci a deux voies d’évolutions possibles :

• elle peut être directement réduite par abstraction d’hydrogène sur l’hydrure de tributylétain pour former le produit R-H et un nouveau radical stannylé qui propage la chaîne radicalaire,
• elle peut aussi subir des transformations élémentaires (addition, cyclisation, réarrangement…) pour former un nouveau radical, R’•, qui est alors réduit par l’hydrure de tributylétain. Ceci conduit au produit R’-H et à un nouveau radical stannylé qui propage alors la chaîne radicalaire.

Afin de favoriser cette deuxième voie, il est important de maintenir une concentration en hydrure d’étain toujours faible dans le milieu. Ceci est réalisé en introduisant lentement l’hydrure tout au long de la réaction. Toutefois, dans le cas de transformations complexes et cinétiquement défavorisées, le processus de réduction prématurée peut devenir plus que compétitif. C’est le cas, en particulier, des additions intermoléculaires, les pièges oléfiniques devant être dans ce cas suffisamment activés et utilisés en large excès. Cette méthode présente deux avantages majeurs. La grande affinité de l’étain pour les halogénures permet de générer des radicaux hauts en énergie, tels que des radicaux primaires, vinyliques ou aryliques. Sa compatibilité avec un grand nombre de fonctionnalités autorise l’accès à des molécules complexes et variées. Toutefois, les dérivés d’étain sont toxiques et sont généralement difficiles à séparer du produit final par des méthodes classiques, ce qui rend leur utilisation à l’échelle industrielle limitée.

Méthode des esters thiohydroxamiques

La méthode utilisant des esters thiohydroxamiques a été mise au point par Barton. Ces esters sont obtenus par réaction du sel de sodium de la N-hydroxypyridine-2-thione sur un chlorure d’acyle. Ils sont très sensibles à la lumière, ce qui rend difficile leur purification. C’est pourquoi ils sont très souvent générés in situ et leur forte réactivité à la simple lumière visible permet d’initier les réactions dans des conditions très douces. Le mécanisme, repose sur la rupture de la liaison faible NO, la force motrice de la réaction étant l’aromatisation du noyau pyridine. Le radical formé se décarboxyle alors, ce qui libère le radical R•. Celui-ci a deux voies d’évolutions possibles :

• réagir sur la fonction thiocarbonyle d’une autre molécule d’ester de départ pour former le sulfure A et un nouveau radical carboxyle,
• subir plusieurs transformations élémentaires (addition, cyclisation,…) pour former un nouveau radical R’• qui s’additionne sur une molécule d’ester thiohydroxamique de départ pour former le sulfure B et un nouveau radical carboxyle qui, après perte de dioxyde de carbone, propage la chaîne radicalaire. A nouveau, afin d’éviter la formation prématurée du produit A, le chlorure d’acyle est généralement versé lentement dans la solution contenant le sel d’hydroxypyridine. Travailler à basse température permet aussi de limiter ce phénomène.

Initialement développée pour effectuer des décarboxylations, les applications de cette réaction sont très nombreuses. Le radical généré peut, par exemple, être réduit par l’hydrure de tributylétain, capturer un halogénure par ajout d’un solvant chloré ou bromé ou être hydroxylé en présence de tris(triphénylthio)antimoine et d’oxygène .

Theodorakis a récemment utilisé ce principe pour préparer la (-)-ilimaquinone . Le radical formé s’additionne, cette fois-ci, sur une molécule de quinone pour former la thiopyridine correspondante, la quinone utilisée en excès permet de réoxyder le système après addition. La thiopyridine est, finalement, remplacée par un méthoxy en réalisant une substitution par le méthylate de sodium.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : La chimie radicalaire par propagation de chaîne
I. Principes de la chimie radicalaire par propagation de chaîne
I.1. L’amorçage
I.2. La propagation
I.3. La terminaison
II. Méthodes de chimie radicalaire par propagation de chaîne
II.1. Méthode aux hydrures d’étain
II.2. Méthode des esters thiohydroxamiques
II.3. Méthode par transfert d’atome
III. Conclusion
Chapitre II : La chimie radicalaire des xanthates
I. Quelques aspects de la chimie ionique des xanthates
I.1. Les xanthates S-propargyliques
I.2. Elimination de Chugaev
II. Réaction de Barton-McCombie
III. Principe de la chimie radicalaire par transfert de groupe
IV. Préparation des xanthates
IV.1. Par substitution nucléophile
IV.2. Par réaction entre un composé diazo et un bis-xanthate
IV.3. Par réaction entre un carbanion et le bis-xanthate
IV.4. Par réaction entre un accepteur de Michael et un sel de xanthogénate
IV.5. Par réaction entre un xanthate et un accepteur radicalaire
V. Illustration du potentiel synthétique de la chimie radicalaire des xanthates
V.1. Variété de radicaux et d’oléfines pour les additions
V.2. Cyclisations
V.3. Cyclisations sur des aromatiques
V.4. Le procédé MADIX
V.5. Applications en synthèse totale : des débuts très prometteurs
V.6. Transformation du groupement xanthate
V.6.a. Par voie ionique
V.6.b. Par voie radicalaire
VI. Conclusion
Chapitre III : Les allylations radicalaires
I. Généralités
II. Les dérivés de l’étain
II.1. Allylations utilisant l’allyltributylétain
II.2. Mécanisme
II.3. Applications
II.4. Aspects stéréosélectifs
II.5. Limitations
II.5.a. Limitations liées à l’étain
II.5.b. Limitations liées aux possibilités de substitution
II.5.c. Exceptions
II.6. Extensions
II.6.a. Utilisation du 2,4-pentadiényle tributylstannane
II.6.b. Vinylation et allènylation
III. Dérivés du soufre
III.1. Les sulfures allyliques
III.2. Les sulfones allyliques
III.2.a. Isomérisation des allylsulfones
III.2.b. Synthèse d’oléfines par extrusion de dioxyde de soufre
III.2.c. Utilisation d’allylsulfones comme agent allylant
III.2.d. Triflones de Fuchs
IV. Dérivés du silicium
V. Les halogénures allyliques
VI. Autres dérivés
VI.1. Dérivés du gallium
VI.2. Dérivés du cobalt
VI.3. Dérivés du germanium
VI.4. Dérivés du phosphore
VII. Conclusion
Chapitre IV : Allylations radicalaires basées sur des allyles sulfones substituées
I. A la source de nos travaux
II. Allylations utilisant des agents tolérants la substitution en position 1
II.1. Les allylsulfures
II.2. Les halogénures allyliques
II.3. Utilisation des oxydes de diphénylphosphines allyliques
III. Utilisation de sulfones allyliques substituées en position 1
III.1. Premiers essais et mise au point de la méthode
III.2. Préparation des oléfines
III.3. Additions radicalaires sur les sulfones préparées
III.3.a. Additions utilisant des xanthates simples
III.3.b. Additions avec des xanthates plus complexes
IV. Conclusion
Conclusion générale