Nouvelle réaction domino pallado-catalysée : alcoxycarbonylation / allylation pour la synthèse d’esters alpha-allylés

A new palladium-catalysed domino reaction : alcoxycarbonylation / allylation for the synthesis of α-allylated esters

• Auteur / Autrice : Benoit Wahl
• Direction : André Mortreux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Organique et Macromoléculaire
• Date : Soutenance le 09/12/2011
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphore -- Composés

Allyle -- Composés

Alkylation

Carbonylation

Catalyseurs au palladium

Catalyse homogène

Mots clés libres

Cétoesters

Chlorocétones

Résumé

L’objectif de ce travail est la mise au point d’une nouvelle réaction domino combinant deux réactions pallado-catalysées d’alcoxycarbonylation et d’alkylation allylique pour la synthèse d’esters allylés. Dans un premier temps, l’étude individuelle de chaque réaction mise en jeu dans la réaction domino a permis de mettre en avant l’incompatibilité des deux réactions lorsque le réactif est un halogénure de benzyle. Les [Alpha]-chlorocétones, conduisant par alcoxycarbonylation à des β-cétoesters plus réactifs en alkylation allylique, ont, par contre, permis de montrer la faisabilité de ce type de transformation. L’optimisation de la réaction d’alcoxycarbonylation d’α-chlorocétones a mis en avant l’importance de l’utilisation de la Xantphos comme ligand phosphoré associé au palladium pour la préparation de β-cétoesters avec de très bons rendements. Dans un deuxième temps, l’alcoxycarbonylation d’α-chlorocétones et la réaction d’alkylation allylique ont pu être combinées de façon efficace dans une nouvelle réaction pseudo-domino de type I, impliquant un seul catalyseur au palladium capable de promouvoir les deux étapes, à des charges catalytiques tout à fait modérées. Le choix du phénate d’allyle comme substrat allylique, moins réactif vis-à-vis du palladium que d’autres dérivés allyliques, et l’utilisation de Xantphos se sont avérés les paramètres clé permettant d’obtenir les β-cétoesters allylés avec de bons rendements et une bonne sélectivité.La généralisation de cette nouvelle réaction à différents substrats laisse entrevoir des perspectives intéressantes d’application de la réaction domino en version intramoléculaire pour la synthèse d’hétérocycles hautement fonctionnalisés.

The aim of this work was to develop a new domino reaction combining two different pallado-catalysed transformations: alcoxycarbonylation and allylic alkylation for the synthesis of α-allylated esters.First of all, each elementary reaction involved in the domino reaction was studied individually. When benzyl halide was used as the starting material, the incompatibility of the reactions conditions was clearly demonstrated, whereas the use of [Alpha]-chloroketones, leading to intermediate β-ketoesters, more reactive in allylic alkylation showed us the feasibility of this kind of transformation. Alcoxycarbonylation of α-chloroketones was optimized and the use of Xantphos as an ancillary ligand allowed us to get β-ketoesters with very good yields.Then, [Alpha]-chloroketones alcoxycarbonylation and subsequent allylation could be efficiently combined to provide a new pseudo-domino type I sequence wherein the same catalytic system drives the two concatenated cycles at moderate catalyst loadings. The use of allylic phenyl ether, less reactive to the metal than other allylic substrates, turned out to be the key factor, along with the use of Xantphos, to get allylated ketoesters with good yields and selectivity.This new domino reaction has been extended to several substrates which precludes interesting perspectives for the synthesis of highly functionalized cyclic structures via its intramolecular version.