Variations autour de la réaction de Suzuki-Miyaura : nouveaux partenaires et nouveaux ligands

Synthesis of new boronate partners and new ligands for the Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction

• Auteur / Autrice : Hélène Bonin-Dubarle
• Direction : Emmanuel Gras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie, biologie, santé
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs au palladium

Ligands (biochimie)

Composés hétérocycliques

Réaction de Suzuki

Mots clés libres

Réaction de Suzuki-Miyaura

Couplage C-C

Dérivés borés

Dioxazaborocanes

Complexes de palladium

Réaction de Huisgen

Ligands bidentates

Ligands fluorés

Tests catalytiques

Résumé

"Les réactions de couplage carbone-carbone sont des réactions essentielles en chimie organique. Parmi les différentes approches métallo-catalysées, la réaction de Suzuki-Miyaura est celle qui a connu un développement industriel et académique parmi les plus importants, car elle présente de nombreux avantages par rapport aux autres réactions de couplage existantes. Cependant, les acides boroniques utilisés classiquement dans cette réaction présentent des problèmes de stabilité. C'est pourquoi d'autres partenaires de couplage ont été élaborés et utilisés avec succès à la place de ces acides. Parmi les différents partenaires mis au point, les dioxazaborocanes, obtenus par condensation de la diéthanolamine sur un acide boronique, se sont avérés être d'excellents alternatifs aux acides boroniques, notamment grâce à leur purification très simple à mettre en œuvre, et à leur exceptionnelle stabilité. Dans le cadre d'une collaboration avec un partenaire industriel, nous nous sommes intéressés à la synthèse " one-pot " et à la structure de ces composés, aussi bien en série alkyle qu'en série aryle. Nous avons alors mis au point des conditions de couplage de ces différents composés, aussi bien sur des dérivés halogénés que sur des sels de diazonium, et permettant d'obtenir d'excellents rendements de réaction. En plus du développement de nouveaux partenaires borés, nous nous sommes également intéressés à la synthèse de nouveaux ligands et des complexes de palladium correspondants pour catalyser la réaction de Suzuki-Miyaura. Afin d'obtenir des complexes organométalliques extrêmement robustes, nous avons choisi de développer des ligands bidentates comportant un motif carbène N-hétérocyclique et un motif triazole relié entre eux par un bras méthylène, notamment grâce à la réaction de Huisgen. Les complexes mixtes carbène-phosphine correspondants ont alors pu être obtenus avec de bons rendements. Les tests catalytiques, effectués avec deux complexes de palladium sur la réaction de Suzuki-Miyaura, ont été très concluants, puisque ces catalyseurs permettent d'obtenir des rendements de couplage quantitatifs avec des temps de réaction très courts et des charges catalytiques très faibles. "

Carbon-carbon bond formation is a fundamental reaction in organic chemistry. Among the different transition-metal catalysed cross-coupling reactions, the Suzuki-Miyaura reaction is known as one of the most efficient and popular method in academic laboratories and at an industrial level. However, the classically used boronic acids are not very stable. That's why new boronated coupling partners have been developed and successfully used in this type of reaction. Among these new compounds, dioxazaborocanes, obtained by condensation of diethanolamine on boronic acids, are a very good choice, because of their simple purification and their exceptional stability. We developed with our industrial partner a new one-pot synthesis of these derivatives, and then, studied their structure in solution and in a solid state. We also tested different catalytic conditions to obtain the cross-coupling products with excellent yields from halogenated compounds or diazonium salts. We were also interested in developing new ligands and the corresponding palladium complexes to catalyse the Suzuki-Miyaura reaction. In order to get very strong ligand-metal complexes, we chose to develop bidentate ligands, containing an N-heterocyclic carbene and a triazole ring linked by a methylene, by using the Huisgen reaction. The corresponding palladium complexes were then synthesized with good yields. These complexes are excellent catalysts, since we could obtain cross-coupling products in quantitative yields with very low catalyst loading and in very short reaction times.