PARTIE III RAPPELS SUR LES SYNTHÈSES TOTALES DES JASMONATES DE
I.2. Préparation des catalyseurs de Jacobsen : Métallation et fonctionnalisation de ligands tétradentates…
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
fonctionnalisé avec un contre-ion « X ». Simultanément, l’unité catalytique B apporte la fonction alcool manquante du diol bicyclique énantiopur. Cette unité B doit donc comporter un groupement OH lié à un atome métallique central qui peut être du cobalt ou du chrome.
Afin de pouvoir étudier la réactivité du méso-époxyde dérivé du cycloocta-1,5-diène, nous avons donc synthétisé une série de catalyseurs plus ou moins fonctionnalisés. Les ligands chiraux monomériques (R,R)- et (S,S)(Salen) étant disponibles commercialement, ils ont été fonctionnalisés en vue de leur utilisation sur l’époxyde dérivé du cycloocta-1,5-diène.
I.2. Préparation des catalyseurs de Jacobsen : Métallation et fonctionnalisation de ligands
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
N O Co O N
tBu tBu
tBu tBu N O H N OH
tBu tBu
tBu tBu
N O Co O N
tBu tBu
tBu tBu
N O H N
tBu OH tBu
tBu tBu
Co(OAc)2.4H2O, MeOH (R,R)(Salen), DCM
(R,R)(Salen)Co(II) Rdt = 91%
+(II) 30 min à t.a.
puis 45 min. à 0°C
(R,R)(Salen)
1B Co(OAc)2.4H2O, MeOH (R,R)(Salen), DCM
(S,S)(Salen)Co(II) Rdt = 87%
+(II)
30 min à t.a.
puis 45 min. à 0°C (S,S)(Salen)
1A
Schéma 62 : Préparation des catalyseurs N,N'-bis-(3,5-di-tert-butylsalicylidène)- 1,2-cyclohexanediaminocobalt(II) chiraux (R,R) et (S,S).
Nous disposons maintenant des précurseurs énantiopurs 1A et 1B de l’unité catalytique A. Afin de compléter la préparation de ce premier catalyseur, l’atome de métal au degré d’oxydation (+II) au centre du complexe doit être oxydé au degré (+III) grâce à un contre-ion.
I.2.2. Synthèse des (R,R)- et (S,S)(Salen)M(III)X
L’addition d’un équivalent d’un acide organique sur le ligand métallé en solution dans le dichlorométhane, sous oxygène atmosphérique pendant 1 heure, suivie d’une évaporation du solvant puis d’un lavage du catalyseur permet d’oxyder les ligands métallés 1A à 1B avec des rendements supérieurs ou égaux à 94%.
L’utilisation des acides acétique, trifluoroacétique, méthanesulfonique, p- toluènesulfonique, et trifluorométhanesulfonique nous a permis d’élargir la chimiothèque de la première unité catalytique, afin de déterminer quels sont les catalyseurs les plus actifs dans les réactions de cyclisation (Tableau 7).
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
Tableau 7 : Fonctionnalisation/oxydation des N,N'-bis-(3,5-di-tert-butylsalicylidène)- 1,2-cyclohexanediaminocobalt (II) chiraux (R,R) et (S,S).
Catalyseur
N O Co O N
tBu X tBu
tBu tBu
+(III)
(S,S)(Salen)Co(III)X
N O Co O N
tBu X tBu
tBu tBu
+(III)
(R,R)(Salen)Co(III)X
Contre-ion X Rdt N° Catalyseur Rdt N° Catalyseur
O O
96% 2A 98% 2B
O
O CF3 95% 3A 97% 3B
S O O
O 95% 4A 94% 4B
S O O
O 94% 5A 94% 5B
S O O
O
CF3 96% 6A 96% 6B
Comme nous l’avons vu précédemment, les acides organiques ne sont pas les seuls contre-ions utilisés. Les bases de Schiff chirales peuvent être directement fonctionnalisées sous la forme de (Salen)M(III)Cl.
I.2.3. Synthèse des (R,R)- et (S,S)(Salen)M(III)Cl
L’ajout de chlorure de chrome (II) anhydre ou de cobalt (II) monohydraté sur une solution du ligand chiral au sein du THF à température ambiante sous atmosphère inerte d’argon puis sous oxygène atmosphérique permet d’obtenir les ligands 7A, 7B, 8A, et 8B métallés et fonctionnalisés. Une recristallisation au sein de l’acétonitrile permet d’obtenir des catalyseurs purs avec des rendements variant de 63 à 68% (Schéma 63).
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
N O H N
tBu OH tBu
tBu tBu
N O M O N
tBu tBu
tBu tBu Cl N
O H N
tBu OH tBu
tBu tBu
N O M O N
tBu tBu
tBu tBu Cl
1- Co(Cl)2.H2O, 2h, Ar
2- 3h, O2 atm. THF, t.a.
ou 1- Cr(Cl)2, 2h, Ar 2- 3h, O2 atm.
(R,R)(Salen)M(III)Cl M = Co, Rdt = 68% 7B M = Cr, Rdt = 63% 8B
(R,R)(Salen)
recrist.
CH3CN
+(III)
(S,S)(Salen)Co(III)Cl M = Co, Rdt = 67% 7A M = Cr, Rdt = 64% 8A
(S,S)(Salen) 1- Co(Cl)2.H2O, 2h, Ar
2- 3h, O2 atm. THF, t.a.
ou 1- Cr(Cl)2, 2h, Ar 2- 3h, O2 atm.
recrist.
CH3CN
+(III)
Schéma 63 : Synthèse des (Salen)M(III)Cl chiraux (R,R) et (S,S).
I.2.4. Synthèse des (R,R)- et (S,S)(Salen)Co(III)OH
Afin de préparer la deuxième unité catalytique B, (R,R)- ou (S,S)(Salen)M(III)OH, trois méthodes différentes ont été étudiées:
• Méthode A : Une fonctionnalisation des (Salen)Co(II) 1A et 1B chiraux en présence d’hydroxyde de lithium ou de potassium à reflux [233] (Schéma 64).
(R,R)(Salen)Co(II) (R,R)(Salen)Co(III)OH
1- LiOH (3 éq.), DCM, ∆∆∆∆, 8h 2- KOH (3 éq.), DCM, ∆∆∆∆, 8h 1B
Schéma 64 : Méthode A. Fonctionnalisation des bases de Schiff sous la forme (R,R)(Salen)Co(III)OH en présence de sels d’hydroxydes.
• Méthode B : Un échange anionique sur les (R,R)- et (S,S)-(Salen)M(III)Cl 7A à 8B.
L’utilisation d’un sel d’hydroxyde permettrait alors d’effectuer un échange du contre-ion afin
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
d’obtenir l’unité catalytique B sous la forme (R,R)- ou (S,S)(Salen)M(III)OH (M = Co, Cr)
[227]
(Schéma 65).
(R,R)(Salen)Co(III)Cl (R,R)(Salen)Co(III)OH
A- LiOH, CH3CN, t.a., 48h B- LiOH, MeOH/H2O (4/1), 24h C- KOH, DCM, ∆∆∆∆, 8h
7B
Schéma 65 : Méthode B. Fonctionnalisation des bases de Schiff sous la forme (R,R)(Salen)Co(III)OH par échange anionique.
• Méthode C : Une fonctionnalisation directe des ligands chiraux (R,R) et (S,S)(Salen) en présence de Co(OH)2 (Schéma 66).
(R,R)(Salen) (R,R)(Salen)Co(III)OH
Co(OH)2 dans MeOH (R,R)(Salen) dans dCM
30 min à t.a.
puis ∆, ∆, ∆, O∆, 2 atm., 8h
Schéma 66 : Méthode C. Fonctionnalisation directe des bases de Schiff sous la forme (R,R)(Salen)Co(III)OH grâce à l’hydroxyde de cobalt (II).
Jusqu’à présent, les deux premières stratégies n’ont pas encore permis d’isoler le motif (R,R)(Salen)Co(III)OH et seul le ligand est récupéré.
De plus, la faible solubilité de l’hydroxyde de cobalt (II) utilisé lors de la méthode C empêche la métallation du ligand chiral. D’autres essais de solubilisation du sel de cobalt dans le dioxane, le THF, l’éther diéthylique, ou bien l’éthanol se sont révélés infructueux.
Nous décidons néanmoins d’effectuer l’étude de la réaction de cyclisation du méso- époxyde en présence des unités catalytiques A (R,R)- et (S,S)(Salen)Co(III)X. La même unité catalytique favoriserait à la fois l’ouverture de l’époxyde et la cyclisation électroassistée du méso-époxyde. Un homologue de l’unité catalytique B (noté C) de type (R,R) ou (S,S)(Salen)Co(IV)X-OH, serait alors formé in situ en présence d’eau (Schéma 67).
Chapitre II. Partie I : synthèse de précurseurs chiraux bicycliques par voie chimique
Co L4 L2 L3
L1 X
OH
O Co
L4 L2 L3
L1 X O
O H H
H O Co
L4 L2 L3
L1 X
O H
OH H
H
X = CH3COO, CF3COO, MsO, TsO, TfO Unité catalytique A
Unité catalytique C formée in situ en présence d'H2O
diendo-cis- bicyclo[3.3.0]octane-2,6-diol
anti, syn, anti (R,R)(Salen)M(III)X
H2O (S)
(S) (R)
(R)
Schéma 67 : Nouvelle stratégie pour la cyclisation électroassistée du méso-époxyde, une unité catalytique (R,R)(Salen)Co(IV)X-OH formée in situ (un énantiomère représenté).
Nous pouvons à présent préparer le méso-époxyde qui va être utilisé pour cette étude.