Réactions asymétriques d'hétéro Diels-Alder impliquant un dienophile dithioester

Asymmetric hetero-Diels-Alder reactions using dithioester as dienophile

• Auteur / Autrice : Hélène Dentel
• Direction : Mihaela Gulea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale et industrielle
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie moléculaire

Composés hétérocycliques

Catalyse asymétrique

Diels-Alder, Réaction de

Résumé

L’objectif du projet a été de développer des versions asymétriques de la réaction d’hétéro-Diels-Alder (HDA) à partir de dithioesters. Les réactions diastéréosélectives entre des dithioesters portant des auxiliaires chiraux alcool ou oxazolidinone et le 2,3-diméthyl-1,3-butadiène ont conduit à des excès diastéréomériques allant jusqu’à 78%. En version énantiosélective, le meilleur résultat (82% ee) a été obtenu à partir du dithiooxalate d’éthyle et du 2,3-diméthyl-1,3-butadiène, en présence de 5 mol% d’un catalyseur chiral Cu(OTf)2/bis(oxazoline). La réaction est limitée car fortement substrat-dépendante, mais représente le premier exemple d’une réaction d’HDA catalytique énantiosélective, à partir d’un diénophile thiocarbonylé. Pour chaque cycloadduit, la stéréochimie absolue a été détérminée par corrélation structurale à partir d’un dérivé analysé par RX. Des expériences de double différentiation (dithioester chiral/catalyseur chiral) ont été réalisées. Pour un dithiooxalate, le sens de l’induction asymétrique semble être guidé par le catalyseur, alors que pour un dithioester oxazolidinone, le catalyseur influence peu l’énantiosélectivité, dû probablement aux différentes possibilités de coordination (O,O vs S,O) du diénophile à l’acide de Lewis. Pour rationaliser les résultats, nous avons proposé une géométrie tétraédrique du complexe dithiooxalate/catalyseur (avec chélation S,O du cuivre) et plan-carrée pour celui impliquant l’oxazolidinone dithioester (avec chélation O,O du cuivre). L’étude théorique de la réaction a montré qu’un catalyseur chiral peut accélérer la cycloaddition et induire l’asymétrie, les dithioesters étudiés étant coordinés au métal de façon bidentée.

The project was focused on the development of asymmetric hetero-Diels-Alder (HDA) reactions involving dithioester as dienophiles. The cycloadditions between dithioesters bearing an alcohol or an oxazolidinone as a chiral auxiliary and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene led to diastereomeric excess up to 78%. In the enantioselective version, the best result (82% ee) was obtained with ethyl dithiooxalate and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene in the presence of a chiral Cu(OTf)2/bis(oxazoline) complex. The enantioselectivity seems to be substrates/catalyst dependent yielding to difficult control. Even if this reaction is limited for synthetic applications, it represents the first example of a catalytic asymmetric HDA reaction with a chiral Lewis acid as activator of the thiocarbonyl partner. The absolute stereochemistry of each cycloadduct was assigned by structural correlation with a derivative analyzed by X-Ray. Double-stereodifferentiating experiments (chiral dithioester/chiral catalyst) have shown that the asymmetric induction is mainly controlled by the catalyst when dithiooxalate was involved. When an oxazolidinone dithioester was employed, the catalyst poorly influences the enantioselectivity, probably due to the different possible chelation modes between the dienophile and the Lewis acid (O,O vs S,O). To rationalize these results, we assume a tetrahedral geometry of the dithiooxalate/catalyst complex (S,O copper chelation) and a square-planar geometry with the oxazolidinone dithioester (O,O copper chelation). The theoretical study indicated that a chiral catalyst could accelerate the cycloaddition and induce asymmetry, with a bidentate chelation of the dithioesters to the metal.