Synthèse stéréospécifique et chimie de coordination de ligands hétérobifonctionnels P-stéréogènes : vers le développement de méthodologies de couplages C-C palladocatalysés

Stereospecific synthesis and coordination chemistry of P-stereogenic heterobidentate ligands : towards the development of palladium-catalyzed C-C couplings

• Auteur / Autrice : Sébastien Lemouzy
• Direction : Gérard Buono, Damien Hérault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences Chimiques. Chimie organique
• Date : Soutenance le 29/11/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Cyril Bressy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Voituriez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Xavier Verdaguer i Puigdemont, Annie-Claude Gaumont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs au palladium

Ligands

Coordinence

Synthèse organique

Chimie organique

Mots clés libres

Phosphore

P-Stéréogène

Réduction

Phosphures masqués

Alkylation

Ligands P-N

Palladium

Catalyse

Couplages C-C

Phosphorus chemistry

P-Stereogenic

Stereospecific

Reduction

Masked phosphido-Boranes

Alkylation

P-N ligands

Palladium

Catalysis

C-C coupling.

Résumé

La première partie de ce manuscrit traite de la synthèse de phosphine-boranes P-stéréogènes énantioenrichis à partir d’un précurseur développé par notre laboratoire : le H-phénylphosphinate d’adamantyle. Grâce au développement d’une séquence monotope, une variété d’oxydes de phosphine P-stéréogènes de haute pureté optique a pu être synthétisée. Ces composés comportant une attache hydroxyle ont ensuite été réduits de façon stéréospécifique en présence de borane pour générer les précurseurs phosphine-boranes correspondants. Lors de cette étape de réduction, l’importance de la fonction hydroxyle a été mise en évidence, et un mécanisme basé sur la formation d’une espèce phosphaboracyclique intermédiaire a été proposé, sur la base de l’isolement d’intermédiaires réactionnels O-borés. Les trois rôles du borane (activation, réduction, protection de la phosphine) ont été clairement identifiés dans ce processus. Dans un second temps, nous avons pu mettre à profit la rétroaddition du groupement hydroxyalkyle en milieu basique lors de l’alkylation stéréospécifique chimiodivergente de phosphure-boranes masqués. Cette rétroaddition a permis de contourner l’instabilité chimique et configurationnelle des phosphures générés in situ, permettant l’accès à des phosphine-boranes fonctionnalisés de manière énantiospécifique. Ces ligands P,N ont été ensuite complexés au palladium et les complexes ont pu être testés comme catalyseurs de couplages C-C énantiosélectifs. Lors de ces couplages, l’angle de morsure du ligand s’est révélé crucial pour la réactivité du système catalytique.

The first part of this manuscript deals with the synthesis of enantioenriched P-stereogenic phosphine-boranes from a chiral precursor developed in our laboratory: H-adamantyl phenylphosphinate. Through the design of a one-pot procedure, the synthesis of a wide array of highly enantioenriched phosphine oxides has been achieved. These hydroxy-functionalised compounds were reduced stereospecifically under borane conditions to yield the corresponding hydroxyalkylphosphine-boranes. During the study of this reaction, the importance of hydroxy group has been highlighted, and a mechanism relying on the formation of transient phosphaboracyclic intermediate could be proposed, on the basis of kinetic observation and isolation of O-borylated intermediates. In this transformation, borane seems to display three roles: activating, reducing and protecting agent. Next, we were able to take advantage of the retroaddition of hydroxyalkyl moiety under basic conditions to develop a new approach for the stereospecific and chemodivergent alkylation of masked secondary phosphine-boranes. This unusual reactivity allowed us to circumvent the relative chemical and configurational instability of such in situ generated phosphido-boranes intermediate, thus enabling the stereospecific synthesis of functionalised tertiary phosphine-boranes. These P-N ligands have been complexed to palladium, and the catalytic activity of these complexes in enantioselective C-C couplings has been studied. During the catalytic process, it appears that the ligand bite angle plays an important role in the catalyst activity.