Arylations d’hétéroarènes via activation / fonctionnalisation de liaisons C-H par des catalyseurs du palladium

Palladium-catalyzed direct arylation of heterocycles by C-H bonds activation / functionalisation

• Auteur / Autrice : Julien Roger
• Direction : Henri Doucet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liaisons carbone-hydrogène

Activation (chimie)

Écologie chimique

Composés hétérocycliques

Catalyse homogène

Catalyseurs au palladium

Résumé

Au cours de ce travail de thèse, nous avons sommes intéressés à l’activation/fonctionnalisation de liaisons C-H pour la formation de biaryles, qui peut se révéler être un outil intéressant d’un point de vue économique et écologique par rapport aux autres types de couplage tels que Suzuki, Stille ou Negishi. Nous avons tout d’abord montré qu’il était possible d’utiliser des triflates d’aryle riches en électrons pour fonctionnaliser des hétéroarènes. Le meilleur système catalytique semble être le Pd(OAc)₂/PPh₃ avec KOAc ou Cs₂CO₃ dans le DMF. Nous avons ensuite démontré qu'en utilisant de 0,1 à 0,001% molaire du précurseur Pd(OAc)₂, sans addition de ligand, il était possible d’effectuer une arylation intermoléculaire régiosélective en C5 des composés tels que les furanes, les thiophènes, les thiazoles, les pyrroles ou les imidazoles en présence de bromures d’aryle. Un large éventail de substituants électrodonneurs ou électroattracteurs, tels que les acétyles, benzoyles, nitro, nitriles, trifluorométhyles, fluoro, alkyles ou méthoxy sur le bromure d’aryle est toléré. De plus, nous avons également montré qu’il était possible d’utiliser des hétéroaromatiques portant des fonctions alcools ou amines sans qu’il soit nécessaire de les protéger. Enfin, nous avons démontré que des solvants à base de carbonates, qui sont considérés comme des solvants «verts», peuvent être utilisés pour l’arylation directe d’hétéroaromatiques. En présence de propylène carbonate ou carbonate de diéthyle et de 1% molaire de PdCl(C₃H₅)(dppb) comme précurseur catalytique, il est possible d’obtenir la 2-arylation du benzoxazole.

During this thesis, we are interested in the activation/functionalisation of C-H bonds for the formation of biaryls, which would provide a cost effective and environmentally attractive procedure in comparison to other types of couplings such as Suzuki, Stille or Negishi. First, we demonstrated that it is possible to use electron-rich aryl triflates to functionalize heteroarenes. The best catalytic system seems to be Pd(OAc)₂/PPh₃ with KOAc orCs₂CO₃ in DMF. Then, we have demonstrated that by using as little as 0,1–0,001 mol% of Pd(OAc)2 as the catalyst precursor, without ligand, it was possible to perform a regioselective intermolecular 5-arylation of heteroaromatics such as furans, thiophenes, thiazoles, pyrroles or imidazoles in the presence of aryl bromides. A wide range of substituents, such as acetyl, benzoyl, nitro, nitrile, trifluoromethyl, fluoro, alkyl or methoxy on the aryl bromide are tolerated. In addition, we also showed that it was possible to use of heteroaromatics bearing unprotected amine or alcohol functions. Finally, we have demonstrated that carbonates, which are considered as "green" solvents, can be used for the direct arylation of heteroaromatics. In the presence of propylene carbonate or diethyl carbonate and 1 mol% of PdCl(C₃H₅)(dppb) as the catalyst precursor, it was possible to obtain the 2-arylation of benzoxazole.