Synphos et difluorphos : diphosphines chirales par atropoisomérie. Évaluation des propriétés stériques et électroniques, synthèse d'analogues et applications en catalyse asymétrique.

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Jeulin, Séverine (2005) Synphos et difluorphos : diphosphines chirales par atropoisomérie. Évaluation des propriétés stériques et électroniques, synthèse d'analogues et applications en catalyse asymétrique. Doctorat Chimie Organique, Chimie Organique, ENSCP.

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Table des Matières

TABLE DES MATIERES

Introduction générale - 1

PARTIE A. Rappels bibliographiques: diphosphines chirales par atropoisomérie - 13

I. L'atropoisomérie - 13

II. Les différentes familles de diphosphines chirales par atropoisomérie - 16

A. Diphosphines à motif binaphtyle - 17

1. Le BINAP et ses analogues - 17

2. Modifications et substitutions du squelette binaphtyle - 18

3. Ligands dont le groupement phosphine n'est pas porté par le squelette binaphtyle - 25

B. Diphosphines à motif biphényle - 26

1. Groupement carboné en positions 6,6' (série BIPHEMP) - 27

2. Groupement oxygéné en positions 6,6'(série MeO-BIPHEP) - 29

C. Diphosphines à motif bihétéroaromatique - 34

1. Squelette bipényle - 35

2. Squelette bihétéroaromatique à 5 chaînons - 35

3. Squelette bihétéroaromatique à 6 chaînons - 37

D. Diphosphines dépourvues de symétrie C2 - 38

1. Groupements différents sur les atomes de phosphore - 39

2. Squelette biaryle dissymétrique - 40

III. Méthodes de synthèse des diphosphines chirales par atropoisomérie - 42

A. Méthodes de couplage aryle-aryle - 42

1. Couplage de type Ullmann - 43

2. Couplage oxydant - 44

3. Méthodes de couplage spécifiques des dérivés hétéroaromatiques - 48

4. Couplages stéréosélectifs - 49

B. Méthodes de dédoublement - 52

1. Dédoublement au niveau du biphénol - 52

2. Dédoublement au niveau de la diphosphine - 58

3. Dédoublement au niveau du bis(oxyde de phosphine) - 60

C. Modifications des substituants du phosphore - 62

1. Méthodes de synthèse linéaires - 62

2. Intermédiaire binaphtol ou biphénol énantiopur - 65

3. Intermédiaire phosphorylé énantiopur - 67

PARTIE B. Synthèse de nouveaux ligands phosphorés chiraux par atropoisomérie - 73

I. Présentation des objectifs - 73

II. Synthèse d'analogues du ligand SYNPHOS - 78

A. Schéma rétrosynthétique et choix des cibles - 78

B. Synthèse d'un intermédiaire commun énantiopur de type bis(phosphonate) - 80

1. Synthèse des arylphosphonates - 80

2. Dimérisation du motif arylphosphonate - 81

3. Dédoublement du bis(phosphonate) 12 - 82

C. Synthèse des analogues m-Xyl-SYNPHOS, p-Tol-SYNPHOS, p-CF3-SYNPHOS - 84

1. Mise au point de l'étape d'arylation - 84

2. Synthèse du (S)-m-Xyl-SYNPHOS - 85

3. Synthèse du (R)-p-Tol-SYNPHOS - 87

4. Synthèse du (S)-p-CF3-SYNPHOS - 88

D. Conclusion et perspectives - 88

III. Synthèse de nouveaux biphénols fluorés chiraux par atropoisomérie: valorisation du motif bi(tétrafluorobenzodioxane) - 90

A. Synthèse de biphénols énantiopurs à motif bi(tétrafluorobenzodioxane) - 91

1. Schéma rétrosynthétique - 91

2. Synthèse du motif biphénol - 92

3. Tentatives de dédoublement du biphénol 20 - 95

4. Dédoublement du biphénol 21 - 97

B. Application à la synthèse de nouveaux phosphoramidites chiraux - 100

1. Rappels bibliographiques - 100

2. Synthèse du phosphoramidite dibromé 30 - 104

3. Synthèse du phosphoramidite ortho, ortho'-diarylé o-Ph-F8-BIPhePHOS - 106

4. Application du phosphoramidite o-Ph-F8-BIPhePHOS 31 en hydrogénation asymétrique: étude préliminaire - 108

C. Conclusion et perspectives - 112

PARTIE C. Evaluation des ligands SYNPHOS® et DIFLUORPHOS® en hydrogénation asymétrique - 117

I. Rappels bibliographiques - 121

A. Synthèse des catalyseurs chiraux ruthénium-diphosphine - 121

B. Applications des catalyseurs in situ Ru(P*P)X2 en hydrogénation asymétrique - 125

C. Cycle catalytique - 128

II. Influence des propriétés stériques et électroniques des diphosphines atropoisomères en hydrogénation asymétrique - 131

A. Profil stérique des diphosphines chirales par atropoisomérie - 131

1. Rappels bibliographiques - 131

2. Intérêt de la modélisation moléculaire - 137

3. Résultats: mesure du paramètre angle dièdre q - 139

4. Bilan - 146

B. Profil électronique des diphosphines chirales par atropoisomérie - 147

1. Rappels bibliographiques - 147

2. Résultats: comparaison des trois échelles électroniques - 151

3. Comparaison des différentes échelles - 157

4. Bilan: profil stéréoélectronique des ligands SYNPHOS et DIFLUORPHOS - 159

C. Influence des paramètres stéréo-électroniques sur la cinétique en hydrogénation asymétrique - 160

1. Rappels bibliographiques - 160

2. Résultats: diphosphines comportant un squelette biphényle - 160

3. Comparaison avec les diphosphines bihétéroaromatiques - 162

4. Tentative de rationalisation - 164

D. Influence des paramètres stéréo-électroniques sur la sélectivité en hydrogénation asymétrique - 166

1. Substrats de la série 1 - 167

2. Substrats de la série 2 - 170

3. Bilan: relation structure /énantiosélectivité - 173

E. Conclusion - 174

III. Utilisation des catalyseurs Ru-SYNPHOS® et Ru-DIFLUORPHOS® pour la synthèse d'alcools chiraux d'intérêt industriel - 175

A. Synthèse de catalyseurs Ru-SYNPHOS® et Ru-DIFLUORPHOS® préformés - 176

1. Catalyseurs cationiques mononucléaires Ru-SYNPHOS® et Ru-DIFLUORPHOS® - 176

2. Catalyseurs anioniques dinucléaires Ru-SYNPHOS® et Ru-DIFLUORPHOS® - 177

B. Valorisation du ligand DIFLUORPHOS® dans l'hydrogénation asymétrique de b-cétoesters halogénés - 178

1. Hydrogénation asymétrique du 4,4,4-trifluoroacétoacétate d'éthyle - 178

2. Hydrogénation asymétrique du 4-chloro-acétoacétate d'éthyle - 184

3. Hydrogénation asymétrique de b-cétoesters aromatiques fluorés - 188

C. Valorisation du ligand SYNPHOS® dans l'hydrogénation asymétrique de cétones b-fonctionnalisées - 189

1. Synthèse du (R)-3-hydroxy-3-phenylpropionate d'éthyle - 189

2. Synthèse du (S)-4-benzyloxy-3-hydroxybutyrate d'éthyle - 192

IV. Utilisation de complexes cationiques du ruthénium pour l'hydrogénation énantiosélective d'oléfines - 197

A. Hydrogénation asymétrique de liaisons C=C tétrasubstituées - 197

1. Rappels bibliographiques - 197

2. Hydrogénation asymétrique de b-(acylamino)acrylates cycliques - 203

B. Synthèse de l'ester de Roche par hydrogénation asymétrique - 210

1. Rappels bibliographiques - 210

2. Essais d'hydrogénation asymétrique - 212

V. Conclusion - 217

PARTIE D. Evaluation des ligands SYNPHOS et DIFLUORPHOS en catalyse asymétrique: formation de liaisons C-C - 221

I. Couplage réducteur asymétrique - 226

II. Cycloisomérisation d'énynes 1,7 - 228

A. Rappels bibliographiques - 228

B. Résultats - 230

C. Conclusion - 233

III. Réaction de Heck asymétrique - 233

A. Rappels bibliographiques - 233

1. Version intramoléculaire - 233

2. Version intermoléculaire - 234

B. Résultats: réaction de Heck intermoléculaire, arylation du 2,3-dihydrofurane - 235

1. Synthèse des réactifs - 235

2. Tests catalytiques - 235

3. Conclusion et perspectives - 238

C. Résultats: réaction de Heck intramoléculaire - 239

1. Synthèse des réactifs - 239

2. Tests catalytiques - 240

3. Conclusion - 244

IV. Perspectives - 245

Conclusion générale - 249

Partie expérimentale - 255

Annexes - 349

Annexe 1: Applications des ligands phosphoramidites chiraux par atropoisomérie en catalyse asymétrique - I

Annexe 2: Mécanique Moléculaire - XIV

Annexe 3: Installation de Chimie Parallèle (Top Industrie) - XVII

Annexe 4: Valorisation des compétences, un nouveau chapitre de la thèse - XVIII

Publications - XXXI

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