introduction a la chimie radicalaire....

INTRODUCTION A LA CHIMIE RADICALAIRE.INTRODUCTION A LA CHIMIE RADICALAIRE.

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Introduction à la chimie radicalaire

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Master Recherche - 2005Prof P. van de [email protected]://blogperso.univ-rennes1.fr/pierre.van-de-weghe/index.php/


Aspects généraux.Aspects généraux.Aspects généraux.Aspects généraux.

Structures des radicaux :


HH

H

FFF

Radical π

" quasi-plan "

Radical σ

pyramidal

Les substituants à fort caractère π-donneur (F, O, …) favorisent la structure pyramidale.

Structures des radicaux :


La barrière d’inversion est très faible (1 à 2 kcal / mol).

NO2

OAc

ou

NO2

OAc

Bu3SnH

80 °C

OAc

OAc+

83 / 17

OAc OAc

Caractère ambident :


CH3 + OEt

oléfine "enrichie"

Le radical est électrophile.

CH3 + CO2Et

oléfine "appauvrie"

Le radical est nucléophile.

Les différents types de réactions :


� réaction de substitution.

� réaction de duplication - disproportionnation.

� réaction d’addition.

+ X Y RX +R Y

+ X YR R X Y

� réaction de duplication - disproportionnation.

+R R R R

+ + + H

disproportionnation majoritaire

H

Zone de vitesse :


CH3 + CH3C2H6

CH3-H

PhCH2-H

CH3

PhCH2

+ H

+ H

facteur thermo

réaction plus facile(20 kcal / mol de différence)

réactions aussi rapides

PhCH2 PhCH2+ PhCH2CH2Ph

PhCH3 + CH3 PhCH2 + CH4

facteur cinétiqueréactions aussi rapidesl’une que l’autre

Bien que favorable thermodynamiquement, cette réaction est très lente.

� c’est donc la cinétique (vitesse) qui dirige la réaction et non son aspect thermodynamique.

Zone de vitesse :


RE PhCH3

k' = [R ][CH2=CHE]E

R

k = 102 M-1 s-1

RH + PhCH2

k = 109 M-1 s-1

1/2 R-R

� les constantes de vitesse doivent donc être de l’ordre de 104 à 109 M-1 s-1.


Effets de solvants :

SN1

Cl- + MeI

SN2ClMe + I

-MeOH DMF

k rel 1 106

MeO

OTs+

MeO

+TsO -

Et2O MeOH

k rel 1 106

cumène cyclohexane DMF cyclohexanol

k rel 1 0.97 1.14 1.16

NCN

NCN

80 °C2

CN+ N2

AIBN


Aspects orbitalaires :

Les réactions radicalaires sont généralement exothermiques. Cela signifie que

leurs états de transition ressemblent aux produits de départ. L’utilisation des

orbitales frontières initiales est alors une bonne approximation pour décrire les

réactivités et les stéréosélectivités de ces réactions.



R R RC=CC=C R

SOMO - HOMO SOMO - LUMO SOMO - SOMO



R C=C

R C=C+ R

R Et Me CH2F CF3

k (M-1 s-1) 3.5 104 4.5 104 2.8 105 3.5 106

L’énergie de la SOMO est abaissée.

SOMO - HOMO

X

k (M-1 s-1)

S Se Te

7.6 104 1.2 107 4.8 107

+ PhX-XPh XPh + PhX

L’énergie de la HOMO est élevée.



L’énergie de la SOMO est élevée.

R C=C

PO(OEt)2+RR"

R' PO(OEt)2R

R'R"

R R' R" k (M-1 s-1)

H H H 2.5 103

CH3 H H 2.6 103

Pr H H 5.0 103

CH3O H H 6.8 103

CH3 CH3 H 1.2 104

SOMO - LUMO

3 3

CH3 CH3 CH3 5.9 104

+E

CO2Me

E

CO2Me

E

k rel

Me H Cl CO2Me CN

0.01 1 10 150 310

L’énergie de la LUMO est abaissée


Formation des radicaux libres :

R-X + Bu3Sn R + Bu3SnX

RHgX [RHgH]NaBH4 traces O2 - Hg

RHg R

� méthode à l’hydrure de tributylétain.

� méthode au mercure (rarement utilisée aujourd’hui).

RX + Mn [RX- , Mn+1] R + X- + Mn+1

RX R RY R

Y

X+ R

initiateur Y RX

� processus impliquant une réduction.

� réaction de Karash (réaction d’addition).


Le tributylétain comme réactif.Le tributylétain comme réactif.Le tributylétain comme réactif.Le tributylétain comme réactif.


Le réactif :

� Bu3SnH ou Ph3SnH en général.

� Il existe des variantes pour lesquelles l’hydrure d’étain est formé in-situ par action

d’un agent réducteur (NaBH4, NaBH3CN, R3SiH ou R2SiH2) sur un halogénure de

trialkyle étain (cette méthode permet d’utiliser uniquement 10 à 20 mol% de dérivé d’étain).

Les principales réactions :Les principales réactions :

� Réaction de réduction de RX ou ROH.

� Addition intermoléculaire.

� Addition intramoléculaire (réaction de cyclisation).


Bu3SnH Bu3SnAIBN

Bu3Sn + RX R + Bu3SnX

R + Bu3SnH Bu3Sn + R-H

Initiation

Propagation

Réduction

Bu3SnH + RX R-H + Bu3SnX

Ordre de transfert : I > Br > SePh ~ OC(S)SCH3 > Cl > SPh

Ordre de réactivité de R• face à Bu 3SnH : aryl ~ vinyl > alkyl > allyl ~ benzyl

Note : depuis peu AIBN n’est plus commercialement disponible. Un substitut est dorénavantdisponible, le 1,1’-azobis-(cyclohexane carbonitrile).

N NCN NC


Réduction

RX + Bu3SnH RH + Bu3SnX

pour R = alkyl-

RF RCl RBr RI

k 0 103 à 105 105 à 108 > 108

pour R = aryl- ou vinyl-

Conséquence fondamentale : pas de solvants halogénés pour les réactions radicalaires.

X peut être remplacé par un chalcogène (S, Se ou Te):

RSR' RH k : 102 à 104

RSeR' RH k : 106 à 107

RTeR' RH k : 107

les réactions sont 102 à 103 plus lentes


RéductionOH

S

NO

Br H

CO2Bn

Bu3SnH

AIBNTol, reflux

OH

S

NO

H

CO2Bn

SPh Bu3SnH

NO

3

AIBNTol, reflux

NO

NAr

Cl SPh

O

Bu3SnH

AIBNTol, reflux

NAr

SPh

O


Réduction

Cas particulier : Ziegler, F.E. et coll. J. Org. Chem. 1998, 63, 7920-7930.

O

OBnOBn

I

BnO

Bu3SnH

AIBN (cat)

Tol, 60 °C

O2

O

OBnOBn

OH

BnO

70 %


Réduction: la réaction de Barton-McCombie

RO SMe

S

+ Bu3SnHAIBN (cat.)

RH + COS + Bu3SnSMe

Alcools secondaires >> alcools primaires

Mécanisme initialement admis :

RO SMe

S

Bu3Sn

RO SMe

SBu3Sn

R + OSMe

SSnBu3

R + COS + Bu3SnSMe

Bu3SnHRH + Bu3Sn

Mécanisme démontré :

MeS O

SR

Bu3Sn

RO

S+ Bu3SnSMe

- COSR



Cas des alcools tertiaires :

H

OSMe

S

+ COS + MeSH

le xanthate n’est pas stable, il se réarrange.

Exemples classiques : en chimie des hydrates de carbone

O O O

OO

O

OH

O 1- NaH

2- CS2

3- MeIO

O

O

O

O

MeS

S

Bu3SnH

AIBN (cat)

Tol, refluxO

O

OO

OOBn

OHOH

OMe 1- NaH

2- CS2

3- MeI

Bu3SnH

AIBN (cat)

Tol, reflux

OOBn

OC(S)SMeMeS(S)CO

OMe OOBn

OMe



O

OO

O

OR

OO

O1- LiAlH(OtBu)3, THF

2- KHMDS, THF, -78 °C

puis DMAP, PhOC(S)Cl, -20 °C

OO

OBu3SnH

AIBN (cat)

Tol, reflux

R = OPh

S

42 %

• Danishefsky, S.J. et coll. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6160-6168.

• Lautens, M. et coll. Org. Lett. 2002, 4, 1879-1882.

OH OH O O

PMP

Im2C=S

50 °CO O O

PMPS

O O O

PMP

OH

Bu3SnH

AIBN (cat)

Tol, reflux 84 %

S



O

OHMeO2C

H

HIm2C=S

O

OC(S)ImMeO2C

H

HBu3SnH

AIBN (cat)

PhH, reflux O

MeO2C

H

H

94 %

• Hagiwara, H. et coll. Org. Lett. 2001, 3, 251-254.


Réactions intermoléculaires

RE

RE+ Bu3SnX +

+

Bu3Sn

Bu3SnBu3SnH

RX

RH

k1 = 105 M-1s-1

RE

H

+

+Bu3Sn

Bu3Sn

Bu3SnH

RHk de 106 à 108 M-1s-1



• Giese, B. et coll. Liebigs Ann. Chem. 1987, 231.

OO

Ph

C9H19

I +CO2Me [Bu3SnH]*

EtOH

OO

Ph

C9H19

MeO2C

H2 / Pd-C O

O

C9H19

OH

70 %

* : 0.2 eq Bu3SnCl / 5.0 eq NaBH4

• Giese, B. et coll. Chem. Ber. 1986, 119, 231.

ClEtO2C

EtO2C+ OSiMe3

Bu3SnH

AIBN (cat)

PhH

EtO2C

EtO2C

OSiMe3

56 %



• Stork, G. et coll. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 6384-6385.

O

TBSO

OEtI

Me3SiC5H11

O

+Bu3SnCl / NaBH3CN

TBSO

O

OEt

SiMe3

O

C5H11

CO2HOH

OH OH

Prostaglandine F2α

• Myers, A. G. et coll. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4697-4718.

SiN

NPMB

O

OO

TBSO OTBS

O

PhSe

O

AcHN O

MEMO

OMe

2.0 eq Bu3SnH, 0.25 eq Et3B

CH3CN, -8 °C

puis KF, MeOH

OH

AcHN O

MEMO

OMe

N

NPMB

O

OO

TBSO OTBS

OH

H

62 %



Dans certaines réactions, on observe la migration de l ’électron pour conduire à une décomposition.

SnBu3 Bu3Sn+SPh PhS+

ON

S

OHBr

SnBu3

AIBN

ON

S

OH

+O

CO2MeO

CO2Me

O

Br

O

hυ

S

OEtSPh3Sn

O O

SOEt

S+


Réactions intramoléculaires

+X

Bu3SnX +

+H

Bu3Sn

Bu3SnBu3SnH

+

H

Bu3Sn

Bu3SnH


5-exo 6-endo

98 2

2 . 105 s-1 4 . 103 s-1k

6-exo 7-endo

88 12

5 . 103 s-1 7.5 . 102 s-1k

5 . 103 s-1 9 . 103 s-1k

5 . 106 s-1 < 105 s-1k

5 . 103 s-1 7.5 . 102 s-1k

H H


k rel (exo) exo : endo

1.0

1.4

16

98 : 2

99 : 1

> 99 : 1

L’introduction de substituants

alkyl- en position 2, 3, 4, ou 6 de

la chaîne héxényl- augmente la

vitesse et favorise la formation du

cycle à 5. Les substituants alkyl-

22

14

0.022

2.4

> 99 : 1

> 99 : 1

> 99 : 1

36 : 64

en 1 ont un effet faible alors

qu’en 5 ils retardent la cyclisation

exo et par conséquent la

cyclisation en cycle à 6 devient

compétitive.


X X X

5-exo 6-endoX

CH2

O

36 64

100 0O

NSO2Ph

100 0

100 0

Lorsque la chaîne héxényl- contient un atome d’azote ou d’oxygène en position 3 ou 4

la vitesse et la régiosélectivité de la cyclisation radicalaire sont augmentées.


Comparaison avec d’autres méthodes Cationique Radicalaire Anionique Palladium

Précurseur Cl, Br, I,

OH, OR, OSO2R,

C=C, C=O,

C(OR)2

Cl, Br, I,

OH, OOR,

SPh, SePh,

NH2,

N=NR; N=C, NO2,

C=C, CC, C=O,

CO2H,

anions, SnR3,

BR2, HgX, CoLn, H

Cl, Br, I,

SPh, SePh, SnR3,

C=C, H

Br, I

OH, OAr, O2CR, O2COR,

SO2Ph,

OP(O)(OR)2,

NO2,

C=C,

cyclopropyl, époxyde, H

Groupements fonctionnels

tolérés

F,

OH, OR,

SR, SO2R,

NH2, CN,

CO2R, SiR3

OR, C(OR)2,

SO2R,

NR2,

C=O

OR,

SO2R,

NR2,

C=O, C(OR)2, CO2R

Réactions parasites réarrangement de Wagner-

Meerwein,

transfert d’hydrure

dimérisation,

abstraction d’H

β-élimination,

addition sur C=O

β-élimination,

isomérisation

pH acide neutre très basique Légèrement basique

Régiochimie préférée pour

la cyclisation du 5-héxényl

6-endo 5-exo 5-exo 5-exo

Type de contrôle thermodynamique cinétique les deux les deux



Curran, D.P. et coll. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 1448-1449 et Tetrahedron Lett. 1985, 26, 4991-4994.

O

H

I Bu3SnH

H

H

H

hirsutenehirsutene

O

H

H

Bu3SnHI

H

H

H

∆9,12-capnellene



QUIZZ: expliquez le résultat suivant:

I H

I

H10 mol% Bu3SnH

+H H H HAIBN

+

90 % 10 %



O

O

O

OBn

CO2Me

O

O

O

O

OBn

CO2Me

O

I

Bu3SnH

AIBN

1 dia, 50 %

• Marco-Contelles, J. et coll. J. Org. Chem. 2002, 67, 3705-3717.

• Yadav, J. S. et coll. J. Org. Chem. 2001, 66, 8370-8378.

O

O

O

OMOM

Bu3SnH

AIBN

O

O

OH

OMOM

SnBu3

66 %



Dans certains cas, il peut se produire une H-abstraction. Cela peut être une réaction

parasite, cependant cette migration d’H est parfois un atout.

O

O

CO2MeMeO2C

CN

H

O

OH

CO2MeMeO2C

CN

I

Bu3SnH

AIBNO

O

CO2MeMeO2C

CN67 % CN

67 %

Cette migration peut être accélérée:

• fragiliser la liaison C-H (allyl-, benzyl-, …)

• rendre le radical très actif (radical intermédiaire centré sur un atome d’oxygène)

• avoir un radical autre que sp3

• avoir un système rigide dont l’hydrogène à faire migrer est proche du centre radicalaire.



H-abstraction X-H BDE (kcal / mol) X-H BDE (kcal / mol)

CH3O-H 104.4 C6H5CH2-H 87.9

(CH3)3CO-H 105.1 HCCCH2-H 90

CH3N-H 103 CH3OCH2-H 93

CH3S-H 88 Tetrahydofuran-2-yl-H 92

CH3CONH-H 107 (CH3)2NCH2-H 84

CH2=CH-H 108 CH3CO-H 86

C H -H 110.2 NCCH -H 93 C6H5-H 110.2 NCCH2-H 93

CF3-H 106 CH3COCH2-H 98.3

CF3CF2-H 103.1 C6H5COOCH2-H 100.2

CH3-H 105 C6H5SO2CH2-H 99

CH3CH2-H 98 CF3SO2CH2-H 103

(CH3)2CH-H 95 Cl3C-H 95.8

(CH3)3C-H 92 (CH3)3SiCH2-H 99.2

Cyclohexyl-H 95.5 HO(CH3)2C-H 91

Cyclopropyl-H 106.3 (PhCO)[N(CH3)2]CH-H 72

CH2=CHCH2-H 86.6 (PhCO)(CH3O)CH-H 81



H-abstraction

OH

1.18 A1.37 AH

O• état de transition pour un transfert 1,5-H

• Kim, S. et coll Tetrahedron 1999, 55, 1377-1390.

O

O

OBn

0.3 eq Bu3SnH, AIBN

Tol, ∆, 67 %OH

HO OBn



O

SnBu3

I

1 mol% Bu3SnH

AIBNTol, 80 °C

O

EE

O

EE

O

EE

EE

la présence d’un radical centré sur l’atome d’oxygène permet l’ouverturede presque tous les types de cycles.


Formation d’un radical à partir d’un acide RCO2H R + CO2

R Cl

O+

N SONa

R O

ON

S

SnBu3

N

SSnBu3

+ R + CO2

Bu3SnH

R-H + Bu3Sn

OCl

O

ON SO

AcOH

O

AcOH

77 %

N SONa

puis

Bu3SnH, PhH, 80 °C

O

AcOH

Cl

O

O

AcOH

N SONa

puis

Bu3SnH, Tol , 80 °C

+

O

AcOH

S N

Bu3SnH

lent


Formation d’un radical à partir d’un acide

R O

ON

S

N

SR

lumière

ou chauffageou AIBN

R

RO

ON

S

RO

ON

SR

R O

O+

- CO2

Le radical R. peut être piégé différemment:

R + CCl4

R + Cl3CBr

R-Cl + CCl3

R-Br + CCl3

R + CHI3

R + R1X-XR1

R-I + CHI2

R-XR1 + R1X


Utilisation du triéthylborane comme initiateur des réactions.

Les réactions radicalaires à l’hydrure de tributylétain sont devenues très populaires mais présentent

l’inconvénient d’être initiées à haute température. L’usage de températures élevées peut nuire à la

stabilité des substrats du milieu réactionnel mais aussi rendre peu stéréosélective une réaction.

L’apparition récente des trialkylboranes comme initiateur du radical Bu3Sn a apporté une solution

élégante à ce problème.

Oxydation des trialkylboranesOxydation des trialkylboranes

R + O2

ROO + R3B

R2BOO + R

ROO

(ROO)BR2 + R

R3B + O2 Initiation

Propagation

SH2

SH2

SH2 = substitution homolytique d'ordre 2

� Utilisation de la formation du radical alkyle pour générer l’espèce Bu3Sn



Le système Et3B / O2 initie la formation de Bu3Sn même à -78°C et permet d’effectuer des réactions

similaires à celles présentées précédemment.

OI

Ph

O Bu3SnH (2-3 equiv.)

10 mol% Et3B / O2

Tol, -78 °C, 30 min.87%

OMe

Ph

O

déhalogénation

87%

Utimoto, K. et al. Bull. Chem. Soc. Jpn 1989, 62, 143

cyclisation d'un substrat sensible aux températures élevées

Br

OO

Me

Me

STol

O Bu3SnH

OO

Me

Me

STol

O

AIBN (cat), 80 °C, Tol, 30%

Et3B / O2 (cat), -78 °C, Tol, 89%

Malacria, M. et al. C.R. Acac. Sci, Série II 1998, 1, 191



N

O

PhS

CO2Et

I

MeO

MeON

O

PhS

CO2Et

MeO

MeOH

N

O

PhS

CO2Et

MeO

MeOH

Bu3SnH

AIBN (cat), PhH, 80 °C 3.4 : 1 36%

cyclisation stéréosélective

AIBN (cat), PhH, 80 °C 3.4 : 1 36%

Et3B / O2 (cat), Tol, -78 °C 37 : 1 46%

Ishibashi, H. et al. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 1149


Variante aux hydrures de trialkyl étain: (Me 3Si)3SiH.

(Me3Si)3SiHAIBN

Tol, 80 °C(Me3Si)3Si

La réactivité de TTMSS est très semblable à celle de Bu3SnH. Son emploi favorise un traitement

du mélange réactionnel plus simple et les sous-produits contenant du silicium présentent une

toxicité bien moindre à celle de l’étain. Cependant …

À lire: Chatgilialoglu, C. Acc. Chem. Res. 1992, 25, 188-194

Br AIBN, PhH, 70 °C

TTMSS

Bu3SnH

93 2 4

83 1 15



Le résultat précédent s’explique par une réactivité moindre de TTMSS vis à vis des radicaux

alkyles que Bu3SnH (un facteur 10 environ suivant les composés).

constantes de vitesse d'H abstraction(M-1s-1)

radical TTMSS Bu3SnH

RCH2

RR'CH

3.8 x 105 2.3 x 106

1.4 x 105 1.5 x 106

R2R'C

tBuO

2.6 x 105 1.9 x 106

1.1 x 108 2.2 x 108

N Br

N

OCO2Me

OO

O

2 eq. TTMSS / AIBN cat

PhH, 80 °C

N

N

OCO2Me

OO

O

Bu3SnH / AIBN cat

65%

0%

Bennasar, M.L. et coll. J. Org. Chem. 2002, 67, 7465-74.



OSePh

Bn

CO2Et CO (60 - 80 atm)

PhH, 80 °C

O

OCO2Et

BnO

Bn

CO2Et

Bu3SnH 20 80

TTMSS 86 0

Engman, L. et coll. J. Org. Chem. 2003, 68, 8386-96.

OO

BrAcO

AcO

AcOO

AcO

AcO

AcOO

O

AcO

AcO

AcO

O

Me

Ph2HSi-SiHPh2 / Et3B cat 84 0

Bu3SnH / Et3B cat 37 44

Togo, H. et coll. J. Org. Chem. 2000, 65, 5440-42.


Processus impliquant une réduction.Processus impliquant une réduction.Processus impliquant une réduction.Processus impliquant une réduction.


Généralités

RX + Mn [ RX- , Mn+1 ] R + X- + Mn+1

RMn

+ 1 e-

Mn+1

- 1 e-

MLx

+ 1 e-

R- + Mn+1R-L

- 1 e-

R+ + Mn

Les métaux les plus courants :

CrII CrIII

FeII FeIII

SmII SmIII

CuI CuII

TiIII TiIV


Le Diiodosamarium: aspects généraux

Sm2+ / Sm3+ : E0= -1.55 V (dans H2O)THF

[0.1 M]Sm + ICH2CH2I SmI2 + CH2=CH2

R-X

R-SmI2SmI2

kred = 106 M-1 s-1R-E processus à "deux électrons"

SmI2R

E+

kradR'-SmI2 R'-E processus à "un électron"

X = halogène, SR", SO2R" ...

R

R'SmI2

kred

E+

R R'

O SmI2

R R'

OSmI2 Y

Y

OSmI2

RR'

Y

OH

RR'

E

E+

puis

SmI2


Le Diiodosamarium: aspects généraux

ISmI2

THF

kcycl

B

SmI2kred

ASmI2kred

SmI2

HMPA (eq.) A (%) B (%)

0 réaction trop lente

2.3 8 92

SmI2

OH

Ar

OH

Ar

ArCHO

3.2 34 66

3.7 50 50

5.0 56 44


Le Diiodosamarium: réduction

SmI2R

SmI2 H+

RX R-SmI2 RH

SmI2 [ RSO2Ar] -- ArSO2

-

RSmI2 H+

RSO2Ar R-SmI2 RH

RR1

Y

X

RR1

Y

SmI2

RR1

2 SmI2

RR1

O SmI2 RR1

I2SmO

SmI2RR1

OH

RR1

OH

SmI2

RR1

R'OH


Le Diiodosamarium: réduction

OHI 2 SmI2

THF, HMPAta, 5 min

OH

100 %

PhSO2

OAc

5 SmI2

THF, HMPA

-20 °C, 90 min

OAc

68 %


Le Diiodosamarium: processus à un électron

O

I

EtBnO

1- 2.5 eq SmI2THF, HMPA, tBuOHreflux, 2 h

2- H2CrO4O EtO

70 % (98 : 2)

Br NNPh NHNPh NHNPh4.5 eq SmINPh2 NHNPh2 NHNPh2

4.5 eq SmI2

THF / HMPA

-78 °C88 %

+

7 / 1

SO2PhO

O

OBn

BnOBnO

O

O

OBn

BnOBnO

SmI2

THF / HMPA 78 %


Le Diiodosamarium: processus à un électronréaction de pinacolisation

R R'

O SmI2

R R'

OSmI2O

R

R'O

R

R'

SmI2

SmI2

+

+

H+

R

OH

OH

RR'

R'

OBn

OHOBn

OBnO

BnOOBn

CHO

SmI2

THF, tBuOH

-70 °C, 16 h

OH

OBnBnO

BnO

OH

O

Ph

O

O

PhSmI2

THF, HMPAta

OH

OH

Ph Ph

O

+



CHOCO2Et

2 eq SmI2

THF, tBuOH

0 °C, 10 h

O O+

63 %

Ph

OH

CN2.5 eq SmI2

Ph

OHCN+Ph

OCN

THF, MeOH

0 °C

PhOH

+

77 % (99 : 1)

Ph

O

OAc

2 eq SmI2

THF, HMPA, tBuOHrt, 5 min

OH

PhOAc+

90 %



OCO2Me

OO

OTBS

2 eq SmI2

THF, MeOH

-78 °C

OH CO2Me

OTBSOO 69 %

OHH

SmI2

OHH

OHH

MeO2C

O

2

THF, MeOH

-78 °COH

MeO2COH

MeO2C

+

5.4 / 1

70 %

SPh

O

BnO3 eq SmI2

THF, HMPA

-78 °C, 3 h

BnO OH91 %



OCHO1- 1.3 eq SmI2, THF, HMPA, 0 °C

OHH

OO

OH

+

Curran, D.P. et coll. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5064.

O 2- TsOH, acétoneH H

O+

63 % 91 / 9


Le Diiodosamarium: processus à deux électrons

1- 2 eq SmI2, THF, HMPA

2- R'C(O)R"

OH R'

R R"R-X

• conditions type Grignard

2 eq SmI2

THF, HMPA

OH R'

R R"R-X + R'C(O)R"

• conditions type Barbier

cas le plus fréquent



Comparaison des conditions types Grignard et Barbier

IC6H13

O 2.2 eq SmI2

THF, 23 °C, 1 h

OH

C6H13

C6H13

OH

+ +C6H13 THF, 23 °C, 1 h C6H13

type Grignard 2.8 eq HMPA 90 10

type Barbier 3.2 eq HMPA 57 43



O

HHTBSO

2 SmI2

THF, ta, 2 h

OH

HHTBSO

Ph

+ PhCH2Cl

70 %

O2 SmI2

THF, ta, 3 min

OHI

90 %14 : 1

+ CH2I2



C6H13

I

O

NMe2

O

2 SmI2

THF, -78 °C

C6H13

OH NMe2

O

56 %

Ph tBu

OO

OBr 2 SmI2

THF, 0 °C

O

O

Ph OH

tBu

88 %



QUIZZ :

O

Ph3 SmI2

THF, HMPA

20 °C, 10 min

OH

Ph

O

+ 5 eq Ph-I

quant.

3 SmI2

PhH, HMPA

20 °C, 10 min

OH

Ph

Ph

74 %


Comparaison Bu 3SnH / SmI 2

O

I

OO

O OH

+ +

1.0 M Bu3SnH (10 eq), AIBN, PhH, reflux

+

74 % 24 % 2 % 03 74 % 24 % 2 % 0

0.02 M Bu3SnH (10 eq), AIBN, PhH, reflux 12 % 80 % 7 % 0

2.2 SmI2, THF, 2.3 eq HMPA, ta 0 0 0 76 %

tBuLi, pentane-ether, -78 oC 0 0 0 38 %


Comparaison Bu 3SnH / SmI 2

QUIZZ :

O

Br

2 eq SmI2

THF, HMPA, tBuOH

OH

CO2Me

74 %

CO2Me

Bu3SnH (0.01M)

AIBN, PhH, refluxCO2Me

O 68 %


Processus impliquant une réduction: autres exemples

O 1- 2 eq Cp2TiCl

2- H2O

OH

ClCp2TiOTiCp ClCp2TiCl

H2O

OTiCp2Cl ClCp2TiO

TiCp2ClCp2TiCl

Cp2TiCl


Processus impliquant une réduction: autres exemples

OCl

OClCl

CuCl

CH3CN

140 oC

ClCl

O

Cl

O

O

O

CuCl

CuCl2

O

OClCl

OCl

OClCl

ClCl

O

Cl

O

ClCl

O

O


Processus impliquant une oxydation.Processus impliquant une oxydation.Processus impliquant une oxydation.Processus impliquant une oxydation.


Généralités

R H

E1 E2

Mn+1

- 1 e-

R

E1 E2

-R

E1 E2

Y E1 E2

R Y

transfert de ligand E1 E2

R Y

L

Mn+1

E1 E2

R Y+ - H+ E1 E2

R Y

E1 et E2 sont des groupes électroattracteurs

réarrangementR Y R Y

Nu-

E1 E2

R Y

Nu

Les métaux les plus courants :

MnIII / MnII CuII / CuI PbIV / PbII AgII / AgI FeIII / FeII CeIV / CeIII


Généralités

• système général :

Br

HR3Sn

- R3SnBr

générationréductrice

cyclisation terminaisonréductrice

R3SnH

- R3Sn

• formation oxydante :

H

+

cyclisation OUgénérationoxydante

terminaisonoxydante


Utilisation de Mn(OAc) 3

OH

OPh

O OPh+

Mn(OAc)3

AcONareflux

couramment utilisé: Mn(OAc)3.2H2O

OH

O

H +O

O- +

H +OH

O

OH

O- Ph

O

O

H

Ph

O

O

H

Ph+

H +- O OPh+

Mn(III) Mn(III)

CN

CO2H CO2H

CO2H

CO2Hde manière à favoriser l'oxydation:

k rel 4x105 1.4x104 1



• inconvénient de la méthode : une seconde déprotonation.

CO2HHO2C Bu

O

OBu O

O Bu

Bu

+Mn(OAc)3

AcOH25 °C

quant.Mn(III)

+

CO2HHO2CBu

Bu

CO2H

CO2H

Bu

CO2H

CO2H

+

H

OBu O

CO2H

Bu

Mn(III)

- H

Mn(III)

proton très acide



• autres exemples

ClH

OCO2Me

Cl

OCO2Me

O

CO2MeMn(OAc)3

AcOH

Zn

AcOH

ClO

O

C8H7

CO2Me ClO

O

C8H7

CO2Me

OO

O

O

C8H7

H

H

Mn(OAc)3

Avenaciolide


Couple Mn(OAc) 3 / Cu(OAc) 2

RH

OCO2Me Mn(OAc)3

AcOH

20 - 50 oC

ORCO2Me

O

H

RCO2Me Cu(OAc)2

O

H

RCO2Me

1 R = H2 R = Me

R = H (71 %)R = Me (56 %)

Le cuivre oxyde le radical plus rapidement que le manganèse :

Cu(OAc)2 R

CuO O

O

OHR R + AcOH + Cu(OAc)


Couple Mn(OAc) 3 / Cu(OAc) 2

CO2Me

O

Mn(OAc)3

Cu(OAc)2 (cat)

OCO2Me

Cu(OAc)2 peut-être utilisé de manière catalytique :

Cu(OAc) + Mn(OAc)3 Cu(OAc)2 + Mn(OAc)2


RRéaction de Karashéaction de Karash ..RRéaction de Karashéaction de Karash ..


Réaction de Karash

initiateurR

R Y RY

R-X

+

RY R

X

YR

Y R

X

Y

+ R-X +

RX +


Réaction de Karash : cas des xanthates

SR

S

OEt

initiateur

RY R

Y

SR

SSR

S

OEt

R

SR

S

OEt

RY

S

OEt

SR

RY

S

OEt

SR

SR

OEt

SR

SR

O

Et

++

Initiateur : O O∆

O O Me2 +2 2



O S

CO2Me

OEtS

tBuOOtBu cat

PhtBu, ∆

O

SS

EtO

80 %

N

OCO2MeMeO2C

O

N

CO2tBuSS

EtO

N

N

O

O

HH

CO2MeMeO2C

H

89 %(α : β = 3 : 1)

tBuOOtBu

iPrOH, ∆



S OEt

S

R(n+1) Y

iniateur

Y

n

R S

Y

OEtS

S

OEtS

Y

n

R

Y G G

m

iniateur

(m+1) G

Brevet Rhodia : synthèse de “ blocks polymers“ (système MADIX)

OEtS OEtS

Références Générales :

� Jaspere, C.P.; Curran, D.P.; Fevig, T.L. Chem. Rev. 1991, 91, 1237-1286.

� Russel, G.A. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 1-8.

� Zard, S.Z. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 672-685.

� Renaud, P.; Gerster, M. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2562-2579.

� Bowman, W.R.; Bridge, C.F.; Brookes, P. JCS Perkin Trans 1 2000, 1-14.

� Curran, D.P. Aldrichimica Acta 2000, 33, 104-110.


� Curran, D.P. Aldrichimica Acta 2000, 33, 104-110.

� Sibi, M.P.; Porter, N.A. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 163-171.

� Giese, B.; Kopping, B.; Göbel, T.; Dickhaut, J.; Kulicke, K.J. Trach, F. Org. Rect. 1996, 48, 301-856.

� Curran, D.P.; Porter, N.A.; Giese, B. Stereochemistry of Radical Reactions, VCH, 1996.

� Molander, G.A.; Harris, C.R. Chem. Rev. 1996, 96, 307-338.

� Krief, A.; Laval, A-M. Chem. Rev. 1999, 99, 745-777.

� Ollivier, C.; Renaud, P. Chem. Rev. 2001, 101, 3415-3434.


Réactions radicalaires des AlkylRéactions radicalaires des Alkyl-- etet

Alkénylmercuriques.Alkénylmercuriques.


Formation d’un radical

Méthode générale

NaBH4 traces O2R-Hg

RO2

ROO[ R-HgH ][ R-HgH ]

R-Hg

R-HgX [ R-HgH ]

- Hg

ROOH ++ RH R

E

ER

[ R-HgH ] ER R-Hg

ROO R-HgR-Hg

+

ROOH ++ RH


Formation d’un radical

Méthode par activation photochimique

hυR + HgX

R + R'Y-YR' R-YR' + YR'

RHgX Initiation

R'Y + RHgX R + R'Y-HgX

R + R'Y-YR' R-YR' + YR'Propagation


• Corey, E.J. et coll. Tetrahedron Lett. 1984, 25, 5013.

CO2CH3

HOO

C5H11

HgClOAcCO2CH3

O

O

C5H11

HgCl

Bu3SnH

O2

C5H11

CO2CH3O

OOOH

OH

C5H11

CO2CH3

OH

OH

Ph3P


OCO2Me

1- Hg(OAc)2 OCO2Me

OCO2Me

hυ H2O2O

CO2Me

2- NaClH

ClHgH

PhSePhSeSePh

H2O2

H

introduction a la chimie radicalaire....

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