license 3 – sciences et propriétés de la matière mention chimie

License 3 – Sciences et Propriétés de la MatièreMention Chimie

« Synthèse de systèmes pyridine-thiophène alternés »

François LoyerLe 23 juin 2011

Laboratoire de Chimie et Photonique MoléculairesUMR 6510 CNRS – Université de Rennes 1

Maître de stage : Floris Chevallier

Présentation

1

I. Introduction

II. Résultats et discussion1. Synthèse du thiophène distannylé2. Synthèse des pyridines bromées3. Réaction de couplage4. Synthèse de composé diallylique

III. Conclusion et perspectives

2

Sommaire

I. Introduction

Hétérocycle pauvre en électrons, accepteur A

• Pyridine :

Hétérocycle riche en électrons, donneur D

• Ethylènedioxythiophène :(EDOT)

3

N RR

(A)

S

(D)

RR

O O

F. Chevallier, M. Charlot, C. Katan, F. Mongin, M. Blanchard-Desce, Chem. Commun. 2009, 692-694.

4

I. Introduction

Enchaînement (-A-D-)n pour 1 ≤ n ≤ 3

Méthode utilisée :

Addition itérative de composé -A-D-

Déprotométallation du thiophène par nBuLi Transmétallation avec le chlorure de zinc Couplage croisé de type Negishi avec D-A-Cl

S

O O

HN

H

n

a) nBuLib) ZnCl2, TMEDA

c) DA-Cl, PdCl2 (2 mol%),dppf (2 mol%) S

O O

HN

H

n+1


5

Synthèse envisagée :

Enchaînements n ≥ 4 hélicoïdaux Enchaînements n = 4 macrocycles

Propriétés optiques :

Structure électronique : alternance donneur / accepteur Conformation plane enroulée

Propriété chélatante : doublets des azotes

I. Introduction

SNN

S S

N NS


6

Thiophène

Plus abordable

Éthylènedioxythiophène

Facilite solubilitéThiophène enrichi en

électronCher

Hétérocycle donneur utilisé :

I. Introduction

OO

S RR S RR

(D)

7

I. Introduction

Voies de synthèse :

Couplage croisé de Stille : formation de composés A-D-A

Métathèse d’oléfines : cyclisation de 2 composés A-D-A

Réaction de Paal-Knorr : construction des thiophènes

SN N

R R

SN N

R R

R = H, OH

SNN

S S

N NS

D. Milstein, J. K. Stille, J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3636-3638Handbook of Metathesis (3 volumes), R. H. Grubbs (Ed), Wiley-VCH, 2003.E. Campaigne, W. O. Foye, J. Org. Chem., 1952, 17, 1405-1412.

Sommaire

8

I. Introduction



II. 1. Synthèse du thiophène distannylé

9

• 2,5-Bis(tributylstannyl)thiophène

Double échange halogène / métal entre le brome et le lithium

Transmétallation avec le chlorure de tributylétain

Couplage de Stille

Réaction à -78 °C sinon dégradation Purification par distillation Produit pur, stable, rendement de 80%

1- nBuLi (2 équiv.), THF, -78 °C

2- Bu3SnCl (2 équiv.), THF, -78 °CS BrBr

(80%)

S SnBu3Bu3Sn

Y. Liu, N. Xiang, X. Feng, P. Shen, W. Zhou, C. Weng, B. Zhao, S. Tan, Chem. Commun. 2009, 2499-2501.

Sommaire

10

I. Introduction



11

II. 2. Synthèse des pyridines bromées

• 6-Bromopyridine-2-carbaldéhyde

Échange halogène / métal entre le brome et le lithium Piégeage avec le DMF comme électrophile

Couplage de Stille Aldéhyde précurseur d’alcool allylique

Produit pur, rendement de 68% pour n ≤ 1 mmol Produit souillé, rendement faible pour n > 1 mmol Réaction réalisable dans l’éther

NBr CHONBr

1- nBuLi, THF, -78 °C

2- DMF, THF, -78 °C

(68%)

Br

R. G. Hicks, B. D. Koivisto, M. T. Lemaire, Org. Lett. 2004, 6, 1887-1890.

12

II. 2. Synthèse des pyridines bromées

• 1-(6-Bromopyridin-2-yl)prop-2-en-1-ol

Addition du chlorure de vinyl magnésium sur l’aldéhyde

Hydrolyse de l’alcoolate

Couplage de Stille Métathèse d’oléfines

Réaction en théorie facile si conditions respectées Produit souillé, non séparable

NBrNBr CHO

OHTHF, 0 °C

H2C=CHMgCl

Sommaire

13

I. Introduction



14

II. 3. Réactions de couplage

• 2,5-Di(6-bromo-pyridin-2-yl)thiophène

Couplage de Stille entre le synthon stannylé et la dibromopyridine

Catalyseur : Pd(PPh3)4

Brome pouvant conduire à une fonction allyle

après échange / piégeage

Excès de pyridine : limite la formation de composés autres que A-D-A

Excès récupérable sur colonne Produit pur, rendement de 74%

SN N

BrNBr BrS SnBu3Bu3Sn

Pd(PPh3)4 (5 mol%),

toluène anhydre, reflux

(74%)

Br10 éq.

15

II. 3. Réactions de couplage

• 2,5-Di(6-formyl-pyridin-2-yl)thiophène

Couplage de Stille entre le synthon et la 6-bromopyridine-2-carbaldéhyde

Catalyseur : Pd(PPh3)4

Aldéhyde précurseur d’alcool allylique

Pyridine en quantité stœchiométrique : l’aldéhyde empêche le multicouplage

Rendement de 15% Produit pur dans les limites de la détection RMN

NBr CHOS SnBu3Bu3Sn

Pd(PPh3)4 (5 mol%),

toluène anhydre, reflux

(15%)

2 éq.

SN N

OHC CHO

Sommaire

16

I. Introduction



17

II. 4. Synthèse de composé diallylique

• 2,5-Di(6-allyl-pyridin-2-yl) thiophène

Double échange halogène / métal entre le brome et le complexe magnésien

Piégeage du bromure d’allyle (CuCN catalyseur)

Métathèse d’oléfine

Essai n°1 : L’échange ne s’est pas produit Le composé dibromé est récupéré de manière quantitative

M.Abarbri, J.Thibonnet, L.Berillon, F. Dehmel, M. Rottlander, P. Knochel, J. Org. Chem. 2000, 65, 4618-4634.P. Knochel, A. Krasovskiy, EP 1 582 523 A1, 2005.

SN N

Br Br

SN N

1- iPrMgCl·LiCl (2 équiv.)2- CuCN (20 mol%)3- bromure d'allyle (2 équiv.)

essai 1 : THF, -10 °C

18

II. 4. Synthèse de composé diallylique

• 2,5-Di(6-allyl-pyridin-2-yl) thiophène

Double échange halogène / métal entre le brome et le complexe magnésien

Piégeage du bromure d’allyle (CuCN catalyseur)

Métathèse d’oléfine

Essai n°2 : Obtention d’un mélange de produits Analyses en cours Nouvelle voie envisagée : utilisation de nBuLi (2éq.),

tBuLi (4 éq.) ou le zincate Bu4ZnLi2 (2/3 éq.) à la place

de iPrMgCl.LiCl

SN N

Br Br

SN N

1- iPrMgCl·LiCl (2 équiv.)2- CuCN (20 mol%)3- bromure d'allyle (2 équiv.)

essai 2 : THF, TA

N. T. T. T. Chau, M. Meyer, S. Komagawa, F. Chevallier, Y. Fort, M. Uchiyama, F. Mongin, P. C. Gros, Chem. Eur. J. 2010, 16, 12425-12433.

19

Sommaire

I. Introduction



20


S SnBu3Bu3Sn

NBr CHO

NBr

OH

NBr Br

SN N

OHC CHO

SN N

Br Br

SN N

OH HO

SN N

2 éq.

2 éq.

10 éq.

Composés synthétisésComposés en voie de synthèseComposés dont la synthèse est prévueComposés commerciaux

S SnBu3Bu3Sn

S SnBu3Bu3Sn

21


SNN

S S

N NS

Merci de votre attention !

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