Réaction de Bamford – Stevens - Bamford–Stevens reaction

La réaction de Bamford – Stevens est une réaction chimique par laquelle le traitement des tosylhydrazones avec une base forte donne des alcènes . Il doit son nom au chimiste britannique William Randall Bamford et au chimiste écossais Thomas Stevens Stevens (1900-2000). L'utilisation de solvants aprotiques donne principalement des Z- alcènes , tandis que le solvant protique donne un mélange d'alcènes E et Z. En tant que transformation génératrice d'alcène, la réaction de Bamford – Stevens a une grande utilité dans la méthodologie de synthèse et la synthèse de molécules complexes.

La réaction de Bamford-Stevens

Le traitement des tosylhydrazones avec des réactifs d'alkyl lithium est appelé réaction de Shapiro .

Mécanisme de réaction

La première étape de la réaction de Bamford – Stevens est la formation du composé diazo 3 .

Le mécanisme de la réaction de Bamford-Stevens

Dans les solvants protiques, le composé diazo 3 se décompose en ion carbénium 5 .

Le mécanisme de la réaction de Bamford-Stevens

Dans les solvants aprotiques, le composé diazo 3 se décompose en carbène 7 .

Le mécanisme de la réaction de Bamford-Stevens

Réaction dirigée de Bamford-Stevens

La réaction de Bamford – Stevens ne s'est pas avérée utile pour la génération stéréosélective d'alcènes via la décomposition thermique des tosylhydrazones métallisées en raison du réarrangement 1,2 aveugle du centre carbène, qui donne un mélange de produits. En remplaçant un groupe alkyle par un groupe triméthylsilyle (TMS) sur les N-aziridinylimines, la migration d'un atome d'hydrogène spécifique peut être améliorée. Avec l' atome de silicium bêta à H, un effet stéréoélectronique σ C-Si → σ * CH affaiblit la liaison CH, entraînant sa migration exclusive et conduisant à la formation presque exclusive d'allylsilanes au lieu de quantités égales d'allylsilanes et d'homoallylsilanes isomères, analogues à le mélange de produits vu dans le boîtier dialkyle, ou d'autres produits d'insertion (ie cyclopropanes). Voir effet bêta-silicium .

L'effet stéréoélectronique peut améliorer la stéréosélectivité de la réaction de Bamford-Stevens.

Synthèse d'indazoles 3-substitués à partir d'arynes et de N-tosylhydrazones

Les N -tosylhydrazones peuvent être utilisées dans une variété de procédures de synthèse. Leur utilisation avec les arynes a été utilisée pour préparer des indazoles 3-substitués via deux voies proposées. La première étape est la déprotonation de l'hydrazone de composés diazo à l'aide de CsF. À ce stade, la base conjuguée pourrait soit se décomposer pour donner le composé diazo et subir une cycloaddition dipolaire [3 + 2] avec l' aryne pour donner le produit, soit une annulation [3 + 2] avec l'aryne qui donnerait également le produit final . Bien que des bases fortes, telles que LiOtBu et Cs 2 CO 3 sont souvent utilisés dans cette chimie, CsF a été utilisé pour faciliter la génération in situ de arynes de o- (triméthylsilyl) aryle triflates. On a également pensé que le CsF était suffisamment basique pour déprotoner la N-tosylhydrazone.

Les N-tosylhydrazones et les arynes sont combinés pour produire des indazoles 3-substitués.

N -tosylhydrazones comme réactifs pour les réactions de couplage croisé

Barluenga et ses collègues ont développé le premier exemple d'utilisation de N-tosylhydrazones comme partenaires nucléophiles dans des réactions de couplage croisé. En règle générale, les réactifs nucléophiles dans les réactions de couplage ont tendance à être de la variété organométallique , à savoir l'organomagnésium, -zinc, -étain, -silicium et -bore. Combinées avec des halogénures d'aryle électrophiles , les N-tosylhydrazones peuvent être utilisées pour préparer des oléfines polysubstituées dans des conditions catalysées au Pd sans utiliser de réactifs organométalliques souvent coûteux et synthétiquement exigeants.

La portée de la réaction est large; Les N-tosylhydrazones dérivées d'aldéhydes et de cétones sont bien tolérées, ce qui conduit à la fois à des oléfines di- et trisubstituées. De plus, une variété d'halogénures d'aryle est bien tolérée en tant que partenaires de couplage, y compris ceux portant à la fois des groupes attracteurs d'électrons et donneurs d'électrons, ainsi que des composés hétérocycliques aromatiques riches en π et déficients en π . La stéréochimie est un élément important à considérer lors de la préparation d'oléfines polysubstituées. L'utilisation d'hydrazones dérivées d'aldéhydes linéaires a abouti à des oléfines exclusivement trans, tandis que les résultats stéréochimiques des oléfines trisubstituées dépendaient de la taille des substituants.

Une réaction catalysée par Pd entre des N-tosylhydrazones et des halogénures d'aryle pour donner des alcènes di- et trisubstitués.

On pense que le mécanisme de cette transformation se déroule d'une manière similaire à la synthèse d'alcènes par la réaction de Bamford – Stevens; la décomposition de N-tosylhydrazones en présence d'une base pour générer des composés diazocomposés qui libèrent ensuite de l'azote gazeux, donnant un carbène, qui peut ensuite être désactivé avec un électrophile. Dans ce cas, la réaction de couplage commence par l' addition oxydante de l'halogénure d'aryle au catalyseur Pd 0 pour donner le complexe aryl Pd II . La réaction du composé diazoconique, généré à partir de l'hydrazone, avec le complexe Pd II produit un complexe Pd-carbène. Une insertion migratoire du groupe aryle donne un complexe d'alkyle Pd, qui subit une élimination de syn bêta-hydrure pour générer l'oléfine trans-aryle et régénérer le catalyseur Pd 0 . Cette réaction s'est également avérée utile pour préparer des enynes conjuguées à partir de N-tosylhydrazones et d'alcynes terminaux dans des conditions de réaction catalysées par Pd similaires et suivant le même mécanisme.

Le mécanisme de réaction suit les mêmes étapes qu'une réaction de couplage organométallique standard.

De plus, Barluenga et ses collègues ont démontré une réaction de couplage à trois composants en un seul pot d'aldéhydes ou de cétones, de tosylhydrazides et d'halogénures d'aryle dans laquelle la N -tosylhydrazone est formée in situ. Ce procédé produit des oléfines stéréosélectives avec des rendements similaires par rapport au procédé dans lequel des N -tosylhydrazones préformées sont utilisées.

Barluenga et ses collègues ont également développé une méthodologie de couplage réductif sans métal de N-tosylhydrazones avec des acides boroniques. La réaction tolère une variété de groupes fonctionnels sur les deux substrats, y compris des substituants aromatiques, hétéroaromatiques, aliphatiques, donneurs d'électrons et attracteurs d'électrons, et se déroule avec des rendements élevés en présence de carbonate de potassium. On pense que la réaction se déroule par la formation d'un composé diazo qui est généré à partir d'un sel d'hydrazone. Le composé diazo pourrait alors réagir avec l'acide boronique pour produire l'acide benzylboronique par l'intermédiaire d'un intermédiaire boronate. Une autre voie consiste en la formation de l'acide benzylboronique via un intermédiaire zwitterionique, suivie d'une protodéboronation de l'acide benzylboronique dans des conditions basiques, qui aboutit au produit réducteur final.

La réaction se déroule via un intermédiaire diazo et peut ensuite emprunter l'une des deux voies mécanistiques également plausibles.

Cette méthodologie a également été étendue aux nucléophiles hétéroatomes pour produire des éthers et des thioéthers.

Un réarrangement Bamford-Stevens catalysé au rhodium / thermique aliphatique Claisen

Un nouveau procédé a été développé par Stoltz dans lequel la réaction de Bamford – Stevens a été combinée avec le réarrangement de Claisen pour produire une variété de produits oléfiniques. Cette transformation procède d'abord par la décomposition thermique des N-aziridinylhydrazones pour former le composé diazo ( 1 ), suivie d'une dé-diazotation médiée par le rhodium ( 2 ) et du décalage syn-1,2- hydrure ( 3 ). Ce substrat subit un réarrangement thermique aliphatique de Claisen ( 4 ) pour donner le produit.

La réaction de Bamford-Stevems et le réarrangement de Claisen sont réalisés en tandem pour produire une variété de produits oléfiniques.

Application à la synthèse totale

Trost et coll. ont utilisé la réaction de Bamford – Stevens dans leur synthèse totale de (-) - isoclavukérine pour introduire une fraction diène trouvée dans le produit naturel. Une trisylhydrazone bicyclique a été initialement soumise à des conditions de réaction Shapiro (alkyllithiums ou LDA), qui ne conduisaient qu'à des produits de décomposition non caractérisables. Lorsque cette trisylhydrazone bicyclique a été soumise à une base forte (KH) et à la chaleur, cependant, le produit diénique souhaité a été généré. De plus, il a été montré que la génération d'oléfines et la décarboxylation suivante pouvaient être effectuées dans un seul pot. A cette fin, un excès de NaI a été ajouté, avec une élévation de la température pour faciliter la décarboxylation de Krapcho .

Application de la réaction de Bamford-Stevens à la synthèse totale de produits naturels

Les références

  1. ^ Bamford, WR; Stevens, TS (1952). "924. La décomposition de toluène-p-sulfonylhydrazones par un alcali". Journal of the Chemical Society : 4735. doi : 10.1039 / JR9520004735 .
  2. ^ Shapiro, RH (mars 1976). "Alcènes de Tosylhydrazones". Réactions organiques . 23 . New York: Wiley. pp. 405–507. ISBN 0-471-19624-X.
  3. ^ Adlington, RM; Barrett, AGA (1983). "Applications récentes de la réaction Shapiro". Comptes de la recherche chimique . 16 (2): 55. doi : 10.1021 / ar00086a004 .
  4. ^ Creary, X. (1986). "Le sel de tosylhydrazone pyrolise: phényldiazométhanes" . Synthèses organiques . 64 : 207. doi : 10.15227 / orgsyn.064.0207 .( également dans le volume collectif (1990) 7 : 438 (PDF) )
  5. ^ Sarkar, T. (1992). "Réaction de Bamford-Stevens dirigée par le silicium de β-triméthylsilyl N-aziridinylimines". J. Chem. Soc. Chem. Commun. (17): 1184-1185. doi : 10.1039 / C39920001184 .
  6. ^ Lambert, J. (1990). "L'interaction avec le silicium avec le carbone chargé positivement". Tétraèdre . 46 (8): 2677-2689. doi : 10.1016 / s0040-4020 (01) 88362-9 .
  7. ^ Jorgensen, W. (1985). "Ampleur et origine de l'effet .beta.-silicium sur les ions carbénium". Confiture. Chem. Soc . 107 (6): 1496–1500. doi : 10.1021 / ja00292a008 .
  8. ^ Feng, S. (2011). "Synthèse d'Indazoles 3-Substitués d'Arynes et de N-tosylhydrazones". Org. Lett . 13 (13): 3340–3343. doi : 10.1021 / ol201086g . PMID  21630698 .
  9. ^ Pellissier, H. (2002). "L'utilisation des arynes en synthèse organique". Tétraèdre . 59 (6): 701–730. doi : 10.1016 / s0040-4020 (02) 01563-6 .
  10. ^ Baruenga, J. (2007). "N-tosylhydrazones en tant que réactifs pour les réactions de couplage croisé: une voie vers les oléfines polysubstituées". Angew. Chem. Int. Ed . 46 (29): 5587–5590. doi : 10.1002 / anie.200701815 . PMID  17577897 .
  11. ^ Zhihui, S. (2012). "N-Tosylhydrazones: réactifs polyvalents pour les réactions de couplage croisé catalysées par un métal et sans métal". Chem. Soc. Rév . 41 (2): 560–572. doi : 10.1039 / c1cs15127d . PMID  21785803 .
  12. ^ Barluenga, J. (2009). "Couplage réducteur formant une liaison carbone-carbone sans métal entre les acides borniques et les tosylhydrazones". Nat. Chem . 1 (6): 494–499. Bibcode : 2009NatCh ... 1..494B . doi : 10.1038 / nchem.328 . PMID  21378917 . S2CID  35892518 .
  13. ^ Stoltz, B. (2002). "Métallocarbénoïdes non-carbonyl-stabilisés dans la synthèse: le développement d'une séquence de réarrangement de Bamford-Stevens catalysée par rhodium en tandem / Claisen aliphatique thermique" (PDF) . Confiture. Chem. Soc . 124 (42): 12426-12427. doi : 10.1021 / ja028020j . PMID  12381180 .
  14. ^ Wood, J. (1999). "Développement d'un réarrangement de Claisen initié par carbénoïde de rhodium pour la synthèse énantiosélective de composés α-hydroxy carbonyle". Confiture. Chem. Soc . 121 (8): 1748–1749. doi : 10.1021 / ja983294l .
  15. ^ Trost, BM (1996). "Sur la diastéréosélectivité des cycloadditions intramoléculaires Pd-catalysées TMM. Une synthèse asymétrique du perhydroazulène (-) - isoclavukerin A". Confiture. Chem. Soc . 118 (42): 10094-10105. doi : 10.1021 / ja961561m .
  16. ^ Kurti, L .; Czako, B. (2005). Applications stratégiques des réactions nommées dans la synthèse organique . El Sevier. ISBN 978-0124297852.

Voir également