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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
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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
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Sommaire
I. Introduction
Hétérocycle pauvre en électrons, accepteur A
• Pyridine :
Hétérocycle riche en électrons, donneur D
• Ethylènedioxythiophène :(EDOT)
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N RR
(A)
S
(D)
RR
O O
F. Chevallier, M. Charlot, C. Katan, F. Mongin, M. Blanchard-Desce, Chem. Commun. 2009, 692-694.
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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
F. Chevallier, M. Charlot, C. Katan, F. Mongin, M. Blanchard-Desce, Chem. Commun. 2009, 692-694.
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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
F. Chevallier, M. Charlot, C. Katan, F. Mongin, M. Blanchard-Desce, Chem. Commun. 2009, 692-694.
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Thiophène
Plus abordable
Éthylènedioxythiophène
Facilite solubilitéThiophène enrichi en
électronCher
Hétérocycle donneur utilisé :
I. Introduction
OO
S RR S RR
(D)
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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
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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
II. 1. Synthèse du thiophène distannylé
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• 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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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Sommaire
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
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III. Conclusion et perspectives
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
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III. Conclusion et perspectives
SNN
S S
N NS
Merci de votre attention !