Chimie Supramoléculaire

Conception et Synthèse de ligands

Synthèse organique au service de la chimie de coordination

Professeur M. Wais Hosseini

Institut Universitaire de France (IUF)

Université Louis Pasteur

UMR CNRS 7140

Master de Chimie Moléculaire et Supramoléculaire

Ligands

Un ligand est composé de deux parties

une squelette (partie permettant d'organiser des sites de coordination dans l'espace

Des sites de coordination capables d'interagir avec le centre métallique

Espaceur (flexible ou rigide) contrôlant l'espacement (distance) entre les sites de coordination

Site de coordination, habituellement riche en densité électronique (neutre : doublet libre ou anionique)

Linéaire Macrocyclique Macrobicyclique Macrotricyclique

Topologie

AcycliquePodant

MacrocycliqueCouronne

MacrobicycliqueCryptand

MacrotricycliqueCryptand

Bipode

Tripode

TétrapodeOrdre Cyclique = nombre de branches - nombre de noeuds + 1

Topologie des ligands

Sphérique

Cylindrique

Site d'interaction Noeud de jonction

T

Site de Coordination

Monodentate Bidentate

Tridentate

1 2

3

1 + 1

Bis-monodentateChelate

2

Tridentate

3

1+ 1 + 1

Linéaire Coudé

Trigonal

Monodentate-Chelate

1+ 2Tris-monodentate

1

Mono-Chelate

Chelate

Tetradentate4

Bis-Chelate

2 + 2 1+ 3

1+1+1+1

Monodentate-Chelate

Carré Tétraèdrique4

Tetrakis-monodentateLinéaireCoudé

Square

Pentadentate Hexadentate5 6

1 + 1+ 1+ 1+1 2+ 35 3 + 361+ 1+ 1+ 1+1+ 1

Pentagonal Hexagonal

Pentakis-monodentate Hexakis-monodentate Bis-tridentateBidentate-Tridentate

1+ 1 + 1+ 13 1+ 1+ 1

Ligands

Espaceur (flexible ou rigide), contrôlant l'espacement (distance) entre les sites de coordination

Sites de coordination, habituellement riches en densité électronique (neutres : doublet libre ou anioniques)

Linéaire

Macrocyclique

Homosites

Hétérosites

Homosites

Hétérosites

Ligands : Topicité

Espaceur (flexible ou rigide), contrôlant l'espacement (distance) entre les sites de coordinationSites de coordination, habituellement riches en densité électronique (neutres : doublet libre ou anioniques)

Monotopique Ditopique Tritopique Tétratopique

Mononucléaire Binucléaire Trinucléaire TétranucléaireNucléarité des Complexes

Topicité des Ligands

NH3

R OH

R O

Alcool

Alcoolate

Amine

Ammoniac

R NH2

R NH

Amidure

eau

H OHydroxide

OH

OPhénol

PnénoxideOH

OHCatéchol

O

O

Catécholate

C NRNitrile

N

N

N

Pyridine

Bipyridine

N

N

Phénanthroline

R PR

R

Triphénylphosphine

Ph PPh

Ph

Trialkylphosphine

Azote Oxygène PhosphoreH2O

ROH

O

RO

O

Acide carboxyliqe

carboxylate

RO

OEster

R'

RN

OAmide

R'

R'

RN

OAmidate

R'

Soufre

R SH

R S

Thiol

Thiolate

H S

SH

S

Thiophénol

ThiopnénoxideSH

SHThiocatéchol

S

S

Thiocatécholate

H2S

RO

R

Ether

RS

R

Thioéther

RN

O

OH

R

Hydroxamate

NOH

O

Hydroxypyridinone

Azote/oxygène

H PH

HPhosphine

N

NH

N

NH

NH

NHHN

OH

OH

OHOH

OHOH

N

N

N

N

NN

N

N

N

N

N

N

N

N

NH2

NH2

NH2

NH2

NH3

NH2R

NHRR

NRR

R

Alkylamine

Amine Cyclique

Non aromatique

ChelateNon chelateMonodentate Bidentate

Aromatique

Pipyridine

Pyrrol

Pyridine

Pipérazine

Imidazole

2,2'-Bipyridine

Phénanthroline

4,4'-Bipyridine 2,3'-Bipyridine

3,3'-Bipyridine

Pirazine

2,4'-Bipyridine

OH

OH

OH

OHOH

OH OH

OH

OH

OH OH

OH

Résorcinol catéchol

Binaphtol

Biphénol

ChelateNon chelate

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

DiphosphineEthylènediamine

Synthèse

Nucléophile Nucléofuge SolvantAuxiliaire

T (°C) : -100 - +200 [ ] (M) : 10-3 - 1

Centre richeen densité

ElectroniqueCNOSP

CNH3

RNH2

RNH

RSR2PH

R2P

Groupe partantStabilisationde la charge

Electrophile

Centre pauvreen densité

Electronique

C

Cδ+ Nδ+

R X

X = Cl, Br, I

R OX

X = Ms, Ts, Tf R C XO

X = Cl, Br, OPNPR C X

O

X = Cl, Br, OPNP

R OX

X = Ms, Ts, Tf

R X

X = Cl, Br, I

X

C

C CN

X = O, N, S

X

CX = O, N, S

C CN

OxidantO2

MnO2KMnO4

CrO4/H2SO4K2Cr2O7

PCCDDQ

AlcaneCycloalcane

BenzèneToluène

AlcoolGlycolDiglym

CH2Cl2CHCl3

EtherTHF

DioxaneDME

CH3CN

DMFDMSO

HMPAHMPT

AcideHCl

H2SO4MH2PO4H3PO4

TsOHAcOHTFA

BaseOH-

M2CO3

R3NR2N-

PyridineMorpholine

DMAPAcide de Lewis

BF3BCl3AlCl3AlBr3

Réactifs

RéducteurZn/HCl

FeCl2/HClLiNaKCs

BH3B2H6

NaBH4NaBCNH3

DibAlLiAlH4

RO

Les Solvants

Protique Aprotique

HO

HEau

CH3O

H

Méthanol

Ethanol

OH

O

Ether

HO OHGlycol

Diéthylènglycol

HO O OH

O O

Diméthoxyéthane

O O O

O

THF

O

O

Dioxane

NO

HDMF

S

O

P

N

NN

P

N

NN

O

DMSO

HMPT

HMPA Cyclopentane

Cyclohexane

Hexane

Pentane

Benzène

Toluène

CH2Cl2

CHCl3

Cl

Cl

Cl

Cl

Dichlorométhane

Tétrachloroéthane

Chloroforme

Cl

Cl

1,2-Dichlorobenzène

Propanol

OH

F1 F2 F3

Protection / Déprotection

F1 F3X

On souhaite transformer la fonction F2 en X sans modifier les deux autres fonctions F1 et F3. Supposons que F1 soit fragile et F3 robuste (invariant) dans les conditions de la transformation. Il faut protéger F1

Transformation

PF1 F2 F3

Protection

PF1 F3X

Transformation

Déprotection

1) Conditions de protection compatibles avec les centres réactifs2) Conditions de déprotection compatibles avec les centres réactifs3) Rendement élevé pour l'étape de protection4) Rendement élevé pour l'étape de déprotection

Protection d'alcool

R OH

Un alccol présente un caractère acide et faiblement nucléophile. En présence de base il se forme, par uneréaction acide-base, un alcoolate qui est fortement nucléophile (sauf pour les alcools tertiaires). Pour masquer cette réactivité, on protége la fonction hydroxy par la formation soit d'un ester, soit d'un éther activé, soit d'unéther de silyle.

R OX

X = COCH3 R OH R OAc+ AcOHAcide acétique Ester

Protection

Déprotection

H+/H2O ou OH-/H2O

X = THP R OH +

Dihydropyrane

Protection

Déprotection

H+/EtOH

O OORROTHP

X = SiR3 R OH R OSiR3+ R3SiClProtection

Déprotection

H+ ou F- TMSTBDPSTBDMS

R OHAlcool

Esters Activés

R O C R'

O

Cl C R'

O

Chlorure d'acyl

Ester carboxylique

Cl S Z

O

OChlorure de sulfonyl R O S Z

O

O

Ester Sulfonique

Cl S CH3

O

O

MsCl

Cl S

O

O

TsCl

R O S CH3

O

O

R OMs

Mésylate

R O S

O

OR OTs

Tosylate

NO2OO

R

Activation d'AlcoolLe groupe OH (hydroxyl) est un mauvais partant (nucléofuge) car l'anion OH- n'est pas stabilisé, pour cette raison les alcools ne subissent pas de réaction de substitution nucléophile en présence de nucléophile.

R OH

R O S CH3

O

O

R OMs

MésylateAlcool activé

R O S

O

OR OTs

TosylateAlcool activé

R O S CF3

O

OR OTf

TriflateAlcool activé

Alcool

MsCl / CH2Cl2Et3N, 0 - 25 °C

Tf-O-Tf / CH2Cl2 0 - 25 °C

TsCl / H2O:ToluènePyridine, 25 °C

R O S CH3

O

O

Nuc O S Y

O

O

+ Nuc R Stabilisation de l'anion par effets mésomères et inductifs

La formation d'esters sulfoniques (mésylate, triflate, tosylate) active l'alcool.

Protection d'amine

Une amine présente à la fois un caractère acido-basique et nucléophile. Pour masquer une partie de cette réactivité, on protége la fonction amine par la formation d'amide.

NH3

Ammoniac

TsNH2TsCl

Monoprotection

O

O

O NHO

O

NH3

Ammoniac Double protection

Phtalimide

RNH2RNTsH

R2NH R2NTs

Amine primaire

Amine secondaire

TsCl

Monoprotection

TsCl

Monoprotection

NH3

Ammoniac

MsNH2MsCl

Monoprotection

RNH2RNMsH

R2NH R2NMs

Amine primaire

Amine secondaire

MsCl

Monoprotection

MsCl

Monoprotection

RNH2

Amine primaire

R'COCl

Monoprotection R' NRH

O

Amide

Tosylamide Mésylamide

R2NH

Amine secondaire

R'COCl

Monoprotection R' NR2

O

RNH

R

Formation de carbamate

O

O

XR'+R

NR

O

O R'

X = Cl : Chloroformate; X = N3 : azidoformate; X = OR : Carbonate; X = OCO2R : Dicarbonate

NH2H2N

COClClOC

+NHHN

COOC

NHHN

CH2H2C

Et3N

Toluène

B2H6

THF

NHTsTSHN

CH2OMsMsOCH2

+

NHHN

CH2H2C

Cs2CO3 HBr/AcOH

PhOH

NTsTsN

CH2H2CDMF

Synthèse de macrocycles

Couplage dipode-dipode

Haute Dilution

Méthode de Richman et Atkins

NH2H2N

COClClOC+

NHHN

COOC

NHHN

CH2H2C

Et3NToluène

B2H6

THF

Cs2CO3 HBr/AcOH

PhOHDMF

Synthèse de macrobicycles

Couplage tripode-tripode

Haute Dilution

NN

CH2H2C

COOC

NN

CH2H2C

CH2H2C

COClClOC

B2H6

THF

NHTsN

NHTs

NHTs

NMsO

MsO

MsO

+TsNNTsN

TsN

NHNNHN

HN

N

Azote : 7N : 1s22s22p3

Electronégativité 3.0 1s2 2s2 2p3

R NR

R NRR R

sp2 sp3

107°Différence d'énergie entrel'hybridation sp2 et sp3

est faible (5-10 kcal/mol)

Energie (kcal/mol)

N

RR

RN

R R

R

R NRR

Inversion de l'azote

NH

N

N

18.4

28.5

35.2

Méthylpiperidine

Méthylpyrrolidine

Diméthylamine

ΔGactivationAmine

Les amines sinversent très rapidement (Inversion de Walden) NH3 : 21011 fois par secondeR3N : 104 - 105 fois par seconde

Facteurs controlant le processus: Taille de cycleNature des substituantsOrdre cyclique (mono, bi, tri)

N

N

Inversion BloquéeBase de Tröger

N 42.7

La chiralité (R ou S) portée par uneamine tertiaire n'est pas conservable. La racémisation est très rapide

N N

Pour le phosphore l'nversion de Walden est très nettement plus lente. On peutgénérer et conserver une chiralité sur lephosphore.

N N

N N

N N

(o,o)

(i,o)

(i,i)

Td Td

TP

NH3

NEt3

NH

NH

NH O NH N

N NHN NH

NN

NH

N

N

NH2

NNH

Ammoniac

Triéthylamine

para-diméthylaminopyridine

Aniline

Imidazole

Morpholine N-Méthyl-Mopholine

4,4'-Bipyridinepara-Quate

Aziridine

Pyrrolidine Pyrrol

Pipyridine Pyridine

PirazinePipérazine

O N

N

N

N

NPhénanthroline

N

N

2,2'-Bipyridine

H2N NH2

H2N NH

NH2

Diéthylènetriamine (dien)

Ethylènetriamine (en)

NHNH2

Cycohexylamine Di-isopropyl-amine

N

N

N

Terpyridine

Noms usuels

Les polyamines naturelles

NH22HN

Ethylènediamine

2HN NH2 2HN NH

NH2

PropylènediamineHomoputrescine

DipropylènetriamineHomospermidine

2HNNH2

Putrescine

2HN NH

NH2

Spermidine

2HN NH

HN

Spermine

NH2

NH2HN NH2

Diéthylènetriamine

2 2 2

3 3 3

4 3 4

3 4 3

H2N CH2 NH2nH2N CH2 NHH2n

H2HN CH2 NHH2n

10

8

6

4

pKa

n

2 3 4 5

Ka1 Ka2

pKa1pKa2

H2N NH2

H2N NH2

H2N NH2

H2N NH2

Ethylènediamine

CadaverinePutescine

Propylènediamine

Ka1 =[LH+]

[L] [H+]x

L LH+ LH22+

Ka2 =[LH2

2+]

[LH+] [H+]x

H2N CH2 NHn

10

8

6

4

pKa

n,m

n = m = 2 n = m = 3 n = 3; m = 4

Ka1

pKa1pKa2

H2N NH

NH

NH2

HN

NH2

Diéthylènetriamine SpermidineHomospermidine

CH2 NH2m

H2HN CH2 NHn

CH2 NH2m

H2HN CH2 NHn

CH2 NHH2m

H2HN CH2 NHHn

CH2 NHH2m

Ka3

Ka2

NH2

H2N

H2N

pKa3

Formation d'amine

R OH R NH2

ActivationR X + NaN3

Azide

RéductionR N3

NN

N N

Urotropine

NN

N N

R

Urotropinium

R NH2H+/H2O

R X +

X = Cl, Br, IX = OMs, OTs

Alcool

Dérivé halogéné

Dérivé nitro R NO2 R NH2Réduction

Nitrile R CN R CH2Réduction

NH2

R' CONR2 R'CH2NR2

RéductionAmide

Imine R'2C NR R'2CH NHRRéduction

Hydrolyse

R X +R'N

R'N NR'

NR'

R'N NR'

R

R NHH+/H2O

Hydrolyse

R'

Synthèse d'AminesIntroduction d'un centre azoté

Synthèse de Gabriel

R X

X = bon nucléofugeHalogène (Cl, Br, I)

OTs, OMs, OTf

R NH2

Amines Primaires

OHOH

O

O

O

O

O

Δ-H2O

NH

O

O

NH4OAcN

O

O

KOHK

Acide Phtalique Anhydride Phtalique PhtalimideDouble amide

Non nucléophileH acide

PhtalimidateBasique

Nucléophile

N

O

O

PhtalimidateNucléophile R X

d+ d-N

O

O

R R NH2Amines

Primaires

H2N NH2

APTS

Remarque

O

O

O

NH

O

O

N

O

O

Double ProtectionAmmoniac

Activation

N

O

O

R H2N R

Transformation Déprotection

NH3

Les polyamines acycliques

NH22HN

NH2HN NH2

NH2HN N

HNH2

NH2HN N

HNH

NH2

NH2HN N

HNH

NH

NH2

Ethylènediamine

Diéthylènetriamine

Triéthylènetétramine

Tétraiéthylènepentamine

Pentaéthylèneheaminel

2HN NH2

2HN NH

NH2

Propylènediamine

Dipropylènetriamine

2HN NH

NH

NH2

Tripropylènetétramine

Les polyamines cycliques

NH

NH

HN

HN

NH

NHHN

HN

HNNHN

HNH

NH HN

HNNH

NH

NH HN

HN

HN

NNH

NH

NH

NH

NH HN

HN

HN

NH

NH

HN

HN

NH

NHHN

HN

HNNH

NH

NH

NH HN

HN

HN

HNNH

NH

NH

HN

HN

NH

NH

HN

HN

H

NH

NH

HN

HN

[12]N4

[14]N4 [14]N4 [15]N4

[18]N6

[16]N4 [24]N6[32]N8

[24]N8[21]N7

[15]N5

CycleneHexacyclene

Cyclame

H2N NH NH NH NH NH2 HN N N N N NHTsTs TsTs TsTs

H2N N N N N NH2Ts TsTs Ts

NC N N N N CNTs TsTs Ts

HN N N NHTs TsTs Ts

LiAlH4/THF80 °C, 24 h

Déprotection

Synthèse de Polyamines LinéairesStratégie Itérative

Protection

HBr/AcOHPhénol

TsCl/ToluèneBase, 80 °C, 24 hProtection

CNElongation

Réduction

6HBr

NC N N CNTsTs

H2N N N NH2TsTsTsCl/Toluène

Base, 80 °C, 24 h

Protection

Réduction LiAlH4/THF80 °C, 24 h

HN NHTsTs

CN

Elongation

TsCl:PyridineToluène/H2O

H2N NH2

Synthèse de tripodes aminés

Tren

Tpt

NNH2

NH2H2N

N

NH2

NH2

NH2

NH2

H2N

NH2

N3

N3

N3

Br

Br

Br

OH

HO

OH

OMe

M2O

OM2 O

O

O NaN3HBr LiAlH4LiAlH4

N

NTsH

NTsH

NTsH

HBr/AcOH

PhOHN

CN

CNNC

NH4OAcCN

N

NH2

NH2

NH2

AlCl3/LiAlH4 TsCl

NNTsH

NTsHHTsN

NH4OAcHBr/AcOH

PhOHHO NH2 TsO NTsH

TsN

+TsCl KOH

Fonctions réactives

JonctionCyclisation

Une stratégie de synthèse fondée sur la condensation entre deux fragments A et B portant à leurs deux extrémitis des fonctions réactives conduit à la compétition entre les processus de cyclisation et d'oligomérisation

Intermoléculaire Intramoléculaire(1+1)

v = k[A] x [B]Ordre = 1+1 = 2Bimoléculaire

v = k[C]Ordre = 1MonomoléculaireA

BCC1 Cyclisation

A

B

CC2 F G

Equilibre Conformationnel

B A

v = k[CC1] x [B]Ordre = 1+1 = 2Bimoléculaire

v = k[CC1] x [A]Ordre = 1+1 = 2Bimoléculaire

Intermoléculaire

D

E

A ou BOligomérisation

Comme le processus decyclisation est intramoléculaire(Monomoléculaire i.e. ne dépend que de la concentration del'intermédiaire CC1, comme lesprocessus d'oligomérisationsont intermoléculaires(Bimoléculaires), on peutfavoriser la formation d'espècecyclique par l'abaissement de laconcentration des réactifs(haute dilution).

v = k[CC2] x [A] ou [B] Ordre = 1+1 = 2Bimoléculaire

Fonctions réactives

Jonction

Cyclisation

Une stratégie de synthèse fondée sur la condensation entre deux fragments portant à leurs deux extrémitésdes fonctions réactives conduit à la formation de macrocycles de tailles variables mais du type (i,i) (i = 1, 2, 3....)

Intermoléculaire Intramoléculaire(1+1)

Intermoléculaire

Intermoléculaire

Intramoléculaire

(2+2)

(3+3)

NH

N

N

N

HN

N

Stratégie Synthétique

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton

[X]N6Zi

Différenciation Est-Ouest PossibleDifférenciation Nord-Sud Impossible

H H

H H6HBr

C2

(i Paire)

C2

TsTs

TsTs

Est OuestTsN

N

N

N

NTs

N

Cs2CO3/DMF80 °C, 24 h

HNNTs

HN

TsTs

Cyclisation

TsTs

MsO

MsO

N

NTs

N

MsClCH2Cl2Et3N, 0-20 °C, 6 h

APTs/EtOH60 °C, 6 h

Déprotecton

Activation

TsTs

HO

HO

N

NTs

NCs2CO3/DMF80 °C, 24 h

HNNTs

HN

TsTs

TsTs

THPO

THPO

N

NTs

N

THPO OMs

THPO OHDiol

HO OHProtecton

DHP60 °C, 6 h

Activation MsClCH2Cl2Et3N, 0-20 °C, 6 h

Ts TsHN N NHTsH

H2N N NH2

Diéthylèntriamine TsCl/ToluènePyridine, 80 °C, 24 h

Protecton

NHHN

HN

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton


NH

NHHN Ts

TsTs

[X]N6

TsTs

Ts

Nord

SudN

N

N

N

NN

6HBr

Différenciation Est-Ouest ImpossibleDifférenciation Nord-Sud Possible

C2


TsCl/ToluènePyridine, 80 °C, 24 h


LiAlH4/THF 80 °C, 24 h


Protection Activation

Ts

TsTs

TsNH

N NHN

Ts TsNH2

N NH2N

Ts TsNC N N CN

Ts TsOMsN N

MsO

Ts TsOHN N

HO

Ts TsMeO2C N N CO2Me

Cyclisation

Ts TsH2N NH2

ProtectionH2N NH2

CO2MeCN

NH

N

N

N

HN

N

TsTs

TsTs


HBr/AcOHPhénol


Déprotecton

[X]N6Zi

Est Ouest

Différenciation Est-Ouest PossibleDifférenciation Nord-Sud Impossible

H H

H H6HBr

TsN

N

N

N

NTs

N

(i Paire)

C2

Cyclisation

TsTs

MsO

MsO

N

NTs

N

TsTs

TsN

NH

NH


APTS/EtOH60 °C, 6 h

Déprotecton

ActivationHNNTs

HN

TsTs

TsTs

HO

HO

N

NTs

N

TsTs

THPO

THPO

N

NTs

N

Monoprotecton

DHP60 °C, 6 h Diol

ActivationMsClCH2Cl2

Et3N, 0-20 °C, 6 h

THPO OMs

THPO OH HO OH

NHHN

HN HBr/AcOHPhénol Cs2CO3/DMF

80 °C, 24 h

Déprotecton


NH

NHHN

TsTs

Ts

[X]N6

TsTs

TsNord

SudN

N

N

N

NN

6HBr


C2

C2

TsCl/ToluèneBase, 80 °C, 24 h





Ts

TsTs

TsNH

N NHN

Ts TsNH2

N NH2N

Ts TsNC N N CN

Ts TsOMsN N

MsO

Ts TsOHN N

HO


Cyclisation

Ts TsH2N NH2H2N NH2

Protection

CO2MeCN

NHHN

HN

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton


NH

NHHN Ts

TsTs

[X]N6

TsTs

Ts

Nord

SudN

N

N

N

NN

6HBr


C2


TsCl/ToluènePyridine, 80 °C, 24 h





Ts

TsTs

TsNH

N NHN

Ts TsNH2

N NH2N

Ts TsNC N N CN

Ts TsOMsN N

MsO

Ts TsOHN N

HO


Cyclisation

Ts TsH2N NH2

ProtectionH2N NH2

CO2MeCN

NHNH

NH

NH

NHNH

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton


[24]N6


C2

C2

NN

N

N

NNTsTs

TsTsTsTs


Nord

Sud

Ts

NH2

N NNH2

TsTs

HNN N

NHTsTs

Ts

OHN N

HOTsTs

OMsN N

MsOTsTs

TsCl/ToluènePyridine, 80 °C 24 h

MsClCH2Cl2Et3N, 0-20 °C, 6 hProtection Activation

Cyclisation

N NTs Ts

CNNC N NTs Ts

CO2MeMe2OC



HN NHTs Ts

CO2MeCN

H2N NH2

TsCl/PyridineH2O/Toluène

Protection

TsHN

N NNH

TsTsTs

NHNH

NH

NH

NH

NN N

NTsTs

HBr/AcOHPhénol


TsCl/ToluèneBase, 80 °C, 24 h

Déprotecton

Protection


NH

NHHN TsTs

TsTsTs

[32]N8

NN

N

N

N

N

NNTs

TsTs

OMs

Nord

Sud


Cyclisation8HBr

HN NHTs Ts

N NTs Ts

CNNC

NH2

N NNH2

TsTs


CN


Activation

NN N

NTsTs

CO2Me

TsTs


H2N NH2

TsCl/PyridineH2O/Toluène

MsOTs Ts

NN N

NTsTs

OH HOTs Ts

Mé2OC

Synthèse de fraguements

THPO O OHHO O OHProtection

DHP60 °C, 6 h

Diéthylèneglycol

Activation


THPO O OMs

HNN

HN

TsTs COPhK2CO3/DMF

80 °C, 24 h

H2N NH

NH2Ts

HTsN N NTsH


MsO

MsO

O NN

NO

Ts

Ts

COPhActivation Déprotection

HNN

HN

TsTs Ts


DéprotectionActivation



TsCl/ToluènePyridine/H2O

H2N NH2 H2N NTsHMonoprotecton

HO

HO

O NN

NO

Ts

Ts

COPhTHPO

THPO

O NN

NO

Ts

Ts

COPh

THPO

THPO

O NN

NO

Ts

Ts

TsHO

HO

O NN

NO

Ts

Ts

TsMsO

MsO

O NN

NO

Ts

Ts

Ts

HTsN N NTsHH

PhCOClHTsN N NTsH

COPh Et3N

TsClTsN

K2CO3/DMF80 °C, 24 h

NH

NH

NH

O NH

HN

NHOTsN

N

N

O N

NTs

NO

TsTs

TsTs

MsO

MsO

O N

NTs

NO

TsTs


HBr/AcOHPhénol


Déprotecton

[24]N6O2

HNNTs

HN

TsTs

Cyclisation

Est OuestDifférenciation Est-Ouest PossibleDifférenciation Nord-Sud Impossible

6HBr

HO

HO

O N

NTs

NO

TsTs

THPO

THPO

O N

NTs

NO

TsTs



Déprotecton

Activation

THPO O OMs


THPO O OH HO O OHMono Protecton

DHP60 °C, 6 h

Diéthylèneglycol

Activation MsClCH2Cl2Et3N, 0-20 °C, 6 h

HNNTs

HN

TsTs

H2NNH

H2N TsCl/ToluèneBase, 80 °C, 24 h

Protecton

HNNTs

HN

TsTs

NNH

NH

O NHNH

NHOH2N Cible

7HBr

NN

N

O NNTs

NO

TsTs

TsTs

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton

NC

NN

N

O NNTs

NOH2N

TsTs

TsTs

HNN

N

O NNTs

NO

TsTs

TsTs

CN

B2H6/THF


HNN

HN

TsTs

Cyclisation

EstOuest

COPh PhCONN

N

O NNTs

NO

TsTs

TsTs

LiOH/THF/H2O

+

Monosubstitution

Déprotecton

MsO

MsO

O NNTs

NO

TsTs

NNH

NH

O NHN

NHONH2H2N Cible

8HBr

NN

N

O NN

NO

TsTs

TsTs

HBr/AcOHPhénol

Déprotecton

CNNC

NN

N

O NN

NONH2H2N

TsTs

TsTs

HNN

N

O NNH

NO

TsTs

TsTs

CN

B2H6/THF

MsO

MsO

O NN

NO

TsTs


HNN

HN

TsTs

Cyclisation

EstOuest

COPhCOPh PhCONN

N

O NNCOPh

NO

TsTs

TsTs

LiOH/THF/H2O

+

Disubstitution symétrique

Déprotecton

N 2

34

N

N

N

OH

OH

OH

OH

2

34

Pyridine Phénol

OH

OH3

4

Catéchol

OH

OH

OH

OH

N

N

3

4

56

2,2'-Bipyridine

N

N

N

N

N

N

N

N

Phénanthroline

N

N

N

N

N

N

N

OH

OH

N

Br

Br

N

NHTs

NHTs

N

HN

HN

N

HN

HN

N

OH

OH

O

O

N

OMe

OMe

O

O

N

Cl

Cl

O

O

N

H

H

O

O

N

NH

NH

N

HN

HNNH

HN

N

NH

NH

N

HN

HNO

O

N

NH

NH

N

N

HN

HN

NN

N

N

N

N

N N

N

N

O

O

N

N

N

Synthèse de cyclopyridines

N

N

N

N

OH

OH

O

O

N

N

H

H

O

O

N

N

Cl

Cl

O

O

N

N

Br

Br

N

N

OH

OH

N

N

OMe

OMe

O

O

N

N

N

N

OMe

OMe

O

O

N

N

OH

OH

O

O

N

N

Cl

Cl

O

O

N

N

H

H

O

O

N

N

OH

OH

N

N

Br

Br

N

N

N

N

MeO

MeO

O

O

N

N

HO

HO

O

O

N

N

Cl

Cl

O

O

N

N

H

H

O

O

N

N

HO

HO

N

N

Br

Br

Fonctionnalisation de la 2,2'-Bipyridine

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

Positions 6 et 6'

Positions 4 et 4'

Positions 5 et 5'

Positions 5 et 5'

6

6'

5

5'

5

5'

6

6'

5

5'

5

5'

4

4'

4

4'

Cyclo 2,2'-bipyridine

NH2

O

H2N

Cl

O

ClOO

+

HDEt3N

ToluèneNH

O

HN

O OO

NH

O

HN

O

OH

O

HO

Br

O

Br N3

O

N3

NaN3 LiAlH4/THF

HBr

OH

O

HOOO

SOCl2

Oxidation

B2H6/THF

N

O

N

O

OOO

N

O

N

O

O

ToluèneEt3N

Cl

O

ClOO

B2H6/THF

Macrobicycle(111)Cryptand

Macrocycle[12]N2O2

Synthèse de (111)Cryptand

O OHO OH

O OI I

O OH2N NH2

NaN3

B2H6/THFMacrocycle[15]N2O3

B2H6/THF


ToluèneEt3N

SOCl2

O ON3 N3

Réduction

ToluèneEt3N


OH

O

HO OH

O

HO

O O

Cl

O

Cl

O OOxidation

Cl

O

Cl

O O

Cl

O

Cl

O O

NH

O

HN

O O

OO

NH

O

NH

O O

N

O

N

O O

ON

O

N

O O

O

OO

O OHO OH

O OI I

O OH2N NH2

O OHN NH

OO

O OHN NH

OO

NaN3

O OCl Cl

B2H6/THFOO

Macrocycle[18]N2O4

B2H6/THF


OO

ToluèneEt3N

O OOH OH

OO SOCl2

Oxidation

O ON3 N3

Réductio

O OCl Cl

OO ToluèneEt3N


SOCl2OH

O

HO OH

O

HO

O O

Cl

O

Cl

O OOxidation

Cl

O

Cl

O O

O ON N

OO

O

O ON N

OO

OO O

O OHO OH

O OI I

O OH2N NH2

O OHN NH

OO

O OHN NH

OO

NaN3

O OCl Cl

B2H6/THFOO

Macrocycle[18]N2O4

O ON N

OOO O

OOO O

N NOO

O OB2H6/THF


OO

O OCl Cl

OO ToluèneEt3N

O OOH OH

OO SOCl2

Oxidation

O ON3 N3

Réductio

O OCl Cl

OO ToluèneEt3N


N

NTs

TsN

O NTs

NTsNO

TsN

TsNO

NH

NTs

TsN

O NTsHN

TsNO

N

NTs

TsN

O NTs

NTsNO

TsN

TsNO

O O

N

NH

HN

O NH

NHNO

HN

HNO

NH

NTs

TsN

O NTsHN

TsNO

OOCl

NTs

O NTs

Cl

OO

NH2TsN

H2NTsNO

+

OH

NTs

O NTsHO

OO

OMe

NTs

O NTsMeO

OO

TsHN O NHTsHN2 O NH2Cl O Cl N3 O N3

Et3N/Toluène B2H6/THF

Et3N/Toluène

B2H6/THFHBr/AcOHPhénol

Br CO2Me

Base

H+/H2OOH

NTs

O NTsHO

OOSOCl2

N3TsN

N3TsNO

BrTsN

BrTsNO

NaN3

NaN3

LiAlH4THF TsCl

NH2TsN

H2NTsNO

LiAlH4THF

BrCH2CH2Br

N

NH

HN

O NH

NHNO

HN

HNO

N

NTs

TsN

O NTs

NTsNO

TsN

TsNO

N

NH2

NH2

NH2

N

NHTs

NHTs

NHTs

MsO O OTHPTsCl

K2CO3/DMF

N

NTs

TsN

O OTHP

OTHPO

TsN OTHPO

N

NTs

TsN

O OH

OHO

TsN OHO

N

NTs

TsN

O OMs

OMsO

TsN OMsO

HBr/AcOH

Phénol

APTS/EtOH

MsCl/CH2Cl2/Et3N

N

NHTs

NHTsNHTs

Cs2CO3/DMF

Synthèse par couplage tripode-tripode

N NH23

N NHTs3

N NTs 3

CNN NTs 3

OMe

N NTs

NH23

N NTs

NTsH3

O

N NTs 3

OH

N NTs 3

OMs

OMe

O

CN

LiAlH4/THF LiAlH4/THF

MsCl/CH2Cl2Et3N

TsCl/ToluènePyridine

TsCl/ToluènePyridine

Synthèse par couplage tripode-tripode

HN

HN

HN

NNH

NH

NH

NTsN

TsN

TsN

NNTs

NTs

NTs

N

Cs2CO3/DMF

HBr/AcOHPhénol

OMe

OMe

OCl

OMe

OMe

OOH

SOCl2

OH

OH

OH

OH

OO

O O

H2O/K2CO3

CO2

O

O

OO

O O

O

O

OHO

O O

O

O

OCl

O O

SOCl2

CHOBnO

BnO

CHOHO

HO

CH2OHBnO

BnO

CH2BrBnO

BnO

CO2HBnO

BnO

COClBnO

BnO

LiAlH4

THF

SOCl2

HBrPhCH2Cl

Base

Oxidation

Diméthylsulfate Saponification

Fonctionnalisation de catéchol

OCH3CH3OClO

N

NH2

NH2

NH2 N

NH

NH

OCH3CH3O

CH3O OCH3

NH

OCH3OCH3

Et3N/THF BBr3CH2Cl2

OCH3CH3OClO

NEt3N/THF

BBr3CH2Cl2

NH2

NH2

NH2 N

NH

NH

NH

OCH3CH3O

OCH3CH3O

OCH3CH3O

O

O

O

N

NH

NH

NH

OHHO

OHHO

OHHO

O

O

O

O

O

ON

NH

NH

OHHO

HO OH

NH

OHOH

O

O

O

NH2

NH2H2N

NH

NHHN

CH3O OCH3

OCH3CH3OOCH3CH3O

O

OO

NH

NHHN

HO OH

OHHOOHHO

O

OOOCH3CH3OClO

Et3N/THF

BBr3CH2Cl2

H2/Pd/CToluène

OCH2PhPhCH2OBr

NH2

O

H2N

Base

Cl

O

ClOO

+

HDEt3N

ToluèneNH

O

HN

O OO

NH

O

HN

O

OH

O

HO

Br

O

Br N3

O

N3

NaN3 LiAlH4/THF

HBr

OH

O

HOOO

SOCl2Oxidation

B2H6/THF

N

O

N

OO

O

O

O

N

O

N

OOH

OH

HO

HO

Ph

Ph

Ph

Ph

O OHO OH

O OI I

O OHN NHPhCH2NH2

H2/Pd/CToluène

H2/Pd/CToluène

OCH2PhPhCH2OBr

OH

O

HO I

O

I I

O

I

N

O

N

O O

PhPh

NH

O

HN

O O

N

O

N

O O

O

OO

O PhPh

PhPh

NH

O

HN

O O

HO

HOOH

OH

Base

O OHO OH

O OI I

O OHN NH

O ON N

OO

O OHN NH

OO

O ON N

OO

O

O

O

OO O

N NOO

OH

HO

OH

OH

PhCH2NH2

O OI I

H2/Pd/CToluène

H2/Pd/CToluène

OCH2PhPhCH2OBr Base

NHN

O

HN

O

O O

HN

O

HN

O

O O

HN

O

HN

O

O O

NHN

OOMe

O

O O

HN

OOMe

O

O O

HN

OOMe

O

O O

NHN

OOH

O

O O

HN

OOH

O

O O

HN

OOH

O

O O

NHN

OCl

O

O O

HN

OCl

O

O O

HN

OCl

O

O O

N

NH2

NH2

NH2O

OMeO

O OCl

+Et3N/THF H+/H2O

SOCl2

NNHN

O

HN

O

HO OH

HN

O

HN

O

HO OH

HN

O

HN

O

HO OH

NEt3N/THFBBr3/CH2Cl2

Triscatéchol bicyclique

N NH23

NHN

O

HN

O

O O

HN

O

HN

O

O O

HN

O

HN

O

O O

NHN

OOMe

O

O O

HN

OOMe

O

O O

HN

OOMe

O

O O

NHN

OOH

O

O O

HN

OOH

O

O O

HN

OOH

O

O O

NHN

OCl

O

O O

HN

OCl

O

O O

HN

OCl

O

O O

N

NH2

NH2

NH2O

OMeO

O OCl

+Et3N/THF H+/H2O

SOCl2

NEt3N/THFBBr3/CH2Cl2

Triscatéchol bicyclique

N NH23

NHN

O

HN

O

HO OH

HN

O

HN

O

HO OH

HN

O

HN

O

HO OH

N

N N R

N R

N R

N

NH2

NH2

NH2

OH

OH

+

Couplge par formation d'imine

OR

H

-H2O

NHN R

HN R

HN R

NaBH4N

NH2

NH2

NH2 + N N N

N N

N N

N NHN

HN

HN

HN

HN

HN

N

NaBH4-H2O

Br

Br

NH

NHNi(II)

+

Complexation

Condensation

N

N

S

S

Effet "Template"

N

N

SH

SH

Br

Br

N

N

SH

SH

Base

NH2

NH2

NH

NH

O

O

O

O

NH

NH

O

O

O

O

Ni(II)

NH2

NH2

+

Complexation

Condensation

NH

NH

N

N

O

O

Effet "Template"

NH2

NH2

NH2

NH2

H2N

H2N

N

N

N

N

Ni(II)

Complexe Carré plan

O

Tétraimine

Effet "Template"

BaseN

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

BaseN

NH

HN

N

NH2

NH2

NH2

NH2

H2N

H2N

NH2

NH2

N

N

N

N

N

N

Co(III)

Complexe octaédrique

H H

O

Hexaimine

NH

N

N

N

N

N

NO2

NO2

Nirométhane

Base

NH

N

N

N

NH

N

NO2

NH

N

HN

N

NH

N

NO2

Base

Base

NH

NH

HN

HN

NH

NH

NO2

NO2

Effet "Template"

NH2

NH2

NH2

NH2

H2N

H2N

NH2

NH2

N

N

N

N

N

N

Co(III)

Complexe octaédrique

H H

O

Hexaimine

NH

N

N

N

N

N

NH2

NH

N

N

N

NH

N

NH

NH

N

HN

N

NH

N

N

NH

NH

HN

HN

NH

NH

N

N

Effet "Template"

NH3

N

N

OH

OH

NN

HO

HO

N

N

O

O

NN

O

O

N

N

OH

OH

+

Cu(I)

Complexe encastréPréorganisation des centres réactifs

Catenate

Catenand

Synthèse de catenands par effet "Template"

N

N

O

O

NN

O

O

Création de liens mécaniques (des anneaux entrelacés)

Cu(I)Géométrie de coordination tétraédrique

Décomplexation

Complexation

Les polyéthers acycliques

OHHO

OHO OH

OHO O OH

OHO O O OH

OHO O O O OH

Ethylèneglycol

Diéthylèneglycol

Triéthylèneglycol

Tétraiéthylèneglycol

Pentaéthylèneglycol

OO

OO O

OO O O

Diméthoxyéthane (DME)

OO O O O

Les polyéthers cycliques (Ethers Couronnes)

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OO

O

O O

O O

O

O O

O

O

OOOO

O

O O

O

O

O

O

O

O O

O

O

O

O

O O

O

O O

O

O

OO

[12]O4[18]O6

[24]O6

[16]O4

[15]O5

[21]O7 [24]O8

[32]O8

O

O

O

O

O

O

Dibenzo[18]O6

OH

OH

O

O

O

O

O

OXO

X

X = Cl; Br; I; OMs; OTs

Synthèse d'éther couronnes

+Base faible

OHHO

O

O

O

O

O

OXO

X


+O

O O+

OHO

HO

O

O O

OBase forte

Base forte

XO

X


+

O OX O O XOH

OH+

O

O

O

O

O

O

Base faible


Les polyaaza-oxa-thia cycliques

NH

NHHN

HN

HNNH

O

OO

O

OO

S

SS

S

SS

O

OHN

O

ONH

S

SHN

S

SNH

NH

NHO

HN

HNO

NH

NHS

HN

HNS

O

OS

O

OS

NH

OHN

O

HNO

NH

SHN

S

HNS

NH

SS

S

HNNH

NH

OO

O

HNNH

S

SO

S

SO

O

SO

S

OS

S

OO

O

SS

[18]O6 [18]S6 [18]N6 [18]O2N4 [18]S2N4

[18]O4S2 [18]S3N3 [18]O3N3 [18]S3N3 [18]O3N3

[18]S4N2[18]O4N2[18]O2S4[18]O3S3[18]O3S3

Les polyéthers-hio-Amine acycliques

O2HN NH2

S2HN S NH2

O2HN O O NH2

S2HN S S S NH2

S2HN NH2

O2HN O NH2

S2HN S S NH2

O2HN O O O NH2

NH

HO OH NH

HS SH

NH

HO NH

OH NH

HS NH

SH

NH

HS NH

NH

NH

SHNH

HO NH

NH

OH

Les polyéthers-hio-Amine acycliques

O2HN NH2

S2HN S NH2

O2HN O O NH2

SHO S S S NH2

S2HN NH2

O2HN O NH2

S2HN S S NH2

O2HN O O O NH2

Les polythioéthers acycliques

SHHS

SHS SH

SHS S SH

SHS S S SH

SHS S S S SH

Ethylènethioglycol

Diéthylènethioglycol

Triéthylènethioglycol

Tétraiéthylènethioglycol

Pentaéthylènethioglycol

SS

SS S

SS S S

Dithiométhoxyéthane (DTME)

SS S S S

Les polythioéthers cycliques (Thioéthers Couronnes)

S

S

S

S

S

S

S

S

S

SS

S

S S

S S

S

S S

S

S

SSSS

S

S S

S

S

S

S

S

S S

S

S

S

S

S S

S

S S

S

S

SS

[12]S4[18]S6

[24]S6

[16]S4

[15]S5

[24]S8

[32]S8

S

S

S

S

S

S

Dibenzo[18]S6

S

Synthèse d'thiaéthercouronnes

ClCl

S

S

S

S

S

SHSS

SH +S

S S+

SHS

HS

S

S S

SBase faible

Base faible

XS

XX = Cl; Br; I

+

S SX S XSH

SHS

+S

S

S

S

S

S

Base faible

Br

Br

S

SNa2S+

CALIXARENES

OHHOHO

OH

R

RR

R

calixarene : n = 1 to 4

nOH

OHOH HO

R RR

R

OHOH

OHOH

RR

RRcone

OHOH

OH

R RR

R

OHOH

R R

RR

OH

RR

R

HO

OH

R

HOOH

1-2 alternate 1-3 alternate partial cone

OHOH

OH

OH

R

RR

R

OH

OHHO

OH

R

R

R

R

HO

OHOH

OH

R

R

R

R

HO

OHHOOHOH

H

H

H

H

OHHOOHOH

OHHOOHOH

Ph

Ph

Ph

Ph

SS

SS

OHHOOHOH

H

H

H

HSHHSSHSH

OHHOOHOH

OHHOOHOH

XXX

X

R

R

R

R

SS

SS

OHHOOHOH

SHHOOHSH

OH

OHHOOH

OH

OHHOOH

OH

H

H

H

HOHHOOH

OH

Br

Br

Br

BrHCOHMOH

Diphényléther

AlCl3Toluène

Chauffage

NBS/Br2

OHHOOH

OH

NO2

NO2

NO2

NO2OHHOOH

OH

NH2

NH2

NH2

NH2

HNO3

FeCl2/ HCl

OH

SS

SS

OHHOOH

OH

SS

SS

OHHOOH

OH

H

H

H

HS8

MOHAlCl3

ToluèneChauffage

SS

SS

OHHOOH

OH

Br

Br

Br

Br

OHHOOH

OH

R

R

R

ROMeHOOH

OMe

R

R

R

R

X = O N

S

X = S N

O

300 °CSolide

OMeXX

OMe

R

R

R

R

LiAlH4

THF

Cl N

S

Di-Mercaptocalix[4]arène

OMeHSSH

OMe

R

R

R

ROHHSSH

OH

R

R

R

RBBr3

CH2Cl2

MeI

Base Base

OHHOOH

OH

R

R

R

RX

XXX

R

R

R

R

X = O N

S

X = S N

O

300 °CSolide

SHHSSH

SH

R

R

R

RLiAlH4

THF

Cl N

S

Mercaptocalix[4]arène

SS

SS

OHHOOH

OH

R

R

R

R

SS

SS

XXX

X

R

R

R

R

X = O N

S

X = S N

O

300 °CSolide

SS

SS

SHHSSH

SH

R

R

R

RHydrazine

Eau

Cl N

S

Mercaptothiacalix[4]arène

Fonctionnalisation de Calix[4]arene

Bord inférieurContröle de la conformation

Bord supérieurIntroduction de site d'interaction

OHHOOH

HO

OHHOOH

OH

H

H

H

HOXXOOX

OX

H

H

H

H

X = CH2CH2OCH3

OXXOOX

OX

Br

Br

Br

Br

OO

HH

H

O

H

O

OO

OO

Conformation 1,3-alternée

X = CH2CH2OCH3

OXXOOX

OX

CN

CN

CN

NCO

O

BrBr

Br

O

Br

O

OO

OO

OO

CNCN

NC

O

CN

O

OO

OO

Conformation 1,3-alternéeConformation1,3-alternate X = CH2CH2OCH3

AlCl3

CuCN

[1,1,1,1]-Métacyclophane Conformation 1,3-Alternée

Br Br

Cl Cl

BrSnCl4, EtNO2

70°C

4

CH2Cl2, SnCl4

ClCH2OCH3

7.78 Å

[1,1,1,1]-Métacyclophane : Synthèse et conformation

Br

Li

Li

Li

Li

[1,1,1,1]-Métacyclophane : Synthèse des dérivés

SH

HS

SH

SH

SMe

MeS

SMe

SMe

CO2H

H2OC

CO2H

CO2H

CN

NC

CN

CN

Br

Br

Br

Brt-BuLi/THF, -78°C

S8

CH3-S-S-CH3

H

H

H

H

H2OCuCN

CO2 (Gaz)

DMF:Reflux

NO2

2ON

NO2

NO2

NH2

2HN

NH2

NH2

HNO3

H2SO4 cat.CH2Cl2

LiAlH4

THF

SH

HS

SH

SH

ClPPh2

[1,1,1,1]-Métacyclophane : Synthèse des dérivés

N

N

N

N

Br

Br

Br

BrCs2CO3, Pd(PPh3)4

Toluene/ DMF, 130°C

NO

BO

(HO)2B OCs2CO3, Pd(PPh3)4

Toluene/ DMF, 130°C

O

O

O

O

OH

OH

HO

OH

CN

NC

CN

CNCuCN

BBr3CH2Cl2

NH2

NH2

H2N

NH2

B2H6/ THF

Porphyrine

NH N

HNN

N N

NN

Porphyrine Métallaporphyrine

N N

NN

Meso-substitution

N N

NN

β-Pyrr-substitution

NH N

HNN

Meso-substitution

NH N

HNN

β-Pyrr-substitution

N N

NN

Meso et β-Pyrr-substitution

NH N

HNN

Meso et β-Pyrr-substitution

NH N

HNN

PorphyrineAromatique

Position méso

Position β-pyrrolique

NH

PyrrolH H

O

Formaldéhyde

Catalyseur*

* Catalyseur : Acide protique (TFA : Acide trifluoroacétique) ou Acide de Lewis (BF3)* Oxydant : DDQ ou O2

Oxydant* NH N

HNN

NH

PyrrolR H

O

AldéhydeR = Alkyl ou aromatique

NH N

HNN

+

+

R

RR

R

NH HN

HNNH

HH

H

HH

H

H H

PorphyrinogèneNon aromatique

Catalyseur* Oxydant*

NH HN

HNNH

HH

H

HH

H

H H

NH HN

HNNH

RH

R

HR

H

R H

Synthèse de Porphyrine

NH N

HNN



NH

Pyrrol disubstuéSymétriqueR = Alkyl

R' H

O

Aldéhyde

NH N

HNN+

Catalyseur*

Oxydant*


Substitution des huits positions β-pyrroliques et les quatre positions méso

R

R

R

R

RR

RR

R

R

R'

R'

R'

R'

Position méso

NH N

HNN

Porphyrine


* Catalyseur : Acide protique (TFA : Acide trifluoroacétique) ou Acide de Lewis (BF3)* Oxidant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol disubstuéeSymétriqueR = Alkyl

H H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN+

Catalyseur*

Oxydant*


Substitution des huits positions β-pyrroliques

OctaalkylporphyrineOAP

R

R

R

R

RR

RR

R

R

NH

Diéthylpyrrol

H H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN+

Catalyseur

Oxydant

OctaéthylporphyrineOEP


NH

Pyrrol monosubstuéAsymétrique

R = Alkyl

H H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN

+

Catalyseur*

Oxydant*


Substitution de quatre positions β-pyrroliques

TétraalkylporphyrineTAP

Isomères de position

R

R

R

RR

NH N

HNN

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

R

R

C4

Aromatisation

Condensation


NH

Pyrrols

NH N

HNN

+Catalyseur*

Oxydant*


Compétition entre pyrrols

H H

O

Formaldéhyde


NH

R

RNH N

HNN

R

R

R

R

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

R

R

NH N

HNN

R

R

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso


NH

Pyrrol

Ph H

O

Benzaldéhyde

NH N

HNN

+ Catalyseur*

Oxydant*


Substitution des quatre positions méso

TétraphénylporphyrineTPP


NH

Pyrrol

Ph H

O

Benzaldéhyde

NH N

HNN

+Catalyseur*

Oxydant*


Compétition entre aldéhydes

H

HH

H H

O

Formaldéhyde

H

NH N

HNN

Ph

PhPh

Ph

NH N

HNN

Ph

HH

H

NH N

HNN

Ph

HH

Ph

NH N

HNN

Ph

PhH

H

NH N

HNN

Ph

PhH

Ph


NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : TFA ou BF3* Oxidant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN

+Catalyseur*

Oxidant*



NH

NHH

Dipyrrylméthane

H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : TFA ou BF3* Oxidant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

H H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN

+Catalyseur*

Oxidant*



DiphénylporphyrineDPP

NH

NH

H

H

Dipyrrylméthane

Ph H

O

Formaldéhyde

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : Acide protique (TFA ou BF3* Oxydant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

HO

3-Pyridinealdéhyde

+Catalyseur*

Oxydant*



Tétrapyridylporphyrine

N

HO

N

4-Pyridinealdéhyde

2-Pyridinealdéhyde

HO

N

NH NHNN

N

N

N

N

NH NHNN

N

N

N

N

NH NHNN

N

N

N

N

NH NHNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : TF ou BF3* Oxydant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

H

ONH N

HNN

+Catalyseur*

Oxydant*


NO2NO2

NO2

NO2

2ON

H

ONO2

H

O

2ON

NH N

HNN

NO2

NO2

2ON

NO2

NH N

HNN

NO2

NO2

NO2

2ON

NH N

HNN

Réduction

FeCl2/HCl


NH2

NH2

2HN

NH2

NH N

HNN

NH2

NH2

2HN

2HN

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

2HN

NH N

HNN

NO2

NO2

NO2

2ON

NH N

HNN

NO2

NO2

2ON

NO2

NH N

HNN

NO2

NO2

NO2

2ON

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : Acide protique (TFA : Acide trifluoroacétique) ou Acide de Lewis (BF3)* Oxidant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

H

O

ortho-Nitrobenzaldéhyde

NH N

HNN

+ Catalyseur*

Oxidant*



Tétra-(o-nitrophényl)porphyrineTONPP

NO2

NO2

NO2

NO2

NO2

α4

α2β2k-1k1

k-2k2

k-3k3

αβαβ

α3β

Atropoisomérie

NH N

HNN

NO2

NO2

NO2

2ON

Tétra(o-nitrophényl)porphyrine

NH

NO2

HStérique

NO2

Plan de la porphyrine

Absence d'Atropoisomérie

NH N

HNN

NH2

NH2

2HN

2HN

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

2HN

NH N

HNN

NO2

NO2

2ON

NO2

NH N

HNN

NO2

NO2

NO2

2ON

Méta

Para

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

NH N

HNN



Tétra-(o-aminphényl)porphyrineTOAPP

NO2

NO2

NO2

NO2

Tétra-(o-nitrophényl)porphyrineTONPP

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

NH2

Réduction

FeCl2/HCl

α4

α2β2k-1k1

k-2k2

k-3k3

αβαβ

α3β

Atropoisomérie

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

NH2

Tétra(o-aminophényl)porphyrine

NH

NH2

HStérique

NH2

Plan de la porphyrine

Synthèse de Porphyrines

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

NH2

NH NHNN

NH

HNNH

NH

O

O

O

O OH

OH

HO

OH

NH NHNN

NH

HNNH

NH

O

O

O

O CN

CN

NC

CN

NH NHNN

NH

HNNH

NH

O

N

N

O

O

N

O

N

OMe

Cl O

CN

Cl O

N

Cl O

Condensation

Et3N / THF

DéprotectionBBr3 : CH2Cl2

Condensation

Et3N / THF

Condensation

Et3N / THF

+

Atroposiomères

Atroposiomères

Synthèse de Porphyrines

NH N

HNN

NH2

NH2

NH2

NH2 Et3N / THF+

Atroposiomères Atroposiomères

NH NHNN

NH

HNNH

NH

O

O

O

O

OO

O

OO

O

O

O

NH NHNN

NH

HNNH

NH

O

O

O

O

OHOH

OH

OHOH

HO

HO

HO

OMe

OMe

OClBBr3/CH2Cl2

NH N

HNN

Porphyrine

Position méso

* Catalyseur : Acide protique (TFA ou BF3* Oxydant : DDQ ou O2

NH

Pyrrol

+Catalyseur*

Oxydant*



H

O

MeO2C

H

O

CO2Me

H

O

CO2Me

Saponification

NH NHNN

CO2H

HO2C

CO2H

CO2H

NH NHNN

CO2H

CO2H

HO2C

CO2H

NH NHNN

CO2H

CO2HHO2C

H2OC

X X

XX LeucoporphyrineNon-aromatique

NH

Pyrrol

R R

O

Cétone

Milieu acide

+

Synthèse d'analogues de Leucoporphyrine

X = NH, O, S

S S

SS

RR

RRR

R

R R

NH HN

HNNH

RR

RRR

R

R R

S

Thiophène

R R

O

Cétone

+

Milieu acide

O

Furane

+

O O

OO

RR

RRR

R

R R

R R

O

Cétone

Milieu acide

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Chimie Supramoléculaire