46
1 Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique Laboratoire de Catalyse et de Synthèse Organique UMR 5181 BERTHOD Mikaël

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

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Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique. Laboratoire de Catalyse et de Synthèse Organique UMR 5181 BERTHOD Mikaël. Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique. Plan: Définitions et Bibliographie -L’hydrogénation et le BINAP - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

11

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

Laboratoire de Catalyse et de Synthèse Organique

UMR 5181

BERTHOD Mikaël

Page 2: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

22

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

Plan:

1. Définitions et Bibliographie

-L’hydrogénation et le BINAP

2. Synthèses des 4,4’ et 5,5’-BINAP disubstitués

3. Utilisation en hydrogénation catalytique

4. Application en milieu non usuel

5. Conclusion

Page 3: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

33

Saponification des huiles par les cendres d’arbres (riche en K2CO3)

Les Gaulois

Les Alchimistes

Définitions et historiqueLa Catalyse

Page 4: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

44

Définitions et Historique

La catalyse

Davy 1817 Berzélius

« Cette nouvelle force, qui était inconnue jusqu’ici est commune à la nature organique et inorganique… J’appellerais donc cette force « force catalytique ». J’appellerais de même catalyse la décomposition des corps par cette force… »

Page 5: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

55

Définitions et Historique

La catalyse

Ostwald 1888

« Le catalyseur est une substance qui, sans figurer dans le produit final, modifie la rapidité d’une réaction chimique »

Van’T Hoff Arrhenius

Page 6: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

66

Définitions et Bibliographie

Hydrogénation hétérogène et homogène catalytique

WilkinsonSabatierRhCl(PPh3)

3

H3C CH3H2C CH2

Ni, H2

O

H3C

CH2

CH3

CH3

O

H3C

CH3

CH3

CH3

RhCl(PPh3)3

solvant, H2

Page 7: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

77

Définitions et Bibliographie

L’hydrogénation catalytique énantiosélective

            

Kagan

Noyori

PPh2

PPh2

BINAP

Knowles

*

Page 8: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

88

Le BINAP dans l’industrie

•En 2001 : 7 utilisation du BINAP ou du TolBINAP dans des processus de production (20% de tous les ligands chiraux)

•Takasago: (S)-oxfloxazin, Carbapenem, L-menthol, Vitamin E

•NSC Technologies: β-cétoesters.

•Aventis: building block pour HMG-CoA

•Merck: Intermediaire pour le BO-2727 (antibiotique)

•Un seul processus avec recyclage du catalyseur

•Aucun BINAP hétérogène utilisé dans l’industrie.

Blaser, H.U. ; Spindler, F. ; Studer, M. Applied Catalysis A: General 2001, 221, 119-143

Page 9: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

99

P

P

Questions: Quelles fonctions?

Quelles positions?

Le BINAP et ses dérivés

Recycler

Augmenter l’activité

Augmenter l’énantiosélectivité

PPh2

PPh2

6

'6

3

45

3'

4'5'

7

7'

8

PP

M

θ

Page 10: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1010

Le BINAP et ses dérivés (Bibliographie)

Ph

H NHCOMe

CO2Me

P

t-Bu

t-Bu

OMe

t-Bu

OMe

t-Bu

PhNHCOMe

CO2Me

2

L*, Rh(COD)2OTf

100 bars , 25°CMeOH, 24 heures

BINAP conv. 100% ee 15%

BINAP derivé conv. 100% ee 91%

Goto, M.; Mano, M. (Takeda Chemical Industries), European Patent Appl. EP 1452537, 2004

Page 11: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1111

Le BINAP et ses dérivés 4,4’ (Bibliographie)

PPh2

PPh2

P(O)(OEt)2

P(O)(OEt)2

Me3SiBrPPh2

PPh2

P(O)(OH)2

P(O)(OH)2

1. HPO(OEt)2, Pd(PPh3)4NEt3

2. PhSiH3

30%

quantitatif

78 79

O O

O

O

O

OHPh2P

PPh2

Ru

Cl

Cl

DMF

DMF

P

P

OH

OHO

OH

OHO

Ru-L, H2

BMIPF6/ CH3OH

Ru-L=

BINAP 98.9% eeDérivé 99.3% ee

Kant et al. Eur. J. Org. Chem. 2001, 477-481

Lin et al. Chem. Commun. 2003, 1912-1913.

POPh2

POPh2

POPh2

POPh2

Br

POPh2

POPh2

Br

Br

Br2, Pyridine

CH2Cl2

Br2, Pyridine

CH2Cl23 jours

86%62%

Page 12: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1212

Le BINAP et ses dérivés 5,5’ (Bibliographie)

PPh2

PPh2

O

O

NO2

NO2

PPh2

PPh2

NH2

NH2

HNO3 /H2SO4

CH3COOH

1.SnCl2 / HClEtOH

2.HSiCl3propylamine

98%60%

PPh2

PPh2

O

O

N(Et)2

N(Et)2Rh-Phosphine

5,5’-dérivé 96%

Kumobayashi, H. (Takasago Perfumery), European Patent Appl., EP 02355450, 1986.

Page 13: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1313

Catalyse en phase CO2 supercritique.

Catalyse liquide/ liquide.

Brevet Rhodia 3/4/2000; FR00/04232

Catalyse solide/ liquide

Catalyse solide/liquide

Brevet Rhodia/CNRS 14/1/2000 PCT/FR00/00082

Catalyse solide/ liquide

Si

O

O

O

OH

Si

O

O

O

OH

Si

Si

O

O

O

O

O

O

HN

NH

HN

PPh2

PPh2

NH

O

O

PPh2

H2N

PPh2

H2N

PPh2

NH

PPh2HN

OO

O

OO

O

NH

PPh2

NH

HN

O

O

HN

PPh2

Br

Br

PPh2

H3N

H3N

PPh2

PPh2

PPh2

NH

HN

C7F15

C7F15

O

O

n

n

NH

PPh2

HN

PPh2

NH

NH

O

O

O

)

n

)

Brevet RhodiaCNRS 14/1/2000 PCT/FR00/00083

Le BINAP et ses dérivés 6,6’ (Laboratoire)

Lamouille, T.; Ter Halle, R.

Page 14: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1414

Cyanation chromatographie difficile

Phosphination difficile à reproduire

OTf

OTf

NC

NC

OTf

OTf

Br

Br

PPh2

PPh2

NC

NC

OH

OH

Br

Br

PPh2

PPh2

H2N

H2N

OH

OHbromation protection

cyanation

phosphinationréduction

21% depuis le BINOL

Synthèse du 6,6’-diamBINAP

Page 15: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1515

Nouvelle approche de dérivés du BINAP

PPh2

PPh2

??

X

X

X= OH, Br, PPh2...???

1

2

3

45

6

7

8

Page 16: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1616

PPh2

PPh2

O

O

2

-0.053

-0.104-0.092

-0.103

-0.067

Nouvelle approche de dérivés du BINAP

Densité électronique sur le BINAPO (en eV)

Hyperchem (MM2+ PM3)

Page 17: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1717

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la catalyse Asymétrique

Plan:

1. Définitions et Bibliographie

-L’hydrogénation et le BINAP

2. Synthèses des 4,4’ et 5,5’-BINAP disubstitués

3. Utilisation en hydrogénation catalytique

4. Application en milieu non usuel

5. Conclusion

Page 18: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1818Kant et al. Eur. J. Org. Chem. 2001, 477-481

Brevet Rhodia FR02171 et FR02172

Synthèses des 4,4’ and 5,5’-diamBINAP

PPh2

PPh2

O

O

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br

Br

Br

Br2, PyridineCH2Cl2, t.a.

Fe, Br2DCE, 80°C

76% pur recristallisation

80% pur recristallisation

PPh2

PPh2

O

O

Page 19: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

1919

Bromation régiosélective

PPh2

PPh2

O

O

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br

PPh2

PPh2

O

O

Br

Brdépart

4,4' 5,5'

conditions réactionnelles

et/ou

EntréeEntrée Conditions réactionnellesConditions réactionnelles RésultatsRésultats

11 BrBr22 (3 éq.), TA, CH (3 éq.), TA, CH

22ClCl22

4,4’4,4’ (majoritaire)+ (majoritaire)+ 5,5’5,5’ (minoritaire)(minoritaire)

22 BrBr22 (3 éq.), 80°C, 1,2-DCE (3 éq.), 80°C, 1,2-DCE 4,4’ 4,4’ + + 5,5’5,5’

33 BrBr22 (3 éq.), pyridine (1 éq.), TA, CH (3 éq.), pyridine (1 éq.), TA, CH

22ClCl22 4,4’4,4’

44 Tribromure de pyridinium, TA, CHTribromure de pyridinium, TA, CH22ClCl

22 DépartDépart

55 BrBr22 (20 éq.), Fe (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE (20 éq.), Fe (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE 5,5’5,5’

66 BrBr22 (20 éq.), FeBr (20 éq.), FeBr

22 (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE 5,5’5,5’

77 BrBr22 (20 éq.), FeBr (20 éq.), FeBr

33 (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE (0,1 à 1 éq.), 80°C, 1,2-DCE 5,5’5,5’

88 NBS (20 éq.), 80°C, 1,2-DCENBS (20 éq.), 80°C, 1,2-DCE 4,4’4,4’ + + 5,5’5,5’

99 NBS (20 éq.), AIBN (2 à 10 éq.), 80°C, 1,2-DCENBS (20 éq.), AIBN (2 à 10 éq.), 80°C, 1,2-DCE 4,4’4,4’ + + 5,5’5,5’

Page 20: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2020

28 ppm 30 ppm

Bromation régiosélective

Ph2P

PPh2

O

OFeBr3

PPh2

PPh2

O

O

PPh2

PPh2

O

O

+ CH3COOH

Page 21: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2121

Nouvelle bromation régiosélective en positions 4,4’

PPh2

PPh2

O

O

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br2

3

HMImPF6 / NBS

110°C, 10 heures

90%

• Pas de brome

• traitement facilité (extraction au toluène)

• Bons rendements

• Recyclage du liquide ionique

NN

MeHexHMImPF6 = PF6

Page 22: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2222

Rdt/binapo= 60%

Rdt/binapo=64%

Synthèses des 4,4’ and 5,5’-diamBINAP

Kant et al. Eur. J. Org. Chem. 2001, 477-481

Brevet Rhodia FR02171 et FR02172

PPh2

PPh2

O

O

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br

Br

Br

Br2, PyridineCH2Cl2, t.a.

Fe, Br2DCE, 80°C

PPh2

PPh2

O

O

CN

CN

PPh2

PPh2

O

O

CN

CN

CuCN, DMF165°C

CuCN, DMF165°C

76% pur recristallisation

80% pur recristallisation

80% pur recristallisation

80% pur recristalisation

PPh2

PPh2

O

O

Page 23: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2323

4,4’ and 5,5’-diamBINAP

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

O

O

CN

CN

CN

CN

PhSiH3

HSiCl3

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

O

O

PhSiH3

HSiCl3

PPh2

PPh2

H2C

H2C

LiAlH4

THF, Toluène

PPh2

PPh2

LiAlH4

THF, Toluène

NH2

NH2

H2C

H2C

CN

CN

CN

CN

NH2

NH2

Quantitatif Quantitatif

Quantitatif Quantitatif

Rdt/4étapes=60%

Rdt/4étapes=64%

pur pur

pur pur

Brevet Rhodia FR02171 et FR02172

Page 24: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2424

Synthèses des BINAP Perfluoroalkylés: Bibliographie

Br

IH2N

BrH2N

C6F13

C6F13H2N

C6F13H2N

C6F13I, CuDMSO, 80°C

95%

C6F13I, CuDMSO, 80°C

91%

C6F13I, CuDMSO, 80°C

51%

Chen, J.C.; Tamborski, C Journal of Fluorine Chemistry 1989, 43, 207-228

Page 25: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2525

Synthèses des BINAP Perfluoroalkylés

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br

PPh2

PPh2

O

O

Br

Br

PPh2

PPh2

O

O

C6F13

C6F13

PPh2

PPh2

O

O

C8F17

C8F17

PPh2

PPh2

C6F13

C6F13

PPh2

PPh2

C8F17

C8F17

C6F13I, CuDMSO, 80°C PhSiH3/ HSiCl3

96%

90%95%

PhSiH3/ HSiCl3

95%

C8F17I, CuDMSO, 80°C

Brevet Rhodia FR0305253 et FR0305255

Berthod, M.; Mignani, G.; Lemaire, M. Tetrahedron: Asymmetry, 2004, 15, 1121-1126

Page 26: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2626

Nouveau système réducteur

P

O

P

O

PMHS

(EtO)3SiH

P

P

Ti(OiPr)4 (1éq.)

(10 éq.)THF, 67°C, 10h

93%

Ti(OiPr)4 (0.1 éq.)

(3 éq.)THF, 67°C, 10h

85%

Coumbe, T.; Lawrence, N.J.; Muhammad, F., Tetrahedron Letters, 1994, 35, 625-628.Lawrence, N.J. ; Drew, M.D. ; Bushell, S.M J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1999, 3381-

3391

Avantages du PMHS: peu coûteux, non-volatile, n’a pas la toxicité du triéthoxysilane

Me Si

Me

Me

O Si O

Me

H

Si

Me

Me

Me

PMHS

n=45-50

Page 27: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2727

PPh2

PPh2

O

O

PMHS

PPh2

PPh2

O

O

Me Si

Me

H

O Si Me

Me

H

PPh2

PPh2

O

O

CN

CN

Me Si

Me

H

O Si Me

Me

H

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

NH2

NH2

Ti(OiPr)4 (0,1 éq.)

toluène, 85°C, 10h

Ti(OiPr)4 (1 éq.)

toluène, 85°C, 18h

70% non optimisé

80% non optimisé

Ti(OiPr)4 (1éq.)

(10 éq.) toluène, 85°C, 10h

70% non optimisé

(10 éq.)

(10 éq.)

Inconvénient: work-up difficile

Avantage: work-up plus facile

Plus réactif

Inconvénient: plus coûteux

Nouveau système réducteur

Page 28: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2828

H Si O

Me

Me

Si

Me

Me

H POPh2

POPh2

TMDS

PPh2

PPh2

Me Si

Me

Me

O Si O

Me

H

Si

Me

Me

Me

PMHS

Ti(OiPr)4

PMHS or TMDS

Toluène, 80°Cn=45-50

Rhodia FR 0404326

Nouveau système réducteur

Ti (IV)Ti (IV)Mol/molMol/mol

Temps Temps (heures)(heures)

PMHSPMHSMolH/molMolH/mol

TMDSTMDSMolH/molMolH/mol

H par H par phosphorephosphore

Conv. Conv. (%)(%)

Rendement Rendement (%)(%)

11 33 88 00 44 100100 9393

0.10.1 1515 88 00 44 22 11

11 33 00 88 44 100100 9696

0.10.1 1515 00 88 44 8585 8282

Page 29: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

2929

POPh2

POPh2

CN

CN

PPh2

PPh2

NH2

NH2

Ti(OiPr)4

TMDS

Toluène, 80°C

Ti (IV)Ti (IV)Mol/molMol/mol

TempsTemps (heures)(heures)

TMDSTMDSMolH/molMolH/mol

H par H par fonctionfonction

Conv. Conv. (%)(%) Yield (%)Yield (%)

11 55 1212 33 100100 9898

0.50.5 1010 1212 33 100100 9595

0.10.1 2020 1212 33 100100 9494

Pas de réaction avec PMHS dans ces conditions

Rhodia FR 0404326

Nouveau système réducteur

Page 30: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3030

PXZ

Y

PXZ

Y

H

O Ti(OR)3

Ti(OR)3H

(RO)3Ti H

POZ X

Y(RO)3Ti O Ti(OR)3

HSi O Si OR

Me

Me

Me

Me

O

PXZ

Y

HSi O Si O

Me

Me

Si O

Me

Me

Me

Me

Ti(OR)4 Ti(OR)3H

Si H

Ti(OR)3RO

O

MeOHSi

Me

Me

Me

Me

Si H

HSi O Si OR

Me

Me

Me

Me2 x

2 x

2 x

2 x

11

12

13

1415

16

17

2 x

11

Nouveau système réducteur: mécanisme proposé

Lawrence, N.J. ; Drew, M.D. ; Bushell, S.M J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1999, 3381-3391

Reding, M.T.; Buchwald, S.L. J. Org. Chem. 1995, 60, 7884.

Page 31: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3131

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la catalyse Asymétrique

Plan:

1. Définitions et Bibliographie

-L’hydrogénation et le BINAP

2. Synthèses des 4,4’ et 5,5’-BINAP disubstitués

3. Utilisation en hydrogénation catalytique

4. Application en milieu non usuel

5. Conclusion

Page 32: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3232

EntréeEntrée Subs/cat.Subs/cat. ConversioConversion( %)n( %)

Ee (%)Ee (%)

1 (4,4’)1 (4,4’) 10001000 100100 9999

2 (4,4’)2 (4,4’) 10001000 100100 9898

1 (5,5’)1 (5,5’) 10001000 100100 9999

2 (5,5’)2 (5,5’) 10001000 100100 9898

P=40 bars, T°=50°C, 15 heures, S/C= 1000.

Catalyseurs et tests catalytiques dans l’éthanol

NH2

NH2

Ph2P

PPh2

RuBr

Br

OEt

O O

OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

EtOH 50°C; 15 heures

RuBr

Br

NH2

NH2

Ph2P

PPh2

Page 33: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3333

Synthèses des catalyseurs

PPh2

PPh2

NH3

NH3

Br

Br

PPh2

PPh2

NH2

NH2

NH3

NH3

Br

Br

Ph2P

PPh2

RuBr

Br

Ru(II)

HBr, acétone

HBr

DCM

PPh2

PPh2

Br

Br

PPh2

PPh2Ru

Br

Br

Ru(II)

HBr, acétone

NH2

NH2

NH3

NH3

Br

Br

NH3

NH3

Ph2P

PPh2

HBr

DCM

Page 34: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3434

CycleCycle ConversioConversion( %)n( %)

Ee (%)Ee (%)

11 100100 9999

22 100100 9898

66 100100 9797

NH3

NH3

Br

Br

Ph2P

PPh2

RuBr

Br

OEt

O O

OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

Eau50°C; 15 heures

CycleCycle ConversioConversion( %)n( %)

Ee (%)Ee (%)

11 100100 100100

77 100100 9797

88 100100 9898

RuBr

Br

Br

Br

NH3

NH3

Ph2P

PPh2

Brevet Rhodia FR0304391 et FR0304392

Catalyseur et tests catalytiques dans l’eau

Page 35: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3535

P=40 bars, T°=50°C, 15 heures, S/C= 400.

Coopération Michel Vaultier UMR 6510

RuBr

Br

Br

Br

NH3

NH3

Ph2P

PPh2

NN

MeBu

N

NTf2= 4P C14H29

NTf2= 6

Cl= 5

PF6= 1

NTf2= 2

BF4= 3

OEt

O O

OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

liquide ionique50°C; 15 heures

EntréeEntrée CatalyseurCatalyseur Liquide Liquide ioniqueionique Conversion (%)Conversion (%) E.e. (%)E.e. (%)

11 1313 11cc 100100 7575

22 1313 22cc 100100 7878

33 1313 33cc 100100 8686

44 1313 44cc 100100 8585

55 1313 55dd 8080 22

66 1313 66cc 3030 33

77 1414 11 100100 7373

88 1414 22 100100 7777

99 1414 33 100100 8686

1010 1414 44 100100 8383

1111 1313 HH22OO 100100 9595

1212 1313 1 + H1 + H22OO 100100 1313

Catalyseur et tests catalytiques dans les liquides ioniques

Page 36: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3636

Synthèses des PolyNAP

PPh2

PPh2

NH2

NH2

PPh2

PPh2

NH2

NH2

CH2Cl2

NCOOCN

NCOOCN

CH2Cl2

PPh2

PPh2

NH

O

NH

NH

O

O

NH

PPh2

PPh2

NH

O

NH

NH

O

O

HN

(n

(n

Quantitatif

Quantitatif

Brevet Rhodia FR0305253 et FR0305255

Page 37: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3737

NH

O

NH

NH

OO

HN

PPh2 PPh2

CatalyseCatalyseurur

Subs/Subs/cat.cat.

ConversiConversion(%)on(%)

ee (%)ee (%)

4,4’4,4’ 500500 100100 8383

4,4’(re)4,4’(re) 500500 100100 9191

5,5’5,5’ 500500 100100 8585

5,5’(re)5,5’(re) 500500 100100 9090

BINAPBINAP 500500 100100 9494

P=40 bars, T°=50°C, 15 heures.

OEt

O O

OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

Ethanol50°C; 15 heures

Catalyseurs et tests catalytiques

Page 38: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3838

Catalyse avec les BINAP perfluoroalkylés

 

EntréeEntrée ligandligand complexecomplexe Substrat/catalyseurSubstrat/catalyseur conversionconversion eeee

11 ((SS)-4,4’)-4,4’ [RuCl[RuCl22 (benzene)] (benzene)]22 20002000 100%100% 98%98%

22 ((SS)-5,5’)-5,5’ [RuCl[RuCl22 (benzene)] (benzene)]22 20002000 100%100% 99%99%

Me OEt

O O

Me OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

EtOH50°C; 15 heures

Brevet Rhodia FR0305253 et FR0305255

Berthod, M.; Mignani, G.; Lemaire, M. Tetrahedron: Asymmetry, 2004, 15, 1121-1126

PPh2

PPh2

C6F13

C6F13

PPh2

PPh2

C8F17

C8F17

Page 39: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

3939

EntréeEntrée ligandligand SolvantSolvant complexecomplexe Substrat/catalyseurSubstrat/catalyseur conversionconversion eeee

11 BINAPBINAP MeOH (homo)MeOH (homo) [(COD)Ru(2-methallyl)[(COD)Ru(2-methallyl)22]] 500500 100100 7575

22 BINAPBINAP PerfluoroéthanolPerfluoroéthanol [(COD)Ru(2-methallyl)[(COD)Ru(2-methallyl)22]] 500500 100100 5454

33 FluoréFluoré PerfluoroéthanolPerfluoroéthanol [(COD)Ru(2-methallyl)[(COD)Ru(2-methallyl)22]] 500500 100100 6363

EntréeEntrée ligandligand SolvantSolvant complexecomplexe Substrat/catalyseurSubstrat/catalyseur conversionconversion eeee

11 BINAPBINAP TrifluorotoluèneTrifluorotoluène [(COD)Ru(2-methallyl)[(COD)Ru(2-methallyl)22]] 500500 100100 6060

22 FluoréFluorétrifluorotoluènetrifluorotoluène

[(COD)Ru(2-methallyl)[(COD)Ru(2-methallyl)22]] 500500 100100 7474

NHAc

CO2Me

Me

H

NHAcH

CO2MeH

MeH

H2 (20 bars)CO2 (100 bars)

catalyseur50°C; 5 heuresPtotal 200 bars

Berthod, M.; Mignani, G.; Lemaire, M. Tetrahedron: Asymmetry, 2004, 15, 1121-1126

Catalyse avec les BINAP perfluoroalkylés

Page 40: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4040

Nouveaux Dérivés du BINAP pour la catalyse Asymétrique

Plan:

1. Définitions et Bibliographie

-L’hydrogénation et le BINAP

2. Synthèses des 4,4’ et 5,5’-BINAP disubstitués

3. Utilisation en hydrogénation catalytique

4. Application en milieu non usuel

5. Conclusion

Page 41: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4141

Test catalytique en conditions non usuelles

F3C OEt

O O

F3C OEt

OH O

1 2

Conditions réactionnelles

GroupeGroupe Conditions réactionnellesConditions réactionnelles Rendement Rendement (%)(%) ee (%)ee (%)

Noyori (1988)Noyori (1988) RuHCl[(RuHCl[(RR)-BINAP])-BINAP]2,2, 80 bars (H 80 bars (H

22), 30°C), 30°C, , EtOHEtOH 9595 4646

Genêt (2000) (2003)Genêt (2000) (2003) MeO-BIPHEP-RuBrMeO-BIPHEP-RuBr2,2, 10 bars (H 10 bars (H

22), 99°C), 99°C, , EtOHEtOH 100100 4242

BINAP-RuBrBINAP-RuBr2,2, 10 bars (H 10 bars (H

22), 99°C), 99°C, , EtOHEtOH 100100 2323

SYNPHOS-RuBrSYNPHOS-RuBr2,2, 10 bars (H 10 bars (H

22), 99°C), 99°C, , EtOHEtOH 100100 4949

Genêt (2004)Genêt (2004) SEGPHOS-RuBrSEGPHOS-RuBr22,10 bars (H,10 bars (H

22), 110°C), 110°C, , EtOHEtOH 100100 5959

Difluorphos-RuBrDifluorphos-RuBr2,2, 10 bars (H 10 bars (H

22), 110°C), 110°C,,EtOHEtOH 100100 7070

Miura (2002)Miura (2002)RuCl[(1R,2R)-p-TsNHCH(CRuCl[(1R,2R)-p-TsNHCH(C

66HH55)CH(C)CH(C66HH55)NH)NH

22](](pp--

cymene), formic acid-triéthylamine, acétonitrile, 35°Ccymene), formic acid-triéthylamine, acétonitrile, 35°C100100 94.694.6

Page 42: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4242

Solvants deutérésSolvants deutérés Forme énol (%)Forme énol (%) Forme céto (%)Forme céto (%)

EtOHEtOH 1212 8888

MeOHMeOH 7.57.5 92.592.5

HH22OO 6.56.5 93.593.5

HO OEt

H2C OH

H3C OEt

O OSolvant polaire

F3C OEt

O O

F3C OEt

O OH

1

R= H, Me, Et

F3C OEt

OOO

HH

2

3

Solvants deutérésSolvants deutérés Forme énol (%)Forme énol (%) Forme céto (%)Forme céto (%) Forme hydrate et Forme hydrate et hémiacétale (%)hémiacétale (%)

EtOHEtOH 1010 22 8888

MeOHMeOH 66 22 9292

HH22OO 1111 55 8484

Ester purEster pur 9090 1010 00

Equilibre céto-énolique du trifluoroacetoacetate d’éthyle

Page 43: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4343

EntréeEntrée SolvantSolvant CatalyseurCatalyseur Conversion( %Conversion( %))

ee (%)ee (%)

11 EtOHEtOH BINAPBINAP 9595 1313

22 EtOHEtOH 4,4’diamBINAP4,4’diamBINAP 100100 2020

33 HH22OO 4,4’diamBINAP4,4’diamBINAP 9090 4040

44 HH22O+ O+ CH3COOHCH3COOH

4,4’diamBINAP4,4’diamBINAP 8080 4545

55 HH22O+ TFAO+ TFA 4,4’diamBINAP4,4’diamBINAP 9595 5555

66 HH22O+ TFA O+ TFA +CH3COO+CH3COO

HH

4,4’diamBINAP4,4’diamBINAP 9595 7070

F3C OEt

O O

F3C OEt

OH OH2 (40 bars)catalyseur

Solvant50°C; 15 heures

RuBr

Br

Br

Br

NH3

NH3

Ph2P

PPh2

Test catalytique en conditions non usuelles

Page 44: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4444

2 EtOH

HP

PRu

O

O

OEt

H

solv

Br

OEt

OH O EtOH

H2

P

PRu

solv

solv

Br

solv

P

PRu

H

Br

O

O

OEtOEt

OOH

H2

P

PRu

H

Br

solv

solv OEt

O OEtOH

HBr

H2

P

PRu

Br

Br

étape 1

étape 2

étape 3

étape 4étape 5

P

PRu

Cl

H2

OMe

O O

+HHBr

OMe

OH2 O

P

PRu

H

Cl

solv

solv

H

P

PRu

H

Cl

HO

OOMeH2

MeOH

P

PRu

solv

solv

solv

Cl OMe

OH O

HH

étape 1

étape 2

étape 3

étape 4

Réduction du trifluoroacetoacetate d’éthyle: mécanisme

ethylacetoacetate ethyltrifluoroacetoacetate

Page 45: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4545

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

PPh2

NH2

NH2

NH2

NH2

PPh2

PPh2

NH3

NH3

Br

Br

PPh2

PPh2

NH3

NH3

Br

BrNH

O

NH

NH

O

O (

NH

n

PPh2

PPh2

NH

O

NH

NH

O

O (n

HN

C8F17

C8F17

C8F17

C8F17BINAP

4,4’-perfluoroBINAP 5,5’-perfluoroBINAP

4,4’-diamBINAP

5,5’-diamBINAP 5,5’-hydroNAP

4,4’-hydroNAP

4,4’-polyNAP

5,5’-polyNAP

Dérivés du BINAPBrevet Rhodia FR02171

12/2002

Brevet Rhodia FR02172

12/2002

Brevet Rhodia FR0304391

04/2003

Brevet Rhodia FR0304392

04/2003

Brevet Rhodia FR0305253

04/2003

Brevet Rhodia FR0305255

04/2003

Page 46: Nouveaux Dérivés du BINAP pour la Catalyse Asymétrique

4646

Conclusion

•Nouvelle synthèse des dérivés 4,4’ et 5,5’ du BINAP.

•Catalyse asymétrique homogène et hétérogène

•Catalyse en conditions de solvant non usuelles

•Nouveau système réducteur avec le titane et le tétraméthyldisiloxane

•7 Brevets français, 1 PCT, 3 articles

•Revue sur les fonctionnalisation du BINAP en collaboration avec PPD (Rhodia).