Madec, Jonathan (2004) SynthÈse de nouvelles diphosphines et nouveaux phosphoramidites dissymÉtriques chiraux par atropoisomÉrie: Étude de leurs propriÉtÉs en catalyse asymÉtrique. PhD thesis Chimie Organique, Chimie Organique, ENSCP.

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Abstract

This manuscript concerns the development of a versatile approach to new and chiral unsymmetric atropisomeric mondentate and bidentate phosphorus ligands, devoid of C2-symmetry in the biaryl scaffold. The optically pure unsymmetrical biaryl moiety is obtained by a known stereoselective coupling reaction between two aryl groups connected by a chiral tether, though ether linkages.
Our first target was the synthesis of two new unsymmetric atropisomeric diphosphines which combines the naphtyl, methoxyphenyl and trimethylphenyl fragments of BINAP, MeO-BIPHEP and
HexaPHEMP, respectively. MeO-NAPhePHOS and TriMe-NAPhePHOS represent the first examples of atropisomeric diphosphines bearing heterotopic biaryl moieties.
The catalytic efficiency of these ligands in enantioselective catalysis has been settled. Thus, MeONAPhePHOS and TriMe-NAPhePHOS have proved to be very efficient in ruthenium-catalyzed asymmetric hydrogenation, in rhodium-mediated 1,4-addition of organoboronic derivatives on α,βunsaturated ketones and in palladium-catalyzed cycloisomerization of 1,7-enynes. Furthermore, we have evaluated their structural properties via molecular modeling calculations and established a correlation between the dihedral angle θ of the diphosphines and the observed enantioselectivities in ruthenium-promoted asymmetric hydrogenation reactions of prochiral ketoesters and olefins. In this comparatice study, we have compared our two unsymmetric ligands with two other atropisomeric diphosphines: BINAP and MeO-BIPHEP.
In a second part, we have developped the synthesis of new unsymmetric atropisomeric phosphoramidite ligands whose particuliarity is the lake of C2 symmetry in their biaryl scaffold.
Preliminary studies of the role of the new sterogenic phosphorus in rhodium-catalyzed asymmetric hydrogenation and in rhodium-mediated 1,4-addition of organoboronic derivatives on enones has been settleed as well.

Table of content

INTRODUCTION GENERALE - 8
CHAPITRE I. DIPHOSPHINES CHIRALES PAR ATROPOISOMERIE - 16
I. La chiralité axiale par atropoisomérie - 16
II. Les diphosphines atropoisomères à motif binaphtyle - 18
III. Les diphosphines atropoisomères à motif biphényle - 27
IV. Les diphosphines atropoisomères à motif bihétéroaromatique - 33
V. Les diphosphines atropoisomères dissymétriques - 36
VI. Méthodes de formation de diphosphines atropoisomères - 42
A. Couplage de Ullmann - 42
B. Couplage oxydant - 44
C. Couplage de Mac Murry - 47
D. Cyclodéshydratation - 48
CHAPITRE II. SYNTHESE DE NOUVELLES DIPHOSPHINES ATROPOISOMERES
DISSYMETRIQUES - 52
I. Introduction - 52
II. Optimisation de la synthèse du MeO-NAPhePHOS - 55
A. Introduction - 55
B. Synthèse optimisée du MeO-NAPhePHOS - 56
1 ) Essai de synthèse du MeO-NAPhePHOS à partir du 3-méthoxyphénol - 56
2 ) Optimisation de la synthèse du MeO-NAPHePHOS à partir du résorcinol - 59
a) Introduction - 59
b) Optimisation de la synthèse du 2-iodo-3-méthoxyphénol - 61
c) Hydrogénation asymétrique de la pentane-2,4-dione - 63
d) Synthèse du 1-iodo-β-naphtol - 64
e) Synthèse du diéther chiral - 64
f) Couplage intramoléculaire - 66
g) Coupure de l'agrafe chirale - 68
h) Introduction des groupements phosphorés: le couplage de Cai - 69
C. Conclusion - 70
III. Essais de synthèse du MeDioxy-MeO-BiPhePHOS - 71
A. Première approche: par couplage d'un dérivé non halogéné - 72
1 ) Synthèse du diéther chiral - 72
2 ) Couplage intramoléculaire diastéréosélectif - 72
B. Deuxième approche: par couplage d'un dérivé dihalogéné - 73
1 ) Synthèse des précurseurs - 73
2 ) Synthèse du diéther chiral - 74
3 ) Couplage intramoléculaire diastéréosélectif - 74
4 ) Coupure de l'agrafe chirale - 75
C. Troisième approche: le 1,3-diphénylpropane-1,3-diol comme agrafe chirale - 75
1 ) Synthèse du 1,3-diphénylpropane-1,3-diol énantiomériquement pur - 76
a) Etude bibliographique - 76
b) Résultats - 77
2 ) Synthèse du diéther chiral - 78
3 ) Couplage intramoléculaire diastéréosélectif - 78
4 ) Coupure de l'agrafe chirale - 79
5 ) Introduction des groupements phosphorés - 79
D. Conclusion - 81
3IV. Synthèse du TriMe-NAPhePHOS - 82
A. Introduction - 82
B. Synthèse du ligand - 83
1 ) Synthèse 83
2 ) Synthèse du diéther chiral - 83
3 ) Couplage intramoléculaire - 84
4 ) Coupure de l'agrafe chirale - 85
5 ) Introduction des groupements phosphorés - 85
C. Conclusion - 89
V. Conclusion - 89
CHAPITRE III. EVALUATION DES DIPHOSPHINES ATROPOISOMERES
DISSYMETRIQUES EN CATALYSE ENANTIOSELECTIVE - 92
I. Introduction - 92
II. Hydrogénation asymétrique par les complexes du ruthénium - 96
A. Rappels bibliographiques - 96
1 ) Synthèse de catalyseurs à base de ruthénium - 97
2 ) cycle catalytique - 100
B. Evaluation des diphosphines atropoisomères dissymétriques - 102
C. Rationalisation des propriétés catalytiques des diphosphines atropoisomères - 107
1 ) Angle de chélation β - 107
2 ) Angle dièdre du squelette biaryle - 108
a) Introduction - 108
b) La modélisation moléculaire - 110
c) Application aux diphosphines atropoisomères - 113
3 ) Propriétés électroniques - 117
a) Mesure du pouvoir σ-donneur - 117
b) Mesure du pouvoir π-accepteur - 119
4 ) Corrélation entre les propriétés catalytiques et l'angle de torsion θ - 120
D. Conclusion - 122
III. Additions conjuguées d'acides boroniques sur des cétones α,β-insaturées - 122
A. Etude bibliographique - 122
B. Evaluation des diphosphines atropoisomères dissymétriques - 125
IV. Cycloisomérisations d'énynes-1,7 - 128
A. Etude bibliographique - 128
B. Evaluation des diphosphines atropoisomères dissymétriques - 130
V. Couplage réducteur de diynes-1,3 et de dérivés glyoxaliques - 132
A. Etude bibliographique - 132
B. Evaluation des diphosphines atropoisomères dissymétriques - 135
VI. Conclusion - 137
CHAPITRE IV. LIGANDS PHOSPHORES MONODENTES ATROPOISOMERES - 140
I. Introduction - 140
II. Applications en hydrogénation asymétrique - 142
III. Applications dans des réactions d'addition conjuguée - 149
A. Ligands de type phosphoramidite - 149
1 ) Additions catalysées par le cuivre - 149
2 ) Additions catalysées par le rhodium - 152
B. Ligands de type phosphite et phosphonite - 153
IV. Autres réactions catalytiques - 155
A. Hydrosilylation des oléfines - 155
B. Hydrosilylation des cétones - 156

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