Réaction d’addition de Michael énantiosélective organocatalysée

Exemples de réactions d’addition de Michael organocatalysées

La réaction de Michael est une méthode synthétique polyvalente pour le couplage efficace des électrons oléfines pauvres avec une vaste gamme de nucléophiles, de nombreuses classes de nucléophiles ont été largement utilisées dans l’addition conjuguée. Nous avons trouvé divers procédés catalytiques mis au point pour l’addition de Michael, ainsi, plusieurs types de réactions, catalysées par une variété de catalyseurs différents ont été décrits. Dans ce qui suit nous présenterons des exemples représentatifs de la réaction de Michael, utilisant différents types de catalyseurs.
Avec l’essor de l’organocatalyse, de nombreux travaux furent réalisés sur la structure des catalyseurs afin d’améliorer leur efficacité et de nombreux dérivés des alcaloïdes naturels furentélaborés, promouvant avec succès divers types de réactions. En 2004, Deng identifia la cupréine comme étant le catalyseur optimal pour l’addition du malonate de méthyle sur différentes nitrooléfines (Schéma 12) [24]. Les adduits furent obtenus avec d’excellents rendements et de très hautes énantiosélectivités, bien qu’amoindries dans le cas des électrophiles aliphatiques. Il est à noter que l’accès au produit de configuration opposée fut possible en fonction de la stéréochimie du catalyseur utilisé. Les études cinétiques réalisées au cours de ces travaux confortèrent Deng dans l’idée que l’organisation et la stabilisation de l’état de transition seraient assurées par un réseau de liaisons hydrogènes impliquant les deux fonctions alcool et l’atome d’azote de la quinuclidine.

Réaction d’addition de Michael énantiosélective avec les composés 1,2-dicarbonylés comme électrophiles

La facilité d’accès, la simplicité structurale et le vaste choix d’aldéhydes et de cétones sont les raisons pour lesquelles ces substrats sont demeurés pendant un temps des nucléophiles privilégiés dans les additions de Michael organocatalysées. Toutefois, leur nombre restreint de sites réactifs est rapidement apparu comme une limitate et une quête vers de nouveaux substrats a alors été menée. Si divers nucléophiles ont été découverts et engagés dans des réactions d’oxaMichael, [25] d’aza-Michael [26] ou encore de thia-Michael, [27] d’autres espèces plus originales comme les composés 1,2- dicarbonylés présentent une structure particulièrement adaptée à l’élaboration de MBFT’s (formation de liaisons multiples) initiées par une addition de Michael organocatalysée. Ils constituent en effet des substrats de choix en raison de la présence d’une multitude de sites réactionnels dont les caractères nucléophiles et électrophiles alternent et peuvent être modulés en fonction de la nature des substituants (figures 4 et 5).

Les composés 1,2-dicarbonylés comme nucléophiles

La réactivité ambidente des composes 1,2-dicarbonylés fut exploitée pour la première fois par Dondoni en 2005. Il rapporta l’accès de manière très efficace aux dérivés d’acide isotétronique par une réaction d’homoaldolisation du pyruvate d’éthyle, catalysée par la (S)- (+)-1-(2 pyrrodinylmethyl) pyrrolidine et en présence d’acide trifluoroacetique en guise de cocatalyseur [28]. Deux ans plus tard, le groupe de Landais décrivit une séquence aldolisation – lactonisation monotope plus générale entre des 1,2-cetoacides et divers aldéhydes afin d’aboutir à la formation de ces mêmes dérivés d’acide isotétronique (Schéma 13) [29].
Les 1,2-dicétones sont également d’excellents pro-nucléophiles dans les réactions domino organocatalysées. De plus, leur caractère électrophile les rend particulièrement sujettes à des réactions subséquentes, en raison de leur grande réactivité en comparaison avec les 1,2- cétoesters et 1,2-cétoamides. Leur première utilisation en tant que pro-nucléophiles ne fut cependant réalisée que récemment grâce à Rueping qui employa la 2-hydroxy-1,4- naphtoquinone avec des aldéhydes α, β insaturés dans une transformation domino MichaelAcétalisation [30]. Le catalyseur d’Hayashi–Jorgensen lui donna accès à des 1,4- pyranonaphthoquinones avec de bons rendements et d’excellentes enantioselectivités qui furent ensuite efficacement converties en dérivés de β-lapachone ou en lactones (Schéma 14).

Les composés 1 ,2-dicarbonylés comme électrophiles

En 2011, Wang montra que la 1,2-cyclohexanedione pouvait être utilisée en tant que double nucléophile lorsqu’elle est mise en présence de pyruvates α, β insaturés en guise de double électrophiles. Il développa ainsi une séquence domino Michael – Enolisation – Cyclisation catalysée par une thio-urée chirale dérivée d’indane. À partir d’une large gamme de substrats, des complexes chiraux dihydro-2 H -pyranes contenant deux centres stéréogéniques ont été obtenus en un seul pot avec des rendements bons à excellents (72 –97%) et des stéréosélectivités élevées à excellentes (92 – 97% ee) (schéma 15) [31].
Une nouvelle réaction d’addition de Michael énantiosélective catalysée par la transindane thio-urée est décrite, il s’agit de la réaction d’hémiacétalisation de Michael efficace, pratique et énantiosélective qui a été développée pour la synthèse de naphtoquinones. Ce processus fournit une voie efficace vers la synthèse énantiosélective des naphtoquinones. Il a été signalé que ce procédé favorisait des rendements élevés (jusqu’à 99%) et des excès énantiomériques élevés à excellents (90 – 98% ee) (schéma 16) [32].