Etude de l’hydroarylation d’alc pour la formation de dihydroquinoléines et d’indoles

Dans ce chapitre, nous nous sommes intéressés à la réaction intramoléculaire de nucléophiles simples, des noyaux aromatiques, sur des alcynes terminaux. Nous présentons une méthode de synthèse de dihydroquinoléines et d’indoles catalysées par l’or(I). La réaction développée dans ce chapitre repose sur l’hydroarylation intramoléculaire de l’alcyne de N-aminophényl propargyl malonates. Une cyclisation formelle selon un mode 6-exo-dig est effectuée. Nous commencerons par introduire les réactions d’hydroarylation et notamment celles qui sont catalysées par des complexes d’or. Nous présenterons ensuite notre étude des hydroarylations de N-aminophényl propargyl malonates et la synthèse de dérivés de dihydroquinoléines qui en résulte. Finalement, nous expliciterons le réarrangement de ces produits en indoles.  Une réaction d’hydroarylation d’alcyne correspond à l’addition nucléophile d’un composé aromatique sur un alcyne activé, en général, par un sel métallique cationique. Cette réaction résulte formellement de l’addition du noyau aromatique et de l’hydrogène associé de part et d’autre de la triple liaison (Figure 5-2) et permet la synthèse de systèmes qui comportent un noyau aromatique et un alcène conjugués.  Lors de cette réaction, une liaison C-H aromatique est fonctionnalisée. La fonctionnalisation de telles liaisons peu réactives est l’un des enjeux majeurs de la chimie organique. En effet, ces réactions sur les liaisons C-H aromatiques permettent d’introduire de la complexité moléculaire sur des substrats qui ne portent pas de groupements activants. La faible réactivité des liaisons C-H aromatiques rend nécessaire leur activation préalable. Des catalyseurs métalliques permettent notamment cette activation. De nombreuses réactions de fonctionnalisation de liaisons C-H aromatiques que nous n’expliciterons pas dans cette étude ont été développées. La réaction d’hydroarylation d’un alcyne s’inscrit dans cette volonté de développer des réactions à partir de substrats non fonctionnalisés. Lorsqu’elle est réalisée de manière intermoléculaire, elle permet d’accéder à des dérivés du styrène. La complexité qu’elle introduit en version intramoléculaire permet de former des composés polycycliques divers. Les fonctionnalisations d’un noyau aromatique afin d’obtenir des systèmes conjugués

complexe métallique à caractère nucléophile. L’addition oxydante de ce complexe sur le noyau aromatique permet de former un complexe aryl-métal 5.1. La syn-addition de ce complexe sur un alcyne forme un intermédiaire arénium vinylique 5.5 qui produit le styrène 5.3 par élimination réductrice. Lorsque la réaction procède selon ce mécanisme, la régiosélectivité de l’addition oxydante est définie par les groupements directeurs présents sur le noyau aromatique. L’autre mécanisme nécessite, en premier lieu, l’activation de l’alcyne par la coordination d’un complexe électrophile pour former l’espèce activée 5.4. L’addition nucléophile du noyau aromatique en anti de l’alcyne activé permet de former un complexe arénium vinylique 5.5. Le styrène 5.3 est obtenu par protodémétallation. La nature du métal définit le mécanisme réactionnel que va suivre l’hydroarylation. Avec des  premier exemple présenté, seule l’oléfine Z est obtenue, donc la réaction procède par activation de l’alcyne par le catalyseur. Dans le deuxième exemple, le produit de la cyclisation de type 5-exo-dig est obtenu par activation de la liaison C-H par le palladium. Si le palladium avait activé la triple liaison, le produit issu d’une cyclisation de type 6-endo-dig aurait été obtenu.

Outre le fait qu’elles ne nécessitent pas de fonctionnalisation préalable des substrats, les réactions d’hydroarylation d’alcynes catalysées par les complexes électrophiles présentent l’autre avantage d’offrir une complémentarité à la réaction de Heck en termes de produits obtenus. Lors d’une réaction d’hydroarylation d’alcyne catalysée par un métal électrophile, l’addition nucléophile du noyau aromatique a lieu sur le carbone le plus électrophile de la triple liaison. Dans le cas d’une réaction de Heck, c’est le carbone terminal de l’alcène qui est substitué. Un groupement électro-donneur sur l’alcyne induira une régiosélectivité différente pour les deux réactions. C’est notamment le cas lorsque la triple liaison porte un groupement phényle (Figure 5-5).