Dérivés du phosphore III Usage des phosphines en synthèse organique La réaction de Mitsunobu Déshydrata5on intermoléculaire entre un alcool et un nucléophile hydrogéné à caractère acide, avec PPh3 et l’azodicarboxylate de diéthyle (DEAD) DEAD EtOOC N N COOEt Pr Oyo Mitsunobu 1934–2003 Dérivés du phosphore III Usage des phosphines en synthèse organique La réaction de Mitsunobu Déshydrata5on intermoléculaire entre un alcool et un nucléophile hydrogéné à caractère acide, avec PPh3 et l’azodicarboxylate de diéthyle (DEAD) Pr Oyo Mitsunobu 1934–2003 Estérifica5on sans catalyse acide Forma5on d’un éther de phényle Mécanisme de la réaction de Mitsunobu Etape de type SN2 Conclusion : L’étape de type SN2 montre qu’on a une inversion de configura5on si on part d’un alcool avec carbone asymétrique Dérivés du phosphore III Usage des phosphines en synthèse organique La réaction de Mitsunobu Inversion de configuraAon quand on part d’un alcool chiral Dérivés du phosphore III Propriétés réductrices des dérivés de PIII On peut faire des réac5ons de désoxygéna5on Ex: les phosphines réduisent les époxydes (oxacyclopropanes) en alcènes ZwiSerion ou bétaïne rota5on Syn élimina5on Époxyde cis obtenu à par5r de l’alcène Z Alcène E La réacAon de WiDg Réac5on de forma5on d’un alcène, par addi5on d’un ylure de phosphore sur une fonc5on carbonyle (aldéhyde ou cétone), découverte en 1954 par le chimiste allemand Georg WiDg. R R C O + + C C Ph3P C R' Ph3P O R' Georg WiDg Les progrès en synthèse organique apportés par ceLe réacAon meLant en œuvre des dérivés du phosphore, ont valu à G. WiDg le prix Nobel de Chimie en 1979. 1897‐1987 La réacAon de WiDg Un ylure de phosphore consiste en un carbanion stabilisé par la présence d’un phosphore posi5f en α. La délocalisa5on du doublet du carbanion permet d’envisager une structure résonante meSant en jeu un phosphore V (phosphorane pentavalent) Carbone nucléophile 1897‐1987 La réacAon de WiDg On prépare l’ylure le plus souvent à par5r de PPh3 C’est une SN2 classique sur le dérivé halogéné; on ob5ent un sel de phosphonium quaternaire P CH2 Base R X phosphonium Bases possibles: Organolithiens : PhLi n.BuLi Amidures : 1897‐1987 Hydrure : H (NaH) CH suffisamment acide pour être déprotonné par de nombreuses bases fortes P C R H Ylure Anion « dimsyle » : CH3‐SO‐CH2 Alcoolates : R‐O (t.BuOK) Quelquefois NaOH ou KOH suffisent La réacAon de WiDg Les ylures de phosphore sont généralement très colorés Georg WiDg 1897‐1987 La réacAon de WiDg Synthèse du méthylènecamphre Mécanisme de la réacAon de WiDg Bétaïne phosphorée Ylure de phosphore Carbonyle Oxaphosphétane Alcène formé Inconvénient : il faut se débarrasser d’un équivalent d’oxyde de triphénylphosphine Syn‐élimina5on Mécanisme de la réacAon de WiDg Contrôle de la stéréochimie de l’alcène formé: Cela dépend de la stabilité de l’ylure Ylure non‐stabilisés : on ob5ent l’alcène Z quasi exclusif Mécanisme de la réacAon de WiDg Contrôle de la stéréochimie de l’alcène formé: Cela dépend de la stabilité de l’ylure Ylure stabilisés (par un groupe aSracteur) : on ob5ent l’alcène E quasi exclusif Mécanisme de la réacAon de WiDg Contrôle de la stéréochimie de l’alcène formé: Cela dépend de la stabilité de l’ylure Ylure modérément stabilisés : on ob5ent un mélange Z/E Variantes de la réacAon de WiDg La réac5on de Wadsworth‐Emmons‐Horner William D. Emmons (1924-2001) C’est la réac5on d’addi5on sur un carbonyle (aldéhyde ou cétone) d’un carbanion en α d’un phosphonate et d’un groupe aSracteur, qui conduit à l’alcène E Base Phosphonate H H Alcène E Acidité de CH Variantes de la réacAon de WiDg La réac5on de Wadsworth‐Emmons‐Horner A Phosphonate A A R1O .. A Anion stabilisé P R1O Groupe aSracteur A A A Avantage : le phosphore est éliminé sous forme d’anion phosphate, très soluble dans la phase aqueuse O O Variantes de la réacAon de WiDg La réac5on de Wadsworth‐Emmons‐Horner Exemple 1: Exemple 2: Variantes de la réacAon de WiDg La réac5on de Wadsworth‐Emmons‐Horner Exemple 3: la réac5on peut être intramoléculaire Forma5on d’un macrocycle La réacAon de Staudinger L’ acide azothydrique HN3 est un monoacide faible (pK = 4,72) qui a pour base conjuguée l'ion azoture N3‐. On le nomme aussi acide hydrazoïque; c’est un oxydant puissant, instable et explosif. La réacAon de Staudinger L’ion azoture est linéaire; c’est un bon nucléophile N N N Forme mésomère principale de N3 On synthé5se des azotures organiques par subs5tu5on nucléophile R X + NaN3 Azoture de sodium Hermann Staudinger 1881‐1965 La réacAon de Staudinger La réaction de Staudinger, découverte par Hermann Staudinger en 1919, est une réaction chimique dans laquelle un azoture organique réagit avec un dérivé de phosphore(III), en général une phosphine, pour former un iminophosphorane. Le plus souvent, on ajoute de l'eau pour hydrolyser l'iminophosphorane intermédiaire ce qui conduit à l'obtention d'une amine primaire. La phosphine s'additionne sur le groupe azido et forme ainsi un phosphazène qui élimine une molécule d'azote pour conduire à l'iminophosphorane. La réacAon de Staudinger La phosphine PPh3 agit en réducteur NH2 N3 C2H5 C2H5 C2H5 C2H5 PPh3 N3 THF, H2O C2H5 N3 H2N C2H5 NH2 Le phosphore électrophile Prépara5on de dérivés halogénés à par5r d’alcools Carbone électrophile Br R CH2OH P Br Br RCH2 O Phosphore électrophile PBr2 + Br H HOPBr2 est un bon groupe partant (comme dans la réac5on d’Arbusov); il est subs5tué par l’anion nucléophile Br Br RCH2 O PBr2 R CH2 Br + HOPBr2 H On recommence avec les deux autres Br pour obtenir l’acide phosphoreux, d’où la réac5on bilan : 3 R CH2OH + PBr3 3 R CH2Br + P(OH)3 On fait de même avec les dérivés P(V) PCl5 et PBr5 Autres réacAfs phosphorés pour l’halogénaAon Le dibromotriphénylphosphorane Ph3PBr2, obtenu à par5r de PPh3 et Br2, est un réac5f solide, isolable, qui permet l’halogéna5on d’alcools ou phénols ROH ou ArOH RBr ou ArBr + Ph3PBr2 + Ph3P=O + HBr Ph3P réagit avec CBr4 pour donner l’ylure dibromé Ph3P=CBr2 (réac5f pour réac5on de Wipg), et Ph3PBr2 en l’absence d’alcool 2 Ph3P + CBr4 Ph3P=CBr2 + Ph3PBr2 Br O R C Ph3P CBr4 H Et3N, CH2Cl2 ‐ 60°C C Br R C H Dibromométhylèna5on d’aldéhydes Autres réacAfs phosphorés pour l’halogénaAon Si un alcool R‐OH est présent quand on mélange PPh3 et CBr4, l’intermédiaire phosphonium est piégé par ROH, et une subs5tu5on a lieu par Br Ph3P Ph3P Br CBr3 Br Ph3P CBr3 R-OH Ph3P O R + Ph3P Br Br Br + CBr3 O R + HCBr3 R Br + Ph3P=O Étape de type SN2 Conclusion : sur un alcool chiral, l’halogéna5on a lieu avec inversion de configura5on