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1Nicolaou, K. C.; Ellery, S. P.; Chen, J. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7140.
IntroductionLes Lanthanides
Orbitales 4f : OA contractées, faible recouvrement/ligands
Ln très électropositifs→ complexes formés à fort caractère ionique→ acides de Lewis « durs » ↔ affinité ligands « durs » (O, N)
Ln(III) est l’état d’oxydation le plus stable: Ln(II) potentiellt réducteur
Couleur Ln(II) intense et dépendante des ligands (transition 4f → 5d)
Kagan, H. B. Lanthanides: Chemistry and Use in Organic Synthesis 1998, Vol. 2, 155, Springer. 2
Introduction
Découvert et développé par Henri Kagan à la fin des années 70
Popularisé par Gary Molander dans les années 90
Aujourd’hui très utilisé en synthèse totale, notamment pour la formation de liaisons C-C
Kagan, H. B.; Namy, J. L.; Girard, P. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 2693. Kagan, H. B. Lanthanides: Chemistry and Use in OrganicSynthesis 1998, Vol. 2, 155, Springer. Molander, G. Chem. Rev. 1992, 92, 29. Molander, G.; Harris, C. R. Chem. Rev. 1996, 96, 307. Molander, G.; Harris, C. R. Tetrahedron 1998, 54, 3321. Kagan, H. B. Tetrahedron 2003, 59, 10351.
3
SmI2
4
Préparation: Achat:
0,1 M dans le THF 25 mL: 25 €
Qualité?Conservation?
Sm SmI2
ICH2CH2I
THF, TA, 1h
I2, THF, 24h
CHI3, THF, ))), TA
CH2I2 ou
bleu profond
SmI3
(solution jaune)
O2!
Introduction SmI2
Molander, G. Org. React. 1994, 46, 211.
Fort potentiel réducteur du Sm(II) :-1,55V dans H2O
(jusqu’à -2,05V en présence de HMPA)
Très sensible à l’oxygène (Sm(III) plus stable)
Compatible avec un milieu protique (H2O, MeOH,
t-BuOH)
5
Propriétés et Réactivité SmI2
6
Propriétés et Réactivité SmI2
Activation des halogénures d’alkyle:
Activation des carbonyles:
RX R RSmI2-Sm(III) I2X
Sm(II) I2
réactivité radicalaire
réactivité ionique "type magnésien"
Sm (II)I2
R1 R2
O
R1 R2
OSm(III)I2
R1 R2
OSm(III)I2
Sm (II)I2
réactivité radicalaire"type couplage pinacolique"
réactivité ionique
Via transfert mono électronique
Méca radicalaire→intramoléculaire
Le THF est le solvant de choix (plus rarement THP, PivCN, PhH):
synthèse SmI2 et bonne conservation
Généralement présence d’un donneur de protons (H2O, MeOH…)
Additif: HMPA (5-10%, cplxe violet, ↑réactivité), voire DMPU, H2O…
Bon acide de Lewis et très oxophile (Sm(III) et (II))
Grande chimio, et stéréosélectivité possible
7
Propriétés et Réactivité SmI2
Réactions de Barbier
Réaction type Réformatsky
Réaction carbonyl-alcène
Réactions de fragmentation/d’élimination
8
Applications en synthèse SmI2
9
Réactions de Barbier SmI2
R1X R1SmI22eq. SmI2
R2 R3
O
R2 R3
OH
R1
Approche de la synthèse du Phorbol (Carroll & Little)
Carroll, G. L.; Little, R. D. Org. Lett. 2000, 2, 2873.*possibilité de transmétallation suivie d’addition conjuguée ou couplage Csp3-Csp3
I
O
O
H
HO
O
SmI2, NiI2 cat., THF
82-88%O
O
H
H
HO
O H
H
HO
OH H
O
Me
OH
MeOH
H
MeMe
OH
Phorbol (diterpene)
Catalyseurs les plus courants de
SmI2:
Fe(III), NiI2, LiCl,
Cu(I)*, Co(II), Pd(0)
idéal en intramoléculairecétones fortmt énolisables
compatibles
10
Réactions de Barbier SmI2
Approche de la synthèse du Vinigrol (Matsuda)
Matsuda, F.; Miyashita, M.; Shirahama, H.; Sakai, T.; Kito, M. Synlett. 1997, 219.* Dahlén, A.; Hilmersson, G. Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 3393.
Cl OBn
OOMOM
Me
SmI2, HMPA, THF
98%
OBn
OMOMMe
OH
MeOH
OHOH
iPr
Me
Vinigrol (diterpenoïde)
(15% sans HMPA)
Formation cycle à 8 (forme chaise) & diastéréosélectivité totale
Co-solvants les plus courants de
SmI2:
HMPA, DMPU, TMEDA, TMG, DBU,
Et3N, H2O…
SmI2/H2O/amine*(↑ ↑ réactivité)
SmI2.HMPA4
11
Réactions de Réformatsky SmI2
Formation d’un éther d’énol de samarium (mécanisme radicalaire ou ionique selon X)
R1
R2R3
X
OSmI2
-SmI2XR1
R2
R3
O
R1
R2
R3
OSmI2SmI2
R1
R2R3
X
OSmI2
SmI2
-SmI2XR1
R2R3
X
OSmI2
A
B
X=I, Br, SO2R...
R4 R5
O
Aldol
SmI2
-SmI2X
Alternative au Zn:
Version intramoleculaire: ↑Rdts et ↑selectivités par chélation du Sm
Efficace sur des cétones encombrées (en tant qu’électrophile)
12
SmI2
Approche de la synthèse du Taxol (Arseniyadis)
Arseniyadis, S.; Toupet, L.; Birlirakis, N.; Hamon, B. Eur. J. Org. Chem. 2005, 4082.
O
O
O
Me
Me
O
Me
H
O
O
MeMe
OMe
MeO
SmI2 (2 eq.), THF, 0°C
O
O
O
Me
Me
O
Me
H
O
O
OMe
Sm
I
O
Sm(III)ene diolate
O
O
O
Me
Me
O
Me
H
O
OMe
HO
HOMe A
B C
74%
OMe
HHO
A BC
OD
OAc
OAcO
Me
OBzOBzHN
O
OH
Ph
Taxol
1
11
12
Sélectivité par chélation du samarium (C12)
Réactions de Réformatsky
Taxus brevifolia
13
SmI2
Synthèse du Taxol (Mukaiyama)
Mukaiyama, T.; Shiina, I.; Iwadare, H.; Saitoh, M.; Nishimura, T.; Ohkawa, N.; Sakoh, H.; Nishimura, K.; Tani, Y.; Hasegawa, M.; Yamada, K.; Saitoh, K. Chem. Eur. J. 1999, 5, 121.
Forte chimiosélectivité et stéréosélectivité
Formation d’un cycle à 8 chaînons
Réactions de Réformatsky
Cycle B du Taxol
MeO
Br
O
O
O
Me Me
OPMB
OBn
TBS
Bn
SmI2, THF, -78°C
70%
OBnO
TBSO
Me
Me
PMBO OBn
Me
OHr.d.: 5/1
14
Réactions carbonyl-alcène SmI2
SmI2
R1 R2
O
R1 R2
OSmI2
R5
R6R4
R3
HOH
R1 R5R6R2
R3 R4
Synthèse de la Patchoulénone (Banwell)
Banwell, M.; McLeod M. Chem. Commun. 1998, 1851. Banwell, M; Hockless, D. C. R.; McLeod, M. D. New. J. Chem. 2003, 27, 50.
patchoulénone(sesquiterpène)
Me
HOOBn
Me
SmI2, HMPA,PhSH, THF
74%
Me
OHOBn
Me
Me
OMe
PhSH donneur de H.
15
SmI2
Synthèse totale de la Brevetoxine B (Nakata)
Matsuo, G.; Kawamura, K.; Hori, N.; Matsukura, H.; Nakata, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14983.Hori, N.; Matsukura, H.; Matsuho, G.; Nakata, T. Tetrahedron 2002, 58, 1853.
Réactions carbonyl-alcène
O
OO
D
H H
Me
HH
MeO
CO2Et
Me O
EtO2C
O
OO
D
H H
Me
HH
OH
CO2Et
Me
E
H
HO
C
Me
EtO2C
H
SmI2 (5 eq.), MeOH (5eq.)
SmI2e SmI2+
O
OO
D
H H
Me
HH
Me
E
H
HO
C
Me
EtO2C
H
O
O
pTsOH, PhMe,80°C
79% sur les deux étapes
THF, 0°C
Cycles jonction trans
ET chaise, chélation ester/cétyle
16
SmI2
Synthèse totale de la Brevetoxine B (Nakata)
Matsuo, G.; Kawamura, K.; Hori, N.; Matsukura, H.; Nakata, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14983.
Réactions carbonyl-alcène
O
OO
D
H H
Me
HH
EO
C
Me
HO
H
HO
Me O
O
OO
O O
CHOHO
H
H
H
MeHH
Me Me HH
H
Me
A B
F G H
I
J
K
Brevetoxine B(polyéther "marin")
O
OO
D
H H
Me
HH
Me
E
H
HO
C
Me
EtO2C
H
O
O
SmI2:
-carbonyl-alcène-Reformatsky
Neurotoxine produite par des Dinoflagellates
17
SmI2
Approche de la synthèse de la Pleuromutiline (Procter)
Helm.; M. D.; Da Silva, M.; Sucunza, D.; Findley, T. J. K.; Procter, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9315.
Réactions carbonyl-alcène
AcO O
O
CO2Me
SmI2 (2,5 eq.)
THF/t-BuOH (5/1)0°C, 86%
CO2MeHHO OH
OAc
HBzMOOTBS
O
O
HOO
OH
OH
O
Pleuromutiline(antibactérien)
18
SmI2
Helm.; M. D.; Da Silva, M.; Sucunza, D.; Findley, T. J. K.; Procter, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9315.
Réactions carbonyl-alcène
AcO O
O
CO2Me
CO2MeHHO OH
OAc
OOAc
H
O
OMe
O SmIII
OMeO
O
H SmIII
OAcO
5-exo-trig
OMeO
O
H SmIII
AcO
O
H
aldolisation
4 centres contrôlés
chimiosélectivité
SmI2 (2,5 eq.)
THF/t-BuOH (5/1)0°C, 86%
Chimio- et stéréosélectivité par chélation
19
SmI2
Synthèse de l’acide Martinellique (Naito)
Shirai, A.; Miyata, O.; Tohnai, M.; Miyata, M.; Procter, D. J.; Sucunza, D.; Naito, N. J. Org. Chem. 2008, 73, 4464.
Réactions carbonyl-alcène
Acide Martinellique(inhibiteur bradykinique)
MeO2C
NOBn
N
CO2Et
O
SmI2 (5eq.)
t-BuOH/ THF (1,3/1)0°C
N
HN
O
O
MeO2C
NH
N
HO2C
HN Me
MeHN
HN
HN
NH
Me
Me
Martinella iquitosensis
RACE: Radical Addition Cyclisation Elimination
20
SmI2
Synthèse de l’acide Martinellique (Naito)
Shirai, A.; Miyata, O.; Tohnai, M.; Miyata, M.; Procter, D. J.; Sucunza, D.; Naito, N. J. Org. Chem. 2008, 73, 4464.
Réactions carbonyl-alcène
MeO2C
NOBn
N
CO2Et
O
N
N
O
MeO2C
MeO2C
N
H
O
OEtO
NSmI2
BnOH
SmI2BnO
CO2Et
N
HN
O
O
MeO2C
41%
SmI2 (5eq.)
t-BuOH/ THF (1,3/1)0°C
t-BuOH protonne les anions intermédiaires
29% Rdt avec n-Bu3SnH/AIBN
21
SmI2
Synthèse de la Hyacinthacine A2 (Py)
Desvergnes, S.; Py, S.; Vallée, Y. J. Org. Chem. 2005, 70, 1462.Masson, G.; Cividino, P.; Py, S.; Vallée, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 2265.
Réactions carbonyl-alcène
N
OBnBnO
OBnO 3eq. SmI2, THF,
CO2Et
8eq. H2O, -78°C
64%, r.d. 9/1
N
OBnBnO
OHBnO
CO2Et
HN
OBnBnO
BnOCO2Et
+
N
O
BnO
BnO
BnO
H
K2CO3, EtOH
59%
N
HO
HO
HO
H
Hyacinthacine A2
(inhibiteur enzymatique)
+3eq. SmI2, THF
-78->25°C
Réaction d’Umpolung
Muscari armeniacum
22
SmI2
Synthèse de l’Hypnophiline (Curran)
Fevig, T. L.; Elliott, R. L.; Curran, D. P. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5064.
Réactions carbonyl-alcène
O
Me
Me
H
O
O
MeO
Me
Me
H
O
O
MeSmI2
SmI2 (1,7 eq.)
THF/HMPA (20/1), 0°C
5-exo-trig
Me
Me
I2SmOH
H O
O
H
Me
5-exo-dig
Me
Me
I2SmOH
H
Me
H
O
O
HMPA indispenable pour un bon rdt (DMPU moins diastéréosélective)
23
SmI2
Synthèse de l’Hypnophiline (Curran)
Fevig, T. L.; Elliott, R. L.; Curran, D. P. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5064.
Réactions carbonyl-alcène
Me
Me
I2SmOH
H
Me
H
O
OMe
Me
OHH
H
Me
H
O
O[H.] THF pTsOH
acetone
Me
Me
OHH
H
Me
H
O
Me
Me
OHH
H
Me
O
OHypnophiline
(sesquiterpene a activitéantibiotique)
58%
R1
R2
O
R3
R4n SmI2
R1
R2
O
R3
R4n
I2Sm
R1
R2
O
R3
R4n
I2Sm
R1
R2
O
R3
R4n
n=3,4
24
Réactions de fragmentation/d’élimination
Ouverture de cyclopropanes/butanes
Coupure réductrice de carbonyle a-hétérosubstitué
↑rdts, rapide,gde tolérance fonctelle
fragmentation
élimination
R1
R2R3
X
O2SmI2
-SmI2X R1
R2
R3
OSmI2
R1
R2R3
H
O
X=Cl, Br, I, SO2R, NR2, OAc, OTMS, OTs, OH...
Cyclocitrinol(stérol issu d'un champignon
d'éponge marine)
O
O
OMe
H
H SmI2 (2,2 eq.)
OMe
H
I2SmOOSmI2
H
H
OMe
HH
H
O O
Me
HH
HO O
Me
OHOHMe
H
H2O
43%THF, TA
25
Réactions de fragmentation
Synthèse d’un système bicyclo[4.4.1]undecane
SmI2
Sheikh, S. E.; zu Greffen, A. M.; Lex, J.; Neudörfl, J.-L., Schmalz. H.-G. Synlett 2007, 1881.
Axinella sp.
Approche de la synthèse du Cyclocitrinol (Schmalz)
i) SmI2 (2.5 eq.), HMPA (10eq.), THF
ii) PhSeBr50%
O
OOPMP
MeMe
Me
OSePh
Me
O
O
MeMe
O
Me Me
PMP
O
O
MeMe
O
Me Me
PMP
[2+2]
h, Et2O
82%
26
Photocycloaddition [2+2]
Fragmentation stéréocontrôléedu cyclobutyle
SmI2
Shipe, W. D.; Sorensen, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7025.
Synthèses des Guanacastépènes A et E (Sorensen & Shipe)
Réactions de fragmentation
27
SmI2
Shipe, W. D.; Sorensen, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7025.Brady, S. F.; Singh, M. P.; Janso, J. E.; Clardy, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2116.Brady, S. F.; Bondi, S. M. ; Clardy, J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9900.
Synthèses des Guanacastépènes A et E (Sorensen & Shipe)
O
OOPMP
MeMe
Me
OSePh
Me
OH
MeMe
Me
O
Me
OH
AcO
OH
MeMe
Me
O
Me
H
AcO
O
Guanacastépène A
Guanacastépène E
diterpènes (activité antibiotique)
Réactions de fragmentation
Parc National de Guanacaste
(Costa Rica)
28
Réactions d’élimination SmI2
Hamelin, O.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E.; Tinant, B.; Declercq, J.-P. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9992.Hamelin, O.; Wang, Y.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39(23), 4314.
Synthèse de Bakkanes (Deprés)
MeMe
O
O O
MeMe
O
O HO H
SmI2,
THF/H2O
TA, 1h, 92%
MeMe
O
O
OAcH
TBAF,
CH3COCl
THF, 48h, 60-70%
9-acetoxyfukinanolide
Réduction sélective de la cétone/spirolactone
MeMe
O
O OO
SmI2,
THF/H2O
TA, 30min, 83%
MeMe
O
O HO OHH
Double réduction de la cétone (reformée in situ par protonation de l’énolate de samarium)
MeMe
O
O HO OHH
MeMe
O
O
HO OH
O
Me
Me
Bakkénolide C
MeMe
O
O
AcO OH
O
Me
Me
Bakkénolide B
MeMe
O
O
O OH
Bakkénolide H
O
Me
Me
O
Me
Me
29
SmI2
Hamelin, O.; Wang, Y.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39(23), 4314.
Petasites Japonicus
Petasites Formosanus
Réactions d’élimination
Synthèse de Bakkanes (Deprés)
O
OO
O
O
OTBDMSH
H
HO2C
OO
O
OTBDMSH
HSmI2 (2eq.), FeCl3 (cat.)
THF, TA, 15 min >84%
OH OH OOH
O
OH
OHH
Pyllaromycinone
(anthracycline antibiotique)
30
SmI2
White, J. D.; Nolen, E. G.; Miller, C. H. J. Org. Chem. 1986, 51 (7), 1150.
Seule méthode efficace
Conditions douce: compatible avec l’alcool silylé
Réactions d’élimination
Approche de la Pillaromycinone (White)
O
HH
OHOBn
BnOCH2Cl, SmI2
THF, 25°C, 20h
92%
Barbier
via ène-réaction H
OH
H
O
H
H
O
SmI2, t-BuOH,
THF, 25°C, 12h87%
H
H
HO
H
2-Desoxystemodinonediterpène
H
31
SmI2
White, J. D.; Somers, T. C. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4424.
Réduction de systèmes carbonyles a-hydroxylés
Caractéristique unique de SmI2
Réactions d’élimination
32
SmI2
Conditions réactionnelles douces
Alternative au système Bu3SnH/AIBN (toxique,
dérivés stanniques difficiles à éliminer)
SmI2 impliqué dans des réactions radicalaires/ioniques:
Application aux réactions en cascade
Conclusion
33
SmI2
Après étude fine du substrat et des conditions (solvant,
cosolvant, additifs, temp.):
Hautes chimio/stéréosélectivité accessibles
Rendements élevés
Utilisation croissante en synthèse totale depuis 30 ans
Conclusion
34
Merci de votre attention
![Quadramet, INN-Samarium [153Sm] lexidronam pentasodium](https://img.pdfslide.net/doc/110x75/58a1b58b1a28ab735d8ba5d5/quadramet-inn-samarium-153sm-lexidronam-pentasodium.jpg)
