Synthèse de quinolines à partir d’acétates d’azidophényle alcynes

Dans les chapitres précédents, nous avons mis en évidence différentes réactivités d’alcynes en conditions de catalyse électrophile (Figure 4-1). Ces modes de réaction dépendent notamment des espèces contenues dans le milieu. En présence d’un oxydant de type N- oxyde de pyridine et d’un catalyseur électrophile, un oxétane propargylique peut subir une cyclisation oxydante (chapitre 3). Des groupements propargyliques sont enclins à se réarranger quand la triple liaison est activée par un catalyseur métallique électrophile (chapitre 2). Nous présenterons tout d’abord les études pré-existantes de la réactivité de ces derniers. Les travaux qui portent sur les réarrangements sigmatropiques 3,3 d’acétates propargyliques seront ensuite développés. Nous présenterons finalement une méthode de synthèse de 4- acétoxyquinoléines par cyclisation intramoléculaire d’acétates d’azidophényle alcynes catalysée par des complexes d’or(I) et (III) (Figure 4-2).  La catalyse électrophile oxydative repose sur un concept fondamental que nous avons déjà exposé : la rétro-donation des complexes d’or. Cette propriété, particulièrement développée pour les complexes d’or (voir chapitre 1), permet la formation d’intermédiaires réactionnels carbéniques. Lorsque l’oxydant présent dans le milieu réactionnel est un groupement donneur d’oxygène, cet intermédiaire est un α-oxocarbène d’or (Figure 4-3, entrée 1). Nous avons présenté les travaux qui portent sur l’utilisation de ce type d’oxydants dans le chapitre 2. Il est possible d’envisager que des nucléophiles ambidents non oxygénés présentent une réactivité similaire. Les travaux à ce sujet se sont multipliés ces dernières années grâce à l’utilisation de tels nucléophiles azotés ou carbonés (Figure 4-3, entrées 2 et 3). Nous les présenterons dans cette partie.

Comme nous l’avons vu au chapitre 3, les nucléophiles qui permettent une réaction de catalyse oxydative portent un groupement partant sur l’atome d’oxygène. Une version azotée de cette réaction nécessite donc des nucléophiles dont l’atome d’azote nucléophile est substitué par un tel groupement. C’est notamment le cas d’un motif azoture. En effet, ce dernier peut perdre une molécule de diazote. Les azotures, notamment sous forme de sels, sont utilisés comme nucléophiles simples dans des réactions de catalyse à l’or. Krause a, par exemple, fait réagir l’azoture de triméthylsilane sur des noyaux dihydrofuranes ouverts par catalyse à l’or(III) (Figure 4-4). 247 Cette étude est le seul exemple à ce jour d’une telle utilisation de la nucléophilie des azotures.  L’intermédiaire 4.1 est l’une des clés de cette réaction. Sa formation est irréversible car il est issu de la perte d’une molécule de diazote. Le piégeage de cet intermédiaire permet de régénérer le catalyseur. Le contrôle de cette étape est donc primordial. Dans la réaction présentée dans la Figure 4-5, c’est la migration 1,2 d’un proton qui permet d’obtenir le produit final. D’autres groupements peuvent également subir une migration 1,2 pour piéger l’intermédiaire 4.1. Lorsque le carbone en position alpha de l’atome d’or est tétrasubstitué, il ne possède pas de proton susceptible de migrer. Un groupement alkyle peut alors piéger l’intermédiaire (Figure 4-6, entrée 1). Dans les exemples présentés par Toste, cette migration permet l’agrandissement d’un cycle carboné. Un éther silylé porté par ce carbone migrera également afin de former le pyrrole correspondant (entrée 2).

Toste et coll. ont donc développé une réaction de Schmidt catalysée par un complexe d’or(I). Une version de cette réaction catalysée par PtCl4 a été décrite presque au même moment par Hiroya et son équipe (Figure 4-7). 250 Cette réaction repose exactement sur les mêmes principes que ceux utilisés par Toste. Les auteurs supposent, d’ailleurs, que leur réaction suit le même chemin réactionnel. Toutefois, les substrats utilisés par Hiroya ne sont pas du tout réactifs dans les conditions de catalyse à l’or de Toste. Le groupement azoture se dégrade dans le milieu réactionnel avant de s’additionner sur l’alcyne activé malgré le fait que les substrats soient très proches de ceux utilisés par Toste dans son étude. Il est donc possible que la réaction catalysée par l’or suive un autre chemin réactionnel.  Au vu de ces observations, Toste a cherché à obtenir des indices sur le mécanisme de cette réaction. Lorsque l’on place le substrat 4.2 en présence d’un catalyseur carbénique d’or et de sulfoxyde de diphényle, un mélange de deux produits est obtenu (Figure 4-8, entrée 1). Le produit 4.5 résulte de la migration 1,2 d’un groupement méthyle comme précédemment. Le produit majoritaire est la pyrrolone 4.4. Comme nous l’avons vu dans les chapitres précédents, ce produit provient de l’oxydation d’un carbène intermédiaire par le sulfoxyde  de diphényle. Lorsque le catalyseur est moins σ-donneur, la pyrrolone 4.4 n’est obtenue qu’avec un rendement de 31 % et le pyrrole 4.5 devient majoritaire (entrée 2).