EP4038074A1 - Nouveaux alcynylaminoboranes, leur methode de preparation et leurs utilisations - Google Patents

Nouveaux alcynylaminoboranes, leur methode de preparation et leurs utilisations

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Publication number
EP4038074A1
EP4038074A1 EP20780756.1A EP20780756A EP4038074A1 EP 4038074 A1 EP4038074 A1 EP 4038074A1 EP 20780756 A EP20780756 A EP 20780756A EP 4038074 A1 EP4038074 A1 EP 4038074A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
group
carbon atoms
formula
groups
branched
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20780756.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mathieu Pucheault
Mélodie BIREPINTE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4038074A1 publication Critical patent/EP4038074A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00—Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02—Boron compounds
    • C07F5/027—Organoboranes and organoborohydrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/0803—Compounds with Si-C or Si-Si linkages
    • C07F7/081—Compounds with Si-C or Si-Si linkages comprising at least one atom selected from the elements N, O, halogen, S, Se or Te

Definitions

  • the present invention relates to novel alkynylaminoboranes, their method of preparation and their uses.
  • Alkynylaminoboranes are compounds exhibiting both the characteristics of alkynylboranes and aminoboranes.
  • Alkynylboranes and their derivatives are synthetic intermediates used in many synthetic strategies. These organoboronates allow for example the introduction of aryl, alkenyl or alkynyl groups on synthesis intermediates through reactions catalyzed by transition metals. They are used in coupling, cyclization, cycloisomerization or polymerization reactions, which can be regioselective.
  • These compounds can be prepared by deprotonation of the terminal alkyne with a strong base (organomagnesium and organolithium) in a stoichiometric amount and the addition of a borylation agent, such as chloroaminoborane (J. Org. Chem. 1995, 489, 51-62) or such as an alkyl borate (US 2011-0201806).
  • a strong base organomagnesium and organolithium
  • a borylation agent such as chloroaminoborane (J. Org. Chem. 1995, 489, 51-62) or such as an alkyl borate (US 2011-0201806).
  • a stoichiometric amount of a base causes the formation of salts, which leads to a loss of yield and to obtaining a product of low purity.
  • Alkynylboranes can be obtained by dehydrogenating coupling using transition metals (Advanced Synthesis & Catalysis, 2018, 360, 19, 3649-3654; J. Org. Chem. 829, 11-13) or pinacol-borane (Chemical Science , 2015, 6 (11), 6572-6582).
  • transition metals Advanced Synthesis & Catalysis, 2018, 360, 19, 3649-3654; J. Org. Chem. 829, 11-13
  • pinacol-borane Chemical Science , 2015, 6 (11), 6572-6582).
  • these reagents are expensive and they require working under drastic conditions (control of the addition of reagents, temperature control).
  • a method for obtaining known aminoboranes is that described in patent EP 1 458 729.
  • the method described in this patent comprises the reaction between diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula (iPr) 2 NBH 2 and a compound of formula AX, wherein A may be an alkynyl group and X is a halogenated leaving group, in the presence of a palladium catalyst.
  • DIPOB diisopropylaminoborane
  • AX is a halogenated leaving group
  • the process described in this document is carried out in two steps distinct and requires on the one hand a transformation reaction to obtain the DIPOB by heating, and on the other hand the use of an expensive metal catalyst to prepare the aminoborane, which limits its use on an industrial scale.
  • the alkynyl function carried by the group A is not reactive during the process described.
  • a first aspect of the present invention is a process for preparing alkynylaminoboranes with a process requiring a single synthetic step.
  • a second aspect of the present invention is the production of new alkynylaminoborane compounds.
  • a third aspect of the present invention is the use of aminoborans for the preparation of alkynylaminoborans in a single synthetic step.
  • a fourth aspect of the present invention is the use of an organomagnesium agent for the preparation of alkynylaminoborans.
  • a fifth aspect of the present invention is the use of alkynylaminoboranes as reaction intermediates for coupling or multistage syntheses.
  • the present invention relates to a process for preparing an alkynylaminoborane of formula (I) below: where R is:
  • alkenyl or alkynyl group of 2 to 18 carbon atoms linear or branched, optionally carrying at least one substituent
  • aryl group of 2 to 12 carbon atoms where the aryl is chosen from the group of aromatics or heteroaromatics, optionally carrying at least one substituent
  • halogen chosen from F, Cl, Br and I
  • R a , R , R c and R d which are identical or different represent H, Cl atoms, alkyl, alkenyl, linear or branched alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl, in particular phenyl, or aromatic or non-aromatic heterocyclic groups, from 1 to 18 carbon atoms, optionally carrying at least one substituent, where said substituents are chosen from:
  • n is an integer from 1 to 3
  • Ri and R 2 are identical or different groups, chosen from:
  • R 3 is an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms, linear, branched or cyclical,
  • the two groups R and R 2 can optionally be linked to form a cycle together, comprising bringing into contact in a single synthesis step:
  • Ri and R 2 are chosen to allow steric hindrance with respect to the amine function equivalent to that of diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula BH 2 -N (iPr) 2 ,
  • - X is a halogen selected from the group comprising F, Cl, Br and I
  • aryl an alkyl aryl, where the aryl is chosen from the group of aromatics or heteroaromatics.
  • the method according to the invention uses an organomagnesium agent as a catalyst.
  • An organomagnesium is not a complex of a transition metal.
  • R is a C1 alkyl group
  • R is a -CH 3 group if n is equal to 1
  • R is a -CH 2 - group if n is equal to 2
  • R is a CH- group if n is equal to 3.
  • R is a C2 alkynyl group
  • R is a CHoC- group if n is equal to 1
  • R is a -CoC- group if is equal to 2 and the valence n cannot be equal to 3, because the R group cannot not carry three alkynylaminoborane functions.
  • the group R is a silyl group -SiR a RR c in which R a , R and R c which are identical or different represent H, Cl atoms, alkyl groups from 1 to 18 carbon atoms or phenyls.
  • steric hindrance vis-à-vis the amine function equivalent to that of diispropylaminoborane is meant within the meaning of the invention a steric hindrance similar to that provided by two isopropyl substituents preventing by their arrangement and their volume the approach of 'a reagent on the amine function.
  • This bulk, a priori should be quantifiable by appropriate techniques (tolman angle, NB distance).
  • the desired bulk has the effect of allowing the aminoborane, in solution, to be present in an amount of at least 10% in monomeric form.
  • the process according to the present invention is carried out in a single synthesis step, i.e. a so-called one-pot procedure, using low-cost raw materials (alkyne, metals such as magnesium, aminoboranes or amine-borane complexes) which allow the implementation of the reaction on an industrial scale.
  • low-cost raw materials alkyne, metals such as magnesium, aminoboranes or amine-borane complexes
  • the aminoborane is chosen from the group comprising diisopropylaminoborane (DIPOB), dicyclohexylaminoborane, tetramethylpiperidine aminoborane (tmp-BH 2 ), ter-butylmethylaminoborane (tBuMeN- BH 2 ).
  • DIPOB diisopropylaminoborane
  • tmp-BH 2 dicyclohexylaminoborane
  • tmp-BH 2 tetramethylpiperidine aminoborane
  • tBuMeN- BH 2 ter-butylmethylaminoborane
  • the aminoborane has identical groups and R 2.
  • n is equal to 1, 2 or 3, preferably n is equal to 1.
  • the invention relates to a process for the preparation of alkynylaminoborane of formula (I), in which and R 2 are isopropyl groups, said alkynylaminoborane corresponding to the following formula (II): in which R and n have the meanings indicated above, and said aminoborane is diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula BH 2 -N (iPr) 2 ,
  • DIPOB diisopropylaminoborane
  • the organomagnesium is selected from PhMgBr, VinylMgBr, EtMgBr, MeMgBr, iPrMgBr, iPrMgCI, and is preferably PhMgBr.
  • the aminoborane used in the process of the invention can be obtained commercially or synthetically. It can also be generated from an amine-borane complex during the alkyne borylation reaction in the single step of the process according to the invention.
  • amine-borane complex of formula H 3 B ⁇ - NHR 1 R 2 is understood to mean a compound comprising a BH 3 group whose vacant p orbital is filled with the electron pair d. 'an amine NHR 1 R 2 .
  • DIPAB diisopropylamine-borane
  • the aminoborane of formula BH 2 -NR 1 R 2 is formed in situ during the single synthesis step, by dehydrogenation reaction of an amine-borane complex of formula BH 3 ⁇ - NHR 1 R 2 and an organomagnesium.
  • the organomagnesium agent catalyzes the dehydrogenation reaction of the amine-borane complex, forming aminoborane, according to the following reaction scheme:
  • the term “formed in situ” is understood to mean the fact that the aminoborane is formed directly during the implementation of the process by mixing the amine-borane complex and an organomagnesium agent in the single synthesis step.
  • This organomagnesium can be chosen identical to that R'-MgX used in the parallel reaction of borylation of the terminal alkyne.
  • the process of the invention can thus be carried out in a single simultaneous step of formation of the aminoborane and of borylation of the alkyne.
  • the reaction report can be schematized as follows: n BH 3 -NHR t F3 ⁇ 4 R'-MgX allows the borylation reaction of the alkyne.
  • the organomagnesium allows the continuous in situ supply of the aminoborane by dehydrogenation of the amine-borane complex.
  • Amine-borane complexes are known for their stability to water, air and light. It is thus possible to select amine-borane complexes, some of which are more chemically stable and / or commercially available than their aminoborane counterparts.
  • the organomagnesium agent used for the in-situ generation of the aminoborane from the amine-borane complex is a Grignard reagent of formula R'MgX in which X and R ' have the meanings indicated above, preferably PhMgBr or CH 3 MgBr.
  • the organomagnesium agents for the borylation reaction of the alkyne and the in-situ generation of the aminoborane are identical and consist of a Grignard reagent. Thus, a single organomagnesium agent is introduced into the process of the invention.
  • This organomagnesium allows both the dehydrogenation of the amine-borane complex to aminoborane and the borylation reaction of the terminal alkyne.
  • the introduction of the same organomagnesium compound makes it possible to limit the nature and the quantity of catalyst used and thus to avoid parasitic cross reactions.
  • the aminoborane is diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula BH 2 -N (iPr) 2 , formed in situ during the single synthesis step.
  • DIPOB is formed by dehydrogenation reaction of the diisopropylamine-borane complex (DIPAB) of formula H 3 B ⁇ - NH (iPr) 2 by an organomagnesium, preferably PhMgBr or CH 3 MgBr.
  • the organomagnesium is a Grignard reagent of formula R'-MgX in which X and R 'have the meanings indicated above.
  • R'-MgX is preferably PhMgBr or CH 3 MgBr.
  • the process is carried out in the absence of a transition metal type catalyst.
  • the process according to the invention advantageously makes it possible to dispense with the use of a transition metal type catalyst which may be toxic and / or expensive.
  • the organomagnesium is a compound capable of reacting with alkyne and borane in the absence of a transition metal such as palladium, nickel, rhodium or ruthenium.
  • the process is carried out in the absence of a base.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to dispense with the use in the medium of an additional base which can promote the formation of uncontrolled secondary products.
  • the organomagnesium is a catalyst which on its own is capable of reacting the alkyne and the borane.
  • the process according to the invention does not require the addition of a base such as triethylamine (Et 3 N), unlike reactions using a transition metal as catalyst.
  • the process is carried out in the absence of solvent.
  • the process according to the invention has the advantage of allowing the use of crude liquid reagents acting as a solvent. It eliminates the need for solvent use, which has economic and ecological advantages.
  • the process is carried out in the presence of a solvent, in particular an aprotic solvent.
  • a solvent in particular an aprotic solvent.
  • the process according to the invention allows the use of a wide range of solvents. Indeed, it can be implemented with solvents usually used in industry. The solvent can thus be chosen for reasons of cost, toxicity or adaptation to possible other synthesis steps.
  • the solvent is chosen from the group comprising methylterbutylether (MTBE), tetrahydrofuran (THF), N, N-Dimethylformamide (DMF), benzene, deuterated benzene (C 6 D 6 ), toluene, xylene, diethylether (Et 2 0) or a mixture of said solvents, preferably MTBE.
  • MTBE methylterbutylether
  • THF tetrahydrofuran
  • DMF N, N-Dimethylformamide
  • benzene deuterated benzene
  • C 6 D 6 deuterated benzene
  • Et 2 0 diethylether
  • the invention relates to a process in which the organomagnesium agent is used in an amount ranging from 5 mol% to 15 mol%.
  • the use of the organomagnesium agent in a substoichiometric amount, advantageously in a catalytic amount, makes it possible to avoid the formation of salts or of residual products. It thus makes it possible to promote the yield and the purity of the product.
  • the process is carried out at room temperature, that is to say at temperatures of from 10 ° C to 40 ° C, in particular of the order of 20 ° C to 30 ° C.
  • Room temperature that is to say at temperatures of from 10 ° C to 40 ° C, in particular of the order of 20 ° C to 30 ° C.
  • Working at room temperature makes it possible to overcome the constraint of controlling the reaction temperature. In particular, it is not necessary to heat the reaction mixture or to maintain the reaction at a cryogenic temperature in order to carry out the process according to the invention.
  • the process is carried out in less than an hour, preferably in less than 5 to 10 minutes.
  • the process according to the invention has the effect of not requiring the maintenance of reaction conditions for more than an hour, favoring the industrialization of the process.
  • the invention relates to a process in which the degree of conversion of the alkyne to alkynylaminoborane is greater than 80%, preferably greater than 97%.
  • the yield of the process according to the invention is quantitative.
  • conversion rate is understood to mean the level of terminal alkyne which has reacted during the process. This level can be determined by analyzing the final product obtained by 1 H NMR. The comparison of the signal of the propargyl proton, on which the deprotonation reaction is carried out, with that of the other protons of the alkyne serving as a reference, makes it possible to evaluate the quantity of alkyne which reacted during the process according to the invention.
  • the alkynylaminoborane obtained according to the process of the invention does not require an additional purification step because the purity of the product obtained is greater than 90%, in particular greater than 91%, 92%, 93%, 94%, 95% , 96%, 97%, 98% or 99%.
  • the term "purification step” means any step subsequent to the synthesis step making it possible to increase the purity of the alkynylaminoborane.
  • a purification step mention may be made of liquid chromatography, high performance liquid chromatography, recrystallization or distillation.
  • the object of the process is the preparation of an alkynylaminoborane of formula (I) corresponding to one of the following formulas:
  • the process according to the invention is characterized by an evolution of hydrogen which can be quantified by known methods such as gas chromatography.
  • reaction balance of the process according to the invention is as follows:
  • the molar amount of hydrogen generated during the single synthesis step is n times greater than the molar amount of alkynylaminoborane.
  • the process of the invention with DIPOB and R'MgX has the following reaction balance:
  • a molar amount of hydrogen released was found to be identical to the molar amount of alkynylaminoborane produced during the process.
  • reaction balance can be diagrammed as follows:
  • the evolution of hydrogen gas is twice as high as the above process using aminoborane as the starting reagent.
  • the molar amount of hydrogen and alkynylaminoborane can indicate the presence of a dehydrogenation of the amine-borane complex in parallel with a borylation reaction of the alkyne according to the method.
  • reaction balance the reaction according to the process of the invention with DIPAB as amine-borane complex and R′MgX, presents the following reaction balance:
  • the borylation reaction is carried out by deprotonation of the propargyl proton of the alkyne by H-MgBr to form an R-Co C-MgBr intermediate.
  • This intermediary reacts with the agent borylant, DIPOB, to form the hydride of the corresponding acynylaminoborane of formula (A). The latter releases a proton to form the final product.
  • the invention relates to alkynylaminoboranes, belonging to the family of alkynylboranes, which has an alkynyl function directly linked to the Boron atom which carries an amine function.
  • the invention also relates to a compound of the following formula (I): in which R is: - an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms, linear or branched, optionally carrying at least one substituent,
  • alkenyl or alkynyl group of 2 to 18 carbon atoms linear or branched, optionally carrying at least one substituent
  • - a cycloalkyl or cycloalkenyl group of 3 to 18 carbon atoms optionally carrying at least one substituent
  • aryl group of 2 to 12 carbon atoms where the aryl is chosen from the group of aromatics or heteroaromatics, optionally carrying at least one substituent
  • alkyl aryl group an alkyl aryl group, where the aryl is chosen from the group of aromatics or heteroaromatics, optionally carrying at least one substituent,
  • halogen chosen from F, Cl, Br, and I
  • R a , R , R c and R d which may be identical or different, represent H, Cl, alkyl, alkenyl, linear or branched alkynyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl, in particular phenyl, or aromatic or non-aromatic heterocyclic groups of 1 to 18 carbon atoms, optionally carrying at least one substituent, where said substituents are chosen from:
  • - halogens F, Cl, Br and I - OH n is an integer from 1 to 3
  • R 1 and R 2 are identical or different groups, chosen from: alkyl groups of 1 to 18 carbon atoms, linear, branched or cyclic, optionally substituted by one or more identical or different OR 3 groups, in which R 3 is a alkyl group of 1 to 18 carbon atoms, linear, branched or cyclic, arylalkyl groups, optionally substituted by one or more identical or different OR 3 groups, in which R 3 is an alkyl group of 1 to 18 carbon atoms, linear , branched or cyclic, the two groups R and R 2 possibly being linked to together form a ring, in which R and R 2 are chosen to allow steric hindrance with respect to the amine function equivalent to that of diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula BH 2 - N (iPr) 2 ,
  • DIPOB diisopropylaminoborane
  • the invention relates to a compound of formula (I), in which n is equal to 1 and has the following formula (1-1):
  • R is a silyl group -SiR a R b R c, in particular R a , R b and R c, which are identical or different, are chosen from H, Cl atoms, alkyl groups with 1 to 18 carbon atoms or phenyls,
  • Ri and R 2 are identical, and have the following formula (1-1-1):
  • the invention relates to a compound of formula (I) corresponding to one of the following formulas:
  • Another subject of the invention relates to the use of an aminoborane of formula BH 2 -I ⁇ ⁇ 2 for the implementation of a process for preparing an alkynylaminoborane according to the invention.
  • the invention relates to the use of an aminoborane of formula BH 2 -I ⁇ ⁇ 2 for the implementation of a process for preparing an alkynylaminoborane derivative of following formula (I): where n, R, Ri and R 2 have the meanings indicated above, from a compound of the following formula: in the presence of an organomagnesium agent, optionally a solvent, in a single synthesis step.
  • the invention relates to the use of DIPOB for the implementation of a process for preparing a compound of formula (II): where n and R have the meanings indicated above, from a compound of the following formula: in the presence of an organomagnesium agent, optionally a solvent, in a single synthesis step.
  • the invention relates to the use of an amine-borane complex of formula BH 3 ⁇ - NIHR ⁇ for the implementation of a process for preparing an alkynylaminoborane according to the invention.
  • Another object of the invention is the use of an organomagnesium agent, preferably a Grignard reagent of formula R'-MgX where R 'and X have the meanings indicated above, for the implementation of a process for preparing an alkynylaminoborane according to the invention.
  • an organomagnesium agent preferably a Grignard reagent of formula R'-MgX where R 'and X have the meanings indicated above
  • the invention relates to the use of an organomagnesium agent in a substoichiometric amount, preferably from 5 to 15 mol%, for the implementation of a process for preparing an alkynylaminoborane according to the invention.
  • Another subject of the present invention relates to the use of the compounds of formula (I) according to the invention as reaction intermediates.
  • Another object of the present invention is the use of the compounds of formula (I) according to the invention for multistage or coupling syntheses, preferably for the reactions of Suzuki, Chan-Lam-Evans and Petasis.
  • the final product is obtained after filtration of the solution through Celite and evaporation of the solvent. Product performance is evaluated.
  • the conversion relates to the disappearance of the alkyne.
  • the conversion rate is determined using the 1 H NMR signals by comparison between the signals of the protons of the alkyne not involved during the reaction which serve as a reference and the signal of the propargyl proton.
  • a total conversion of 100% corresponds to the total disappearance of the quantity of starting alkyne introduced, indicating that all the alkynes have been transformed during the process.
  • Example 2 Variation of organomagnesium (nature and quantity) Alkynylaminoborane 2a is obtained from alkyne 1a and diisopropylaminoborane (DIPOB) of formula BH 2 -N (iPr) 2 in methylterbutylether (MTBE) in the presence of an organomagnesium agent (R'-MgX) according to the general protocol described in Example 1, according to the following reaction scheme: Tests were carried out to determine the influence of the nature of the organomagnesium and the quantity of organomagnesium introduced (in mol% relative to the alkyne) on the rate of conversion of alkyne 1a to alkynylaminoborane 2a .
  • DIPOB diisopropylaminoborane
  • MTBE methylterbutylether
  • the conversion rate is evaluated by 1 H and 11 B NMR on the final product obtained. The results have been reported in Table 1. A conversion rate of 100% is obtained for the Grignard reagents in an amount of 5 mol%. When the organomagnesium rate decreases from 5% to 1%, the conversion rate decreases to 87%, and therefore remains above 80%.
  • alkynylaminoborane 2a is obtained from alkyne 1a and DIPAB in the presence of 5 mol% PhMgBr in various solvents according to the protocol described in Example 1 according to the following reaction scheme:
  • Tests were carried out in order to determine the influence of the nature of the solvent on the rate of conversion of alkyne 1a to alkynylaminoborane 2a.
  • a test 9 with the crude reagents was carried out without solvent.
  • the conversion rate is evaluated by 1 H and 11 B NMR on the final product obtained. The results have been reported in Table 2.
  • reaction in toluene shows a conversion rate of 73%.
  • a conversion rate of 100% is obtained with the other tested solvents MTBE, THF, C 6 D 6 , Et 2 0 as well as with the crude reagents. It should be noted that the test with the crude reagents allows, without solvent, a total conversion of the terminal alkyne into alkynylaminoborane.
  • Different alkynylaminoboranes 2 are obtained from terminal alkyne 1 and diisopropylamine borane (DIPAB) in the presence of 5 mol% PhMgBr in MTBE according to the protocol described in Example 1 according to the following scheme:
  • Tests were carried out with several R groups including alkyl groups (2a, 2b, 2c, 2I), cyclic groups (2f, 2h), aryl or alkylaryl groups (2d, 2e, 2m), alkylaromatic groups (2n , 2o), silyl groups (2g), amine groups (2k), groups substituted by halides (2i, 2j).
  • the conversion rate is evaluated by 1 H and 11 B NMR. The results of the conversion rate and the yield after purification of the final products are shown in Table 3.
  • a conversion rate of 100% is obtained for all the compounds, allowing a quantitative yield of the final products obtained, ranging from 83% to 98%.
  • Compound 2h has a lower boiling point than MTBE.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

La présente invention concerne de nouveaux alcynylaminoboranes, leur méthode de comprend la mise en contact en une étape de synthèse unique d'un alcyne terminal, d'un aminoborane et d'un organomagnésien, en particulier un réactif de Grignard.

Description

DESCRIPTION
Titre : Nouveaux alcynylaminoboranes, leur méthode de préparation et leurs utilisations
La présente invention concerne de nouveaux alcynylaminoboranes, leur méthode de préparation et leurs utilisations.
Les alcynylaminoboranes sont des composés présentant à la fois les particularités des alcynylboranes et des aminoboranes.
Les alcynylboranes et leurs dérivés sont des intermédiaires de synthèse utilisés dans de nombreuses stratégies de synthèse. Ces dérivés organoborés permettent par exemple l’introduction de groupements aryles, alcényles ou alcynyles sur des intermédiaires de synthèse grâce à des réactions catalysées par les métaux de transition. Ils sont utilisés dans des réactions de couplage, de cyclisation, de cycloisomérisation ou de polymérisation, pouvant être régiosélectives.
Ces composés peuvent être préparés par déprotonation de l’alcyne terminal avec une base forte (organomagnésiens et organolithiens) en quantité stoechiométrique et l’ajout d’un agent de borylation, tel que le chloroaminoborane (J. Org. Chem. 1995, 489, 51-62) ou tel qu’un alkyle borate (US 2011-0201806). Cependant l’utilisation en quantité stoechiométrique d’une base engendre la formation de sels, ce qui conduit à une perte de rendement et à l’obtention d’un produit de faible pureté.
Les alcynylboranes peuvent être obtenus par couplage déshydrogénant en utilisant des métaux de transitions (Advanced Synthesis & Catalysis, 2018, 360, 19, 3649-3654 ; J. Org. Chem. 829, 11-13) ou le pinacol-borane (Chemical Science, 2015, 6(11), 6572-6582). Cependant ces réactifs sont coûteux et ils nécessitent de travailler dans des conditions drastiques (contrôle de l’addition des réactifs, contrôle de la température).
En outre, ces méthodes de préparation des alcynylboranes ne sont pas entièrement satisfaisantes.
Une méthode d’obtention d’aminoboranes connue est celle décrite dans le brevet EP 1 458 729. La méthode décrite dans ce brevet comprend la réaction entre le diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule (iPr)2NBH2 et un composé de formule A-X, dans laquelle A peut être un groupe alcynyle et X est un groupe partant halogéné, en présence d’un catalyseur au palladium. Le procédé décrit dans ce document s’effectue en deux étapes distinctes et nécessite d’une part une réaction de transformation pour obtenir le DIPOB par chauffage, et d’autre part l’emploi d’un catalyseur métallique coûteux pour préparer l’aminoborane, ce qui limite son utilisation à une échelle industrielle. Dans ce document, la fonction alcynyle portée par le groupe A n’est pas réactive lors du procédé décrit. Ainsi, il existe un besoin de disposer d’un procédé de préparation d’alcynylaminoboranes, permettant de s’affranchir des conditions drastiques (contrôle de la vitesse d’addition, température cryogénique) requises par les procédés de l’art antérieur, ne nécessitant pas l’emploi d’un métal de transition onéreux et/ou d’un agent de borylation instable et/ou onéreux et permettant la préparation sélective d’un alcynylaminoborane ou de l’un de ses dérivés avec des rendements élevés et une excellente pureté.
Un premier aspect de la présente invention est un procédé de préparation d’alcynylaminoboranes avec un procédé nécessitant une seule étape de synthèse.
Un second aspect de la présente invention est l’obtention de nouveaux composés alcynylaminoboranes. Un troisième aspect de la présente invention est l’utilisation d’aminoboranes pour la préparation d’alcynylaminoboranes en une seule étape de synthèse.
Un quatrième aspect de la présente invention est l’utilisation d’un organomagnésien pour la préparation d’alcynylaminoboranes.
Un cinquième aspect de la présente invention est l’utilisation d’alcynylaminoboranes comme intermédiaires de réaction pour des synthèses par couplage ou multiétapes.
Les Inventeurs ont montré qu’il est possible de préparer des alcynylaminoboranes en une étape de synthèse unique par mise en contact d’un alcyne terminal, d’un agent borylant et d’un organomagnésien.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane de formule (I) suivante : dans laquelle R est :
- un groupement alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alcényle ou alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement cycloalkyle ou cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement héterocycloalkyle ou héterocycloalcényle, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un halogène choisi parmi F, Cl, Br et I,
- un groupement silyle -SiRaRbRc , -RaSiR RcRd, -RaOSiRbRcRd,
- un groupement -ORa, -NHRa, -NRaR , -SRa, -CF3, -N02, -RaOR , -RaNHR , -RaNR Rc, - RaSRb, dans lesquels Ra, R , Rc et Rd identiques ou différents représentent des atomes H, Cl, des groupements alkyles, alcényles, alcynyles linéaires ou ramifiés, cycloalkyles, cycloalcényles, aryles, notamment phényles, ou hétérocycliques aromatiques ou non aromatiques, de 1 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant, où lesdits substituants sont choisis parmi :
- les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques
- les halogènes F, Cl, Br et I,
- OH, n est un entier de 1 à 3,
Ri et R2 sont des groupements identiques ou différents, choisis parmi :
- les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique,
- les groupements arylalkyles, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique,
- les deux groupements R et R2 pouvant éventuellement être reliés pour former ensemble un cycle, comprenant la mise en contact en une étape de synthèse unique:
- d’un alcyne terminal, de formule suivante : R(º_ ) n
R ayant les significations indiquées précédemment,
- d’un aminoborane de formule BH^NR^,
Ri et R2 ayant les significations indiquées précédemment et
Ri et R2 sont choisis pour permettre un encombrement stérique vis-à-vis de la fonction amine équivalent à celui du diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2,
- et d’un organomagnésien, en particulier un réactif de Grignard de formule R’-MgX, dans laquelle :
- X est un halogène sélectionné dans le groupe comprenant F, Cl, Br et I
- R’ est sélectionné dans le groupe comprenant :
- un alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un alcényle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un cycloalkyle de 3 à 18 atomes de carbone,
- un cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone,
- un aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques,
- un alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques.
Le procédé selon l’invention met en œuvre un organomagnésien comme catalyseur. Un organomagnésien n’est pas un complexe d’un métal de transition.
Dans la formule (I), on comprend que lorsque n varie de 1 à 3, le groupement R présente une valence n de fonctions alcynylaminoboranes et les possibilités structurelles du groupement de R sont adaptées en conséquence.
Par exemple lorsque que R est un groupement alkyle en C1, R est un groupement -CH3 si n est égal 1, R est un groupement -CH2- si n est égal à 2 et R est un groupement CH- si n est égal à 3.
Lorsque R est un groupement alcényle en C2, R est un groupement CH2=CH si n est égal 1, R est un groupement -CH=CH- si n est égal à 2 et R est un groupement C=CH- si n est égal à 3. Lorsque R est un groupement alcynyle en C2, R est un groupement CHºC- si n est égal 1 , R est un groupement -CºC- si est égal à 2 et la valence n ne peut être égale à 3, car le groupement R ne peut pas porter trois fonctions alcynylaminoboranes.
Pour les groupements amines dans les variantes de R, la fonction alcynylaminoborane peut
- être liée directement à l’atome N, par exemple dans le cas des groupements -NHRa et - NRaRb,
-ou être liée par l’intermédiaire des groupements Ra, par exemples dans le cas des groupements -RaNHR et -RaNRbRc ; où l’on comprend que Ra ne peut être H ou Cl
Il en est de même pour les groupements de R avec Si, O ou S.
Dans un mode de réalisation du procédé de l’invention, le groupement R est un groupement silyle -SiRaR Rc dans lequel Ra, R et Rc identiques ou différents représentent des atomes H, Cl, des groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone ou phényles.
Par « encombrement stérique vis-à-vis de la fonction amine équivalent à celui du diispropylaminoborane », on entend au sens de l’invention un encombrement stérique semblable à celui procuré par deux substituants isopropyles empêchant par leur disposition et leur volume l’approche d’un réactif sur la fonction amine. Cet encombrement, a priori, devrait être quantifiable par des techniques appropriées (angle de tolman, distance N-B). L’encombrement recherché a pour effet de permettre à l’aminoborane, en solution, d’être présent à raison d’au moins 10% sous forme monomère.
Le procédé selon la présente invention est effectué en une étape de synthèse unique, soit une procédure dite one-pot, utilisant des matières premières de faibles coûts (alcyne, métaux tels que le magnésium, les aminoboranes ou les complexes amine-boranes) qui permettent la mise en œuvre de la réaction à l’échelle industrielle.
Avantageusement, dans un autre mode de réalisation du procédé de l’invention, l’aminoborane est choisi parmi le groupe comprenant le diisopropylaminoborane (DIPOB), le dicyclohexylaminoborane, le tetramethylpiperidine aminoborane (tmp-BH2), le ter- butylmethylaminoborane (tBuMeN-BH2).
Dans un mode de réalisation du procédé de l’invention, l’aminoborane possède des groupements identiques et R2.
Dans un autre mode de réalisation du procédé de l’invention, n est égal à 1, 2 ou 3, de préférence n est égal à 1. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un procédé de préparation d’alcynylaminoborane de formule (I), dans laquelle et R2 sont des groupements isopropyle, ledit alcynylaminoborane répondant à la formule (II) suivante : dans laquelle R et n ont les significations indiquées précédemment, et ledit aminoborane est le diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2,
Dans un mode de réalisation, l’organomagnésien est choisi parmi le PhMgBr, VinylMgBr, EtMgBr, MeMgBr, iPrMgBr, iPrMgCI, et est de préférence le PhMgBr.
L’aminoborane utilisé dans le procédé de l’invention peut être obtenu commercialement ou par synthèse. Il peut aussi être généré à partir d’un complexe amine-borane lors de la réaction de borylation de l’alcyne dans l’étape unique du procédé selon l’invention.
Au sens de la présente invention, on entend par « complexe amine-borane » de formule H3B<— NHR1R2, un composé comprenant un groupe BH3 dont l’orbitale p vacante est remplie par la paire d’électrons d’une amine NHR1R2. On peut citer, à titre d’exemple d’un complexe amine-borane, le diisopropylamine-borane (DIPAB) de formule H3B<— NH(iPr)2.
Dans un mode du procédé selon l’invention, l’aminoborane de formule BH2-NR1R2 est formé in situ lors de l’étape de synthèse unique, par réaction de déshydrogénation d’un complexe amine-borane de formule BH3<— NHR1R2et d’un organomagnésien.
L’organomagnésien catalyse la réaction de déshydrogénation du complexe amine-borane, formant l’aminoborane, selon le schéma réactionnel suivant :
Organomagnésien
HslEh— NHKiIRz m BH2-NR1R2 + H2
Au sens de la présente invention, on entend par « formé in situ » le fait que l’aminoborane est formé directement pendant la mise en œuvre du procédé en mélangeant le complexe amine-borane et un organomagnésien dans l’étape de synthèse unique. Cet organomagnésien peut être choisi identique à celui R’-MgX utilisé dans la réaction parallèle de borylation de l’alcyne terminal. Le procédé de l’invention peut ainsi s’effectuer en une seule étape simultanée de formation de l’aminoborane et de borylation de l’alcyne.
Le bilan réactionnel peut être schématisé comme suit : n BH3-NHRtF¾ R’-MgX permet la réaction de borylation de l’alcyne. L’organomagnésien permet l’apport in situ en continu de l’aminoborane par déshydrogénation du complexe amine-borane.
Les complexes amine-boranes sont connus pour leur stabilité vis-à-vis de l’eau, de l’air et de la lumière. Il est ainsi possible de sélectionner des complexes amine-boranes dont certains sont plus stables chimiquement et/ou disponibles commercialement que leurs homologues aminoboranes.
Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de l’invention, l’organomagnésien utilisé pour la génération in-situ de l’aminoborane à partir du complexe amine-borane est un réactif de Grignard de formule R’MgX dans lequel X et R’ ont les significations indiquées précédemment, de préférence PhMgBr ou CH3MgBr. Avantageusement les organomagnésiens pour la réaction de borylation de l’alcyne et la génération in-situ de l’aminoborane sont identiques et sont constitués par un réactif de Grignard. Ainsi un seul organomagnésien est introduit dans le procédé de l’invention. Cet organomagnésien permet à la fois la déhydrogénéation du complexe amine-borane en aminoborane et la réaction de borylation de l’alcyne terminal. L’introduction du même organomagnésien permet de limiter la nature et la quantité de catalyseur utilisé et ainsi d’éviter des réactions croisées parasitaires.
Selon un mode de réalisation du procédé selon l’invention l’aminoborane est le diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2, formé in situ lors de l’étape de synthèse unique. Dans ce cas, le DIPOB est formé par réaction de déshydrogénation du complexe diisopropylamine-borane (DIPAB) de formule H3B<— NH(iPr)2 par un organomagnésien, de préférence PhMgBr ou CH3MgBr. Avantageusement, l’organomagnésien est un réactif de Grignard de formule R’-MgX dans lequel X et R’ ont les significations indiquées ci-dessus. R’-MgX est de préférence PhMgBr ou CH3MgBr.
Selon un mode de réalisation, le procédé est effectué en l’absence d’un catalyseur de type métal de transition.
Le procédé selon l’invention permet avantageusement de s’affranchir de l’utilisation d’un catalyseur de type métal de transition pouvant être toxique et/ou coûteux. Dans la présente invention, l’organomagnésien est un composé capable de réagir avec l’alcyne et le borane en l’absence d’un métal de transition tel que le palladium, le nickel, le rhodium ou le ruthénium.
Selon un mode de réalisation, le procédé est effectué en l’absence d’une base.
Le procédé selon l’invention permet avantageusement de s’affranchir de l’utilisation dans le milieu d’une base supplémentaire qui peut favoriser la formation de produits secondaires non contrôlés. Dans la présente invention, l’organomagnésien est un catalyseur qui est capable à lui seul de faire réagir l’alcyne et le borane. Le procédé selon l’invention ne nécessite pas l’ajout d’une base telle que la triéthylamine (Et3N) contrairement aux réactions mettant en œuvre un métal de transition comme catalyseur.
Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé est réalisé en l’absence de solvant. Le procédé selon l’invention a l’avantage de permettre d’utiliser des réactifs bruts liquides ayant le rôle de solvant. Il permet de s’affranchir de l’utilisation de solvant, ce qui présente des avantages en termes économique et écologique.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le procédé est réalisé en présence d’un solvant, en particulier un solvant aprotique. Le procédé selon l’invention permet l’utilisation d’une gamme élargie de solvants. En effet, il peut être mise en œuvre avec des solvants utilisés usuellement en industrie. Le solvant peut ainsi être choisi pour des raisons de coût, de toxicité ou d’adaptation aux éventuelles autres étapes de synthèse.
Avantageusement le solvant est choisi parmi le groupe comprenant le méthylterbutylether (MTBE), le tétrahydrofurane(THF), le N,N-Diméthylformamide (DMF), le benzène, le benzène deutéré (C6D6), le toluène, le xylène, le diéthylether (Et20) ou un mélange desdits solvants, de préférence le MTBE.
Selon un mode de réalisation avantageux, l’invention concerne un procédé dans lequel l’organomagnésien est utilisé en quantité allant de 5 mol% à 15 mol%. L’utilisation de l’organomagnésien en quantité substoechiométrique, avantageusement en quantité catalytique, permet d’éviter la formation de sels ou de produits résiduels. Il permet ainsi de favoriser le rendement et la pureté du produit.
Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé est effectué à température ambiante, c’est-à-dire à des températures comprises de 10°C à 40 °C, notamment de l’ordre de 20°C à 30 °C. Travailler à température ambiante permet de s’affranchir de la contrainte d’un contrôle en température de la réaction. Il n’est notamment pas nécessaire de chauffer le mélange réactionnel ou de maintenir la réaction à une température cryogénique pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé est effectué en moins d’une heure, de préférence en moins de 5 à 10 minutes. Le procédé selon l’invention a pour effet de ne pas nécessiter le maintien de conditions réactionnelles pendant plus d’une heure, favorisant l’industrialisation du procédé.
Avantageusement, l’invention concerne un procédé dans lequel le taux de conversion de l’alcyne en alcynylaminoborane est supérieur à 80%, de préférence supérieur à 97%. En particulier, le rendement du procédé selon l’invention est quantitatif.
On entend par « taux de conversion », le taux d’alcyne terminal ayant réagi lors du procédé. Ce taux peut être déterminé en analysant par RMN 1H le produit final obtenu. La comparaison du signal du proton propargylique, sur lequel s’effectue la réaction de déprotonation, avec celui des autres protons de l’alcyne servant de référence, permet d’évaluer la quantité d’alcyne ayant réagi lors du procédé selon l’invention.
L’alcynylaminoborane obtenu selon le procédé de l’invention ne nécessite pas d’étape de purification supplémentaire car la pureté du produit obtenu est supérieure à 90%, en particulier supérieure à 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% ou 99%.
Par « étape de purification », on entend au sens de la présente invention toute étape consécutive à l’étape de synthèse permettant d’augmenter la pureté de l’alcynylaminoborane. A titre d’exemple d’étape de purification, on peut citer la chromatographie liquide, la chromatographie liquide haute performance, la recristallisation ou la distillation. Ne sont pas comprises dans les étapes de purification, l’étape de filtration du mélange, sur kielselghur ou sur de la terre de diatomée, et d’évaporation du solvant.
De façon avantageuse, dans un mode de réalisation, le procédé a pour objet la préparation d’un alcynylaminoborane de formule (I) répondant à l’une des formules suivantes :
Le procédé selon l’invention se caractérise par un dégagement de dihydrogène quantifiable par des méthodes connues telles que la chromatographie en phase gazeuse.
Lorsque l’aminoborane est utilisé en tant que réactif selon le procédé de l’invention, le bilan réactionnel du procédé selon l’invention est le suivant :
La quantité molaire de dihydrogène générée lors de l’étape de synthèse unique est n fois supérieure à la quantité molaire d’alcynylaminoborane. A titre d’exemple, le procédé de l’invention avec le DIPOB et R’MgX présente le bilan réactionnel suivant :
Il a été constaté une quantité molaire de dihydrogène dégagée identique à la quantité molaire de l’alcynylaminoborane produit lors du procédé.
Lorsque le complexe amine-borane est utilisé en tant que réactif pour la formation in situ de l’aminoborane selon le procédé de l’invention, le bilan réactionnel peut être schématisé comme suit :
Le dégagement gazeux de dihydrogène est deux fois plus important que le procédé ci- dessus utilisant l’aminoborane comme réactif de départ. La quantité molaire de dihydrogène et d’alcynylaminoborane permettent d’indiquer la présence d’une déshydrogénation de du complexe amine-borane en parallèle d’une réaction de borylation de l’alcyne selon le procédé.
A titre d’exemple, la réaction selon le procédé de l’invention avec le DIPAB comme complexe amine-borane et R’MgX, présente bilan réactionnel suivant :
Une déshydrogénation du DIPAB et une déprotonation de l’alcyne ont lieu en tandem dans l’unique étape du procédé de l’invention. Une quantité molaire deux fois plus importante de dihydrogène par rapport à la quantité molaire de l’alcynylaminoborane, est obtenu lorsque le procédé est mise en œuvre. Le ratio molaire entre le dihydrogène généré lors d’un procédé à étape unique et la quantité d’alcynylaminoborane produite par ce procédé est un indicateur de la mise en œuvre d’un procédé selon l’invention. Les Inventeurs ont constaté la présence, sous forme de traces, dans le produit du procédé, de l’hydrure de l’acynylaminoborane de formule (A) suivante :
Cet hydrure de formule (A) est isolable et détectable dans le produit du procédé de l’invention, par exemple par RMN 11 B. Avantageusement cette hydrure est caractéristique d’un procédé selon l’invention et pourra servir de signature du procédé de l’invention.
Sans être liée par la théorie, il est proposé un mécanisme réactionnel selon le schéma ci- dessous dans un procédé de l’invention mettant en œuvre le complexe diisopropylamine- borane (DIPAB), source d’aminoborane, et PhMgBr comme organomagnésien:
La réaction de déshydrogénation du DIPAB en DIPOB et la réaction de borylation de l’alcyne sont mises en œuvre dans l’étape unique de synthèse en tandem.
La transformation du DIPAB en DIPOB se fait par l’intermédiaire d’un hydrure BH3-N(iPr)2 obtenu par réaction d’une autre molécule de DIPAB avec PhMgBr.
La réaction de borylation s’effectue par déprotonation du proton propargylique de l’alcyne par H-MgBr pour former un intermédiaire R-Cº C-MgBr. Cette intermédiaire réagit avec l’agent borylant, le DIPOB, pour former l’hydrure de l’acynylaminoborane de formule (A) correspondant. Ce dernier libère un proton pour former le produit final.
Selon une hypothèse de mécanisme, le procédé fait intervenir les équilibres chimiques suivants dans le procédé de l’invention:
Ainsi la présence de ces équilibres dans une étape de synthèse unique et l’identification des composés en jeux dans ces équilibres permettraient de confirmer l’utilisation d’un procédé selon l’invention.
L’invention concerne les alcynylaminoboranes, appartenant à la famille des alcynylboranes, qui présente une fonction alcynyle directement liée à l’atome de Bore qui porte une fonction amine.
L’invention concerne également un composé de formule (I) suivante : dans lequel R est : - un groupement alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alcényle ou alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant, - un groupement cycloalkyle ou cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement héterocycloalkyle ou héterocycloalcènyle, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un halogène choisi parmi F, Cl, Br, et I,
- un groupement silyle -SiRaRbRc, -RaSiR RcRd, -RaOSiRbRcRd,
- un groupement -ORa, -NHRa, -NRaR , -SRa, -CF3, -N02, -RaOR , -RaNHR , -RaNR Rc, - RaSRb dans lesquels Ra, R , Rc et Rd identiques ou différents représentent des atomes H, Cl, des groupements alkyles, alcényles, alcynyles linéaires ou ramifiés, cycloalkyles, cycloalcényles, aryles, notamment phényles, ou hétérocycliques aromatiques ou non aromatiques, de 1 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant, où lesdits substituants sont choisis parmi :
- les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques
- les halogènes F, Cl, Br et I - OH n est un entier de 1 à 3,
Ri et R2 sont des groupements identiques ou différents, choisis parmi : les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique, les groupements arylalkyles, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique, les deux groupements R et R2 pouvant éventuellement être reliés pour former ensemble un cycle, dans lequel R et R2 sont choisis pour permettre un encombrement stérique vis-à-vis de la fonction amine équivalent à celui du diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2- N(iPr)2,
Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (I), dans laquelle n est égal à 1 et présente la formule (1-1) suivante :
/
Ri (1-1) dans laquelle R, R et R2 ont les significations indiquées précédemment.
Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (I), dans laquelle n est égal à 1 ,
R est un groupement silyle -SiRaRbRc, en particulier Ra, Rb et Rc identiques ou différents sont choisis parmi des atomes H, Cl, des groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone ou phényles,
Ri et R2sont identiques, et présente la formule (1-1-1) suivante :
(1-1-1) dans laquelle R a les significations indiquées précédemment. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (I) dans laquelle n est égal à 2 et présente la formule (I-2) suivante : dans laquelle R, R et R2 ont les significations indiquées précédemment. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (I), dans laquelle n est égal à 3 et présente la formule (I-3) suivante : (1-3) dans laquelle R, R^ et R2 ont les significations indiquées précédemment.
Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé dans laquelle R^ et R2 sont des groupements isopropyle et présente la formule (II) suivante : dans laquelle R et n ont les significations indiquées précédemment. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (II), dans laquelle n est égal à 1 et présente la formule (11-1) suivante : dans laquelle R a les significations indiquées précédemment. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (II), dans laquelle n est égal à 2 et présente la formule (11-2) suivante : (ü-2) dans laquelle R a les significations indiquées précédemment. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (II), dans laquelle n est égal à 3 et présente la formule (11-3) suivante : dans laquelle R a les significations indiquées précédemment.
Dans un mode de réalisation, l’invention concerne un composé de formule (I) répondant à l’une des formules suivantes :
Un autre objet de l’invention concerne l’utilisation d’un aminoborane de formule BH2-I\^^2 pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’invention. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation d’un aminoborane de formule BH2-I\^^2 pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un dérivé alcynylaminoborane de formule (I) suivante: où n, R, Ri et R2 ont les significations indiquées ci-dessus, à partir d’un composé de formule suivante : en présence d’un organomagnésien, éventuellement d’un solvant, en une étape de synthèse unique. Dans un mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation du DIPOB pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un composé de formule (II) : où n et R ont les significations indiquées ci-dessus, à partir d’un composé de formule suivante : en présence d’un organomagnésien, éventuellement d’un solvant, en une étape de synthèse unique.
Dans un autre mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation d’un complexe amine- borane de formule BH3<— NIHR^ pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’invention.
Dans un autre mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation du diisopropylamine- borane (DIPAB) de formule H3B<— NH(iPr)2 pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’invention.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation d’un organomagnésien, de préférence un réactif de Grignard de formule R’-MgX où R’ et X ont les significations indiquées ci-dessus, pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’invention.
Dans un autre mode de réalisation, l’invention concerne l’utilisation d’un organomagnésien en quantité substoechiométrique, de préférence de 5 à 15 mol%, pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’invention. Un autre objet de la présente invention concerne l’utilisation des composés de formule (I) selon l’invention comme composés intermédiaires de réaction.
Un autre objet de la présente invention est l’utilisation des composés de formule (I) selon l’invention pour des synthèses multiétapes ou de couplage, de préférence pour les réactions de Suzuki, Chan-Lam-Evans et Petasis.
Les composés alcynylaminoboranes de l’invention sont des composés intermédiaires permettant l’introduction de groupements aryles, alcényles ou alcynyles sur des intermédiaires de synthèse grâce à des réactions catalysées par les métaux de transition (Pd, Cu, Rh, Ni) telles que les réactions de Suzuki, de Chan-Lam-Evans et Petasis. Ils peuvent utilisés comme réactifs dans des réactions de couplage, de cyclisation, de cycloisomérisation ou de polymérisation, pouvant être régiosélectives.
La présente invention est illustrée au moyen des exemples non-limitatifs décrits ci-après.
Exemples relatifs à la préparation des alcynylaminoboranes :
Exemple 1 Protocole général de préparation des alcynylaminoboranes:
A une solution de l’alcyne terminal (10 mmol, 1 éq ) et de l’aminoborane ou le complexe amine-borane (10 mmol, 1 éq) dans 20 mL de solvant, sont ajoutés l’organomagnésien en quantité catalytique (0.5 mmol, 5mol%) initiant la réaction de borylation de l’alcyne.
La réaction s’opère à température ambiante (TA) pendant 10 minutes. Un dégagement de dihydrogène H2 est observé au cours de la réaction.
Le produit final est obtenu après filtration sur Celite de la solution et évaporation du solvant. Le rendement des produits est évalué.
Les produits sont analysés en RMN 1H et 11 B. r.t. et Ta sont utilisés pour indiquer : température ambiante. Taux de conversion :
La conversion est relative à la disparition de l’alcyne. Le taux de conversion est déterminé à l’aide des signaux RMN 1H par comparaison entre les signaux des protons de l’alcyne non mise en jeu lors de la réaction qui servent de référence et le signal du proton propargylique. Ainsi une conversion totale de 100% correspond à la disparition totale de la quantité d’alcyne de départ introduite indiquant que tous les alcynes ont été transformés lors du procédé.
Exemple 2 : Variation des organomagnésiens (nature et quantité) L’alcynylaminoborane 2a est obtenu à partir de l’alcyne 1a et du diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2 dans le méthylterbutylether (MTBE) en présence d’un organomagnésien (R’-MgX ) selon le protocole général décrit dans l’exemple 1, suivant le schéma réactionnel suivant : Des essais ont été effectués afin de déterminer l’influence de la nature de l’organomagnésien et de la quantité d’organomagnésien introduite (en mol% par rapport à l’alcyne) sur le taux de conversion de l’alcyne 1a en alcynylaminoborane 2a. Le taux de conversion est évalué par RMN 1 H et 11 B sur le produit final obtenu. Les résultats ont été reportés dans le tableau 1. Un taux de conversion de 100% est obtenu pour les réactifs de Grignard en quantité de 5 mol%. Lorsque le taux d’organomagnésien diminue de 5% à 1%, le taux de conversion diminue jusqu’à 87%, et donc reste supérieur à 80%.
Essais RMgX Quantité Conversion131 (%) d’organomagnésien
(mol%)
1 PhMgBr 5 100
2 VinylMgBr 5 100
3 EtMgBr 5 100
4 iPrMgCI 5 100
5 MeMgBr 5 100
6 MeMgBr 4 91
7 MeMgBr 3 89
8 MeMgBr 2 89 9 MeMgBr 1 87
[al Evalué par RMN 1H et 11 B.
Tableau 1 : Variation des organomagnésiens
Exemple 3 : Variation du solvant
L’alcynylaminoborane 2a est obtenu à partir de l’alcyne 1a et du DIPAB en présence du PhMgBr à 5 mol% dans différents solvants selon le protocole décrit dans l’exemple 1 suivant le schéma réactionnel suivant :
H Vr solvent, ri, 10' NIPr2
1a DIPAB 2a
Des essais ont été effectués afin de déterminer l’influence de la nature du solvant sur le taux de conversion de l’alcyne 1a en alcynylaminoborane 2a. Un essai 9 avec les réactifs bruts a été réalisé sans solvant. Le taux de conversion est évalué par RMN 1 H et 11 B sur le produit final obtenu. Les résultats ont été reportés dans le tableau 2.
La réaction dans le toluène présente un taux de conversion de 73%. Un taux de conversion de 100% est obtenu avec les autres solvants testés MTBE, THF, C6D6, Et20 ainsi qu’avec les réactifs bruts. A noter que l’essai avec les réactifs bruts permet, sans solvant, une conversion totale de l’alcyne terminal en alcynylaminoborane.
Essai Solvant Quantité Conversion131 (%) d’organomagnésien
(mol%)
1 MTBE 5 100
2 THF 5 100
3 C6D6 5 100
4 Toluene 5 73
5 Et2Q 5 100 9 Brut 5 100
[al Evalué par RMN 1H et 11B.
Tableau 2 : Variation du solvant
Exemple 4: Composés alcynylaminoboranes
Différents alcynylaminoboranes 2 sont obtenus à partir de l’alcyne terminal 1 et du diisopropylamine borane (DIPAB) en présence du PhMgBr à 5 mol% dans le MTBE selon le protocole décrit dans l’exemple 1 suivant le schéma suivant :
Des essais ont été effectués avec plusieurs groupements R dont des groupements alkyles (2a, 2b, 2c, 2I), des groupements cycliques (2f, 2h), des groupements aryles ou alkylaryles (2d, 2e, 2m), des groupements alkylaromatiques (2n, 2o), des groupements silyles (2g), des groupements amines (2k), des groupements substitués par des halogénures (2i, 2j). Le composé 21 est un exemple illustratif d’un composé de formule (I) où n=2. Le composé 2k est un exemple illustratif d’un composé de formule (I) où n=3. Le taux de conversion est évalué par RMN 1H et 11 B. Les résultats du taux de conversion et le rendement après purification des produits finaux ont été reportés dans le tableau 3.
Un taux de conversion de 100% est obtenu pour tous les composés, permettant un rendement quantitatif des produits finaux obtenus, allant de 83% à 98%.
Tableau 3 : Composés alcynylaminoboranes Les composés 2a et 2n ont été préparés avec MeMgBr au lieu de PhMgBr.
Le composé 2h présente un point d’ébullition inférieur à celui du MTBE.
Le composé 2k est préparé avec 3 équivalents de DIPAB, le composé 21 avec 2 équivalents de DIPAB. Le composé 2o est préparé dans le THF au lieu du MTBE.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d’alcynylaminoborane de formule (I) suivante : dans laquelle R est :
- un groupement alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alcényle ou alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement cycloalkyle ou cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement héterocycloalkyle ou héterocycloalcényle, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un halogène choisi parmi F, Cl, Br et I,
- un groupement silyle -SiRaRbRc , -RaSiR RcRd, , -RaOSiRbRcRd,
- un groupement -ORa, -NHRa, -NRaR , -SRa, -CF3, -N02, -RaOR , -RaNHR , -RaNR Rc, - RaSRb dans lesquels Ra, R , Rc et Rd identiques ou différents représentent des atomes H, Cl, des groupements alkyles, alcényles, alcynyles linéaires ou ramifiés, cycloalkyles, cycloalcényles, aryles, notamment phényles, ou hétérocycliques aromatiques ou non aromatiques, de 1 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant, où lesdits substituants sont choisis parmi :
- les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques
- les halogènes F, Cl, Br et I,
- OH n est un entier de 1 à 3,
Ri et R2 sont des groupements identiques ou différents, choisis parmi : - les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique,
- les groupements arylalkyles, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique,
- les deux groupements R et R2 pouvant éventuellement être reliés pour former ensemble un cycle, comprenant la mise en contact en une étape de synthèse unique:
- d’un alcyne terminal, de formule suivante :
R ayant les significations indiquées précédemment,
- d’un aminoborane de formule BH2-NRIR2,
Ri et R2 ayant les significations indiquées précédemment et
Ri et R2 sont choisis pour permettre un encombrement stérique vis-à-vis de la fonction amine équivalent à celui du diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2,
- et d’un organomagnésien, en particulier un réactif de Grignard de formule R’-MgX, dans laquelle :
- X est un halogène sélectionné dans le groupe comprenant F, Cl, Br et I
- R’ est sélectionné dans le groupe comprenant :
- un alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un alcényle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié,
- un cycloalkyle de 3 à 18 atomes de carbone,
- un cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone,
- un aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques,
- un alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques.
2. Procédé de préparation selon la revendication 1 d’alcynylaminoborane de formule (I), dans laquelle R et R2 sont des groupements isopropyle, ledit alcynylaminoborane répondant à la formule (II) suivante : dans laquelle R et n ont les significations indiquées dans la revendication 1, et ledit aminoborane est le diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2.
3. Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel l’organomagnésien est choisi parmi PhMgBr, VinylMgBr, EtMgBr, MeMgBr, iPrMgBr, iPrMgCI, et est de préférence PhMgBr.
4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel l’aminoborane de formule BHr NR^ est formé in situ lors de l’étape de synthèse unique, par réaction de déshydrogénation d’un complexe amine-borane de formule H3B<— NHR^ et d’un organomagnésien.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’aminoborane est le diisopropylaminoborane (DIPOB) de formule BH2-N(iPr)2, formé in situ lors de l’étape de synthèse unique, par réaction de déshydrogénation du diisopropylamine-borane (DIPAB) de formule H3B<— NH(iPr)2 par un organomagnésien, de préférence PhMgBr.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit procédé est réalisé en l’absence d’un catalyseur de type métal de transition.
7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit procédé est réalisé en l’absence de solvant.
8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit procédé est réalisé en présence d’un solvant, en particulier un solvant aprotique, de préférence choisi parmi le groupe comprenant le méthylterbutylether (MTBE), le tétrahydrofurane(THF), le N,N- Diméthylformamide (DMF), le benzène, le benzène deutéré (C6D6), le toluène, le xylène, le diéthylether (Et20) ou un mélange desdits solvants.
9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel l’organomagnésien est utilisé en quantité allant de 5 mol% à 15 mol%.
10. Composé de formule (I) suivante : dans laquelle R est :
- un groupement alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alcényle ou alcynyle de 2 à 18 atomes de carbone, linéaire ou ramifié, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement cycloalkyle ou cycloalcényle de 3 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement héterocycloalkyle ou héterocycloalcényle, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement aryle de 2 à 12 atomes de carbone, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un groupement alkyl aryle, où l’aryle est choisi dans le groupe des aromatiques ou des hétéroaromatiques, portant éventuellement au moins un substituant,
- un halogène choisi parmi F, Cl, Br, et I,
- un groupement silyle -SiRaRbRc , -RaSiR RcRd, -RaOSiRbRcRd,
- un groupement -ORa, -NHRa, -NRaR , -SRa, -CF3, -N02, -RaOR , -RaNHR , -RaNR Rc, - RaSRb dans lesquels Ra, R , Rc et Rd identiques ou différents représentent des atomes H, Cl, des groupements alkyles, alcényles, alcynyles linéaires ou ramifiés, cycloalkyles, cycloalcényles, aryles, notamment phényles, ou hétérocycliques aromatiques ou non aromatiques, de 1 à 18 atomes de carbone, portant éventuellement au moins un substituant, où lesdits substituants sont choisis parmi :
- les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques
- les halogènes F, Cl, Br et I,
- OH n est un entier de 1 à 3,
Ri et R2 sont des groupements identiques ou différents, choisis parmi : - les groupements alkyles de 1 à 18 atomes de carbone, linéaires, ramifiés ou cycliques, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique, - les groupements arylalkyles, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupes
OR3 identiques ou différents, dans lesquels R3 est un groupe alkyle de 1 à 18 atomes de carbone, linéaire, ramifié ou cyclique, les deux groupements R^ et R2 pouvant éventuellement être reliés pour former ensemble un cycle, dans lequel R^ et R2 sont choisis pour permettre un encombrement stérique vis-à-vis de la fonction amine équivalent à celui du diisopnopylaminoborane (DIPOB) de formule BH2- N(iPr)2.
11. Composé selon la revendication 10, dans lequel f¾ et R2 sont des groupements isopropyle et présente la formule (II) suivante : m dans laquelle R et n ont les significations indiquées dans la revendication 10.
12. Composé de formule (I) selon la revendication 10 répondant à l’une des formules suivantes :
13. Utilisation d’un aminoborane de formule BH2-NRI R2 pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un alcynylaminoborane selon l’une quelconque des revendications 1 à
9.
14. Utilisation des composés de formule (I) selon l’une des revendications 10 à 12 comme composés intermédiaires de réaction, en particulier pour des synthèses multiétapes ou de couplage, de préférence pour les réactions de Suzuki, Chan-Lam-Evans et Petasis.
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