Réaction organique

[invite21df7b75]

Bonjour, j'ai une petite question. On me demande de trouver le mécanisme (ou du moins la réaction) pour passer du composé 8 au composé 2. Le palladium peut faire penser à une hydrogénation mais il n'y a pas de dihydrogène et je ne vois pas comment peut agir le carbonate ? De même le réactif suivant peut faire penser à une réaction de Wittig sur un alcool que le DMSO aurait pu oxyder mais bon je ne vois pas comment former un alcool ici... Fin bref je ne vois pas trop quelle suite de réaction serait plausible si quelqu'un pouvait m'éclairer ...
-----

[vpharmaco]

Un alcène + un halogénoaryl + du Pd + la formation d'une liaison C-C... : un couplage de Heck ?
Il semblerait ici qu'il soit accompagné de l'isomérisation de l'alcène à surement lieu lors de l'élimination (voir diapo 2 http://www.massey.ac.nz/~gjrowlan/stereo2/lecture12.pdf )

[invite21df7b75]

Merci de la piste ! Je n'avais jamais entendu parler de cette réaction, elle n'est peu-être plus au programme de prépa...
Bonne journée

[inviteff6b9d53]

Bonjour,

C'est en effet un couplage de Heck, je n'avais cependant jamais vu l'utilisation de DMSO comme solvant pour la manip... Vu les conditions, cette réaction ne doit pas être facile.
Tristanjct, sais-tu à quoi servent le carbonate d'argent et la diméthylphénylphosphine qui sont utilisés, en plus du pré-catalyseur au palladium ? Puisque je suppose que si on te demande ce qu'est cette réaction, tu dois être capable d'identifier le rôle de chaque réactif ! (Je peux cependant me tromper, n'ayant pas fait prépa, je ne sais pas trop comment on y enseigne la chimie organique...)

Je me permet de rajouter que l'isomérisation doit forcément avoir lieu pour ce couplage, en effet, le bras CH₂CN remplace l'hydrogène qui serait normalement éliminé afin de former une double-liaison conjuguée au cycle aromatique, qui s'isomériserait elle-aussi pour donner un indole beaucoup plus stable. C'est d'ailleurs un problème de la réaction de Heck, selon le substrat, l'isomérisation peut être assez inattendue de prime abord, comme le montre l'exemple de vpharmaco.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite21df7b75]

Merci des précisions ! Par contre non je ne comprends pas le rôle du carbonate et de Me2PPh... La question est d'expliquer globalement la réaction (étant donné que c'est hors-programme, j'imagine qu'il n'est pas nécessaire de détailler le mécanisme mais au moins d'expliquer le rôle des réactifs oui...). Je ne suis moi-même pas en prépa mais je suis le programme avec des livres dédiés pour préparer un concours.

[inviteff6b9d53]

Alors, pour faire simple, la réaction de Heck met en jeu un partenaire halogéné et un partenaire insaturé. La réaction se décompose en au moins 5 étapes élémentaires qui sont :
1) Une addition oxydante de R-X sur le palladium pour former R-[Pd]-X
2) Une coordination de la double-liaison qui réagira sur le palladium
3) Une insertion 1,2 qui va conduire à un intermédiaire palladé
4) Une bêta élimination qui permet de régénérer le catalyseur
5) Une décoordination qui permet de libérer le catalyseur.

Pour réaliser l'étape d'addition oxydante, le palladium doit ici être au degré 0. La phosphine sert de réducteur, et par un mécanisme assez compliqué, on arrive au catalyseur actif Pd(PMe₂Ph)_n.
Cette phosphine permet de stabiliser un palladium au degré d'oxydation 0.
Quant au rôle du carbonate, on utilise habituellement une base dans les réactions de Heck afin de favoriser l'élimination réductrice. C'est souvent du carbonate de césium, une amine tertiaire ou même du bicarbonate dans certains cas. Ici, nous avons cependant un carbonate d'argent qui a 2 rôles :
1) Favoriser l'élimination réductrice comme je l'ai évoqué
2) Favoriser l'étape de coordination et d'insertion 1,2. En effet, le cation Ag⁺ va réagir avec l'intermédiaire R-[Pd]-X pour former une espèce beaucoup plus réactive, qui est R-[Pd]⁺, ainsi qu'un précipité d'AgBr. l'intermédiaire palladé cationique est bien plus réactif que l'intermédiaire neutre, ce qui augmente considérablement la vitesse de l'insertion 1,2.

Enfin, le DMSO, solvant dipolaire et aprotique favorise la formation de l'intermédiaire cationique par sa polarité.

Petit bonus : habituellement, la triphénylphosphine (PPh3) est utilisée, cependant, ici, une phosphine dont le doublet sur le phosphore est + disponible est utilisée. Ce fait, en plus du fait qu'on utilise un sel d'argent et un solvant dipolaire comme le DMSO me fait penser que la réaction est très difficile. (Cela ne m'étonnerait d'ailleurs pas que la réaction soit chauffée...)

Si tu as des questions là-dessus, n'hésite pas, je ne sais pas si tu as pu tout saisir.

[invite21df7b75]

Je pense avoir compris le cycle catalytique organométallique mais je ne comprends pas pourquoi le carbonate favoriserait l'élimination réductrice (et par élimination réductrice vous parlez de la béta-élimination ?)

[inviteff6b9d53]

J'ai oublié une 6è étape, qui est l'élimination réductrice qui s'écrit généralement H-[Pd]-Br => [Pd] + HBr (je simplifie les notations exprès.). Et c'est ce HBr qui est capté par la base. S'il ne l'est pas, il se recoordine au palladium qui ne joue plus son rôle catalytique, et tu te retrouves alors avec 5% de rendement... La base sert, pour faire simple, à régénérer le catalyseur au degré 0 pour qu'il soit réengagé dans le cycle catalytique, en piégeant le HBr qui se libère. Dans cet exemple particulier, on forme du bicarbonate d'argent AgHCO3.

[invite21df7b75]

Ah très bien je comprends mieux, merci beaucoup pour votre aide !

[inviteff6b9d53]

De rien ! Et ne t'inquiète pas s'il te manque des notions pour comprendre cette réaction : elle est relativement récente (récompensée par un prix Nobel en 2010) et met en jeu des notions qui ne découlent pas directement de la chimie organique "classique", ces réactions sont d'ailleurs classées dans la grande famille des réactions organométalliques.