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Synthese asymetrique par voie electrochimique
Tetrahedron Letters No. 15, pp 1105 - 1108. OPergamon Press Ltd. 1979. Printed in Great Britain.
0040-4059/79/0522-1105$02.00/O
SYNTHESE ASYMETRIQUE PAR VOIE ELECTROCHIMIQUE
Rdduction du dibromo-1,l diphsnyl-2,2 cyclopropane
R. HAZARD, S. JAOUANNET et A. TALLEC
Laboratoire d'Electrochimie - Universite de Rennes - Campus de Beaulieu - 35042 RENNES France.
The presence at the mercury cathode of tiny amounts of strongly adsorbed inductors such as strychnin, emetin or yohimbin, leads, after electrochemicalhalogen abstraction at the sp3 prochiral carbon of the title compound, to a notably optically active product.
La 1ittGrature de ces dernikes an&es rapporte de nombreux essais de synthlse asymetrique par reduction Blectrochimique,en prssence d'un alcaloide jouant le r61e d'inducteur (I*). Celui-ci peut :
- soit constituer l'electrolyte-support(1,2) - soit, lorsqu'il est fortement adsorb6 sur cathode de mercure, ttre utilis6 en faible concentration (3-6). Jusqu'l prgsent, ces techniques n'ont BtZ appliquees qu'l des composLs dans lesquels le carbone prochiral est hybrids sp2 : d&i&s
6thylgniques (3), cltones (1,4,5),
oximes (6) ou azomgthines (2). 11 nous a paru intsressant de rechercher si la seconde m6thode pouvait gtre 6tendue 1 des substrats dont le carbone prochiral est hybrids sp3. Les d6rivCs halog6nCs devraient bien se prfter B ce type d'6tude car des interactions, U /3~&7hi favorables 1 l'induction asymetrique, ont dLjl LtL mises en Qvidence entre ces composes et des cations ammonium quaternaires, lors de rLductions polarographiques (7,8). Notre choix s'est port6 sur des substrats connus grgce aux travaux de WALBORSRY et al (9) et dont certains ont don&
lieu 1 des etudes Electrochimiques (10,ll) ; nous rapportons, dans la
pr6sente note, les rlsultats relatifs au dibromo-1,l diphgnyl-2,2 cyclopropane 1, rgductible a 2e en bromo-I diphkryl-2,2 cyclopropane 2.
-1
1 S(+) 1105
2 R(-)
1106
No. 13
CONDITIONS
EXPERIMENTALES En raison de la trgs faible
tions sont effect&es
dans un melange
solubilitd
du substrat
d'Electrolyte-support
dans l'eau, toutes
aqueux et d'6thanol
les rbduc-
en proportions
1:3. Nous n'avons systgmatiques duits
1'6mbtine,
sous forme d'iodure
r6sultats
tri?s voisins
conduisent
tests que des inducteurs la yohimbine,
trss adsorbds
la strychnine
(5). Nous avons par ailleurs
de ceux de la strychnine
qu'8 des rendements
optiques
(4), et retenu pour les Etudes
et les ions msthylstrychninium, remarqu6
que la brucine
tandis que la narcotine
tr5.s faibles,
quelles
intro-
donne des
et la spart6ine
ne
que soient les conditions
expgrimentales. En polarographie,
les concentrations -5 CI = 2.10 M.
5.10-4M
; inducteur
PELTIER
(12). La concentration
cathode
de mercure
Les reductions
prgparatives
utilisdes
sont effect&es
en inducteur
sont les suivantes
dans la cellule
est CI = 10m4M
est n = 90 tours.mn -' et la temp&rature
sur 0,18 g de compose 1, F = 152°C (13), dissous
dans
: substrat cs
I
par MOINET
et
d&rite
; la vitesse d'agitation
de la
est de 22°C. Chaque essai Porte
150 cm3 de m6lange
hydroalcoolique
effect&e ?i potentiel contro'l&, consomme deux moles d'slec(c S = 3,4.10m3M). L'6lectrolyse, trons par mole de substrat et conduit au produit 2 C,5H13Br, analys6, F (racemique) = 85'C]. 1 La determination de pour le m6lange d'isomeres obtenu s'effectue a partir
PI;”
de la diffQrence
a des pouvoirs
avant r6duction
nous tentons
littsrature,
actuellement
B l'aide d'une corrglation
le pouvoir
rotatoire
spkifique
+ 70' pour le melange optique
ETUDES
ps
mesur~s
(les angles CL sont mesur6s
est alors 2 2'). Les caractsristiques
dant,
-
rotatoires
sur la solution
des 6nantiomPres d'en r6aliser
de type BREWSTER de l'isomlre
purs n'6tant les syntheses
(14), estimer
univoques.
dans la
On peut cepen-
B [u]i2 = + 280' au maximum
correspondrait
une valeur
B une puret6
de p]i'
=
(ou rendement)
3 25%.
POLAROGRAPHIQUES de demi-vague
Tableau ____-_-_-I
sont indiqu6s
dans le tableau
: E,,2 (V ECS) du dibromo-l,l
Electrolyte-support
diphgnyl-2,2
I. cyclopropane
Inducteur -
aqueux
Strychnine
Em&tine
Yohimbine
Mgthylstrychninium
Britton-Robinson pH pH pH pH
= = = =
4 6 a 10
Tampon acdtique 0.5 M (pH = 4.7) Ac6tate d'ammonium 0,5 M I_.., *\ Tampon
aprss et sur co];'
pas signal6es
S ; dans ces conditions,
obtenu en fin d'6lectrolyse
Les potentiels
Tampon
d'6lectrolyse,
; l'incertitude
1 f 2.10M3 degr6 prss
ammoniacal 0,5 M (pH = 9,7)
-
1,46 I,46 I,46 I,46
-
I,25 I,26 I,42 I,45
-
1,05 I,10 I,28 I,41
-
1,34 I,40 I,45 I,45
-
I,27 I,27 I,27 I,27
-
- I,24
- 1,07
- I,36
- 1,27
- I,35
- I,22
- I,08
- I,34
- I,24
- I,35
- I,30
- I,17
- I,34
- I,25
No. 13
1107
En l'absence d'inducteur _______-___--__-________)
on observe,
dont le E1,2 est indgpendant plus facile lorsque
provoque
du pH. Pour les autres
etant plus efficace
- la pr6sence mais ne modifie qu'en milieu
que la yohimbine ammonium
pratiquement
et l'inducteur
ELECTROLYSES
n'exerce
ne s'observe
Les resultats de travail
influence
obtenus
en tampons
ET, sont rassembl6s
du melange
Electrolyte-support
le serait
et de la strychnine
Enfin,
il faut remarquer
1 l'dlectrode
acdtique
acdtique
ET (V ECS)
0,5 M
(ICH; ou IH?.
ammoniacal
0,5 M
Signalons que soient L'emetine
lorsque
11
essentiel-
pour differentes
preparatives
; pouvoir rotatoire specifique
obtenus.
Strychnine
EmGtine
Yohimbine
R. Lorsque
- I,30
- 34,3O
- ao,40
- 45,0°
- 80,40
- I,50
- 62,1a
- al,40
1,lO
I I
- al,40 - 77,1°
- 1,30
- 25,7'
- al,40
- I,40
- 39,6'
- 78,2Q
- I,50
- 46,O'
que l'ion mdthylstrychninium les conditions
opEratoires.
et la strychnine
conduisent
l'inducteur
pas du potentiel
les reductions
[&'
- 85,6"
I
- I,20
est l'smetine,
de travail,
sont effect&es
valeurs
II.
- I,40
I -
pratiquement
le
sous forme moleculaire.
et ammoniacal,
dans le tableau
des enantiomeres
- 1,20
figuration
entre
soient adsorbees
Cal;'
nul quelles
est indd-
1'Bmetine
que pour pH 6 8), elle-
sous forme cationique
tandis que la yohimbine
:
propre.
et la strychnine
: Rdsultats des electrolyses
Tableau II -____-----
Tampon
est
PREPARATIVES
du potentiel
Tampon
1 2e
6).
d'interactions
existe
1'6metine
anodiques
acide,
l'effet de l'dmetine
aucune
l'existence
celui-ci
ammoniacal
sous forme protonde
pour pH4
nettement
en milieu
pas celui des ions methylstrychninium.
lorsque
semble done qu'en milieu lement
(influence
confirment
du substrat
l'effet des ions mdthylstrychninium
il est plus marqu6
renforce
la rdduction
des ions ammonium.
(dont l'influence
armnoniacal la yohimbine Ces resultats
substrat
inducteurs,
pour pH + 4, une vague
Cependant,
du E1,2 vers les potentiels
ou acdtique,
que la strychnine
d'ions
contient
un ddplacement
- en tampons Britton-Robinson
mZme plus efficace
du milieu.
l'electrolyte-support
L'addition d'inducteur ____--------_~~---~~--
pendant
en tampon Britton-Robinson
de l'acidite
conduit
1 un rendement
prBf&rentiellement la puret6
optique
optique
2 l'dnantiom~re du produit
ni du pH de l'electrolyte-support.
en pr6sence
de strychnine,
pratiquemeni
de con-
form6 ne depend Par contre,
pour un pH donn6
le rende-
No. 13
ment optique est meilleur lorsque le potentiel est plus nCgatif ; 1 potentiel donnd, il est plus dleve en tampon acdtique qu'en tampon ammoniacal. Avec la yohimbine, on obtient pr6fcrentiellement1'Bnantiomsre S, mais seulement lorsque l'electrolyse est r&alisle en tampon ac6tique ; le rendement optique est alors sensiblement independant du potentiel de travail. Au vu de ces r6sultats et compte tenu de 1'6tude polarographique, il apparart que l'induction asymetrique ne puisse ctre observse, dans le cas actuel, que si l'inducteur est adsorb4 sous forme protonde. Un argument supplementairenous est fourni par l'expcrience suivante : le pouvoir rotatoire sp&ifique du mdlange obtenu est seulement de - 4,2" lorsque la rsduction est effect&e P - I,40 V ECS, en presence de strychnine, dans un milieu de pli= 10 ne contenant pas d'ions ammonium.
BIBLIOGRAPHIE
1 - L. HORNER et D. DEGNER, Electrochim. Acta, 2,
611 (1974).
2 - L. HORNER et D.H. SKALETZ, Annalen, 1365 (1977). 3 - R.N. GOURLEY, J. GRIMSHAW et P.G. MILLAR, J. Chem. Sot. (C), 2318 (1970). 4 - M. JUBAULT, E. RAOULT et D. PELTIER, Electrochim. Acta, 2,
865 (1974).
5 - J. KOPILOV, E. KARIV et L.L. MILLER, J. Amer. Chem. Sot., 99, 3450 (1977). 6 - M. JUBAULT, E. RAOULT, J. ARMAND et L. BOULARES, Chem. Comm., 250 (1977). 7 - S.G. MAIRANOVSKY, Elektrokhimiya,g, 424 (1972). 8 - K.P. BUTIN, Doklady Akad. Nauk SSSR, 4, 878 (1973). 9 - H.M. WALBORSKY, L. BARASH, A.E. YOUNG et F.J. IMPASTATO, J. Amer. Chem. Sot., 3, (1961).
2517
10 - J.L. WEBB, C.K. MANN et H.M. WALBORSKY, J. Amer. Chem. Sot., 92, 2042 (1970). II - R. ANNINO, R.E. ERICKSON, J. MICHALOVIC et B. MC KAY, J. Amer. Chem. Sot., g,
4424(19661
12 - C. MOINET et D. PELTIER, Bull. Sot. chim. Fr., 635 (1969). 13 - Org. Synth., 2,
32 (1977).
14 - J.H. BREWSTER, Topics in Stereochemistry,Ed. N.L. ALLINGER et E.L. ELIEL, Interscience Publ., New-York, Vol. 2, p.1 (1967).
(Received in France 12 January 1979)
0040-4059/79/0522-1105$02.00/O
SYNTHESE ASYMETRIQUE PAR VOIE ELECTROCHIMIQUE
Rdduction du dibromo-1,l diphsnyl-2,2 cyclopropane
R. HAZARD, S. JAOUANNET et A. TALLEC
Laboratoire d'Electrochimie - Universite de Rennes - Campus de Beaulieu - 35042 RENNES France.
The presence at the mercury cathode of tiny amounts of strongly adsorbed inductors such as strychnin, emetin or yohimbin, leads, after electrochemicalhalogen abstraction at the sp3 prochiral carbon of the title compound, to a notably optically active product.
La 1ittGrature de ces dernikes an&es rapporte de nombreux essais de synthlse asymetrique par reduction Blectrochimique,en prssence d'un alcaloide jouant le r61e d'inducteur (I*). Celui-ci peut :
- soit constituer l'electrolyte-support(1,2) - soit, lorsqu'il est fortement adsorb6 sur cathode de mercure, ttre utilis6 en faible concentration (3-6). Jusqu'l prgsent, ces techniques n'ont BtZ appliquees qu'l des composLs dans lesquels le carbone prochiral est hybrids sp2 : d&i&s
6thylgniques (3), cltones (1,4,5),
oximes (6) ou azomgthines (2). 11 nous a paru intsressant de rechercher si la seconde m6thode pouvait gtre 6tendue 1 des substrats dont le carbone prochiral est hybrids sp3. Les d6rivCs halog6nCs devraient bien se prfter B ce type d'6tude car des interactions, U /3~&7hi favorables 1 l'induction asymetrique, ont dLjl LtL mises en Qvidence entre ces composes et des cations ammonium quaternaires, lors de rLductions polarographiques (7,8). Notre choix s'est port6 sur des substrats connus grgce aux travaux de WALBORSRY et al (9) et dont certains ont don&
lieu 1 des etudes Electrochimiques (10,ll) ; nous rapportons, dans la
pr6sente note, les rlsultats relatifs au dibromo-1,l diphgnyl-2,2 cyclopropane 1, rgductible a 2e en bromo-I diphkryl-2,2 cyclopropane 2.
-1
1 S(+) 1105
2 R(-)
1106
No. 13
CONDITIONS
EXPERIMENTALES En raison de la trgs faible
tions sont effect&es
dans un melange
solubilitd
du substrat
d'Electrolyte-support
dans l'eau, toutes
aqueux et d'6thanol
les rbduc-
en proportions
1:3. Nous n'avons systgmatiques duits
1'6mbtine,
sous forme d'iodure
r6sultats
tri?s voisins
conduisent
tests que des inducteurs la yohimbine,
trss adsorbds
la strychnine
(5). Nous avons par ailleurs
de ceux de la strychnine
qu'8 des rendements
optiques
(4), et retenu pour les Etudes
et les ions msthylstrychninium, remarqu6
que la brucine
tandis que la narcotine
tr5.s faibles,
quelles
intro-
donne des
et la spart6ine
ne
que soient les conditions
expgrimentales. En polarographie,
les concentrations -5 CI = 2.10 M.
5.10-4M
; inducteur
PELTIER
(12). La concentration
cathode
de mercure
Les reductions
prgparatives
utilisdes
sont effect&es
en inducteur
sont les suivantes
dans la cellule
est CI = 10m4M
est n = 90 tours.mn -' et la temp&rature
sur 0,18 g de compose 1, F = 152°C (13), dissous
dans
: substrat cs
I
par MOINET
et
d&rite
; la vitesse d'agitation
de la
est de 22°C. Chaque essai Porte
150 cm3 de m6lange
hydroalcoolique
effect&e ?i potentiel contro'l&, consomme deux moles d'slec(c S = 3,4.10m3M). L'6lectrolyse, trons par mole de substrat et conduit au produit 2 C,5H13Br, analys6, F (racemique) = 85'C]. 1 La determination de pour le m6lange d'isomeres obtenu s'effectue a partir
PI;”
de la diffQrence
a des pouvoirs
avant r6duction
nous tentons
littsrature,
actuellement
B l'aide d'une corrglation
le pouvoir
rotatoire
spkifique
+ 70' pour le melange optique
ETUDES
ps
mesur~s
(les angles CL sont mesur6s
est alors 2 2'). Les caractsristiques
dant,
-
rotatoires
sur la solution
des 6nantiomPres d'en r6aliser
de type BREWSTER de l'isomlre
purs n'6tant les syntheses
(14), estimer
univoques.
dans la
On peut cepen-
B [u]i2 = + 280' au maximum
correspondrait
une valeur
B une puret6
de p]i'
=
(ou rendement)
3 25%.
POLAROGRAPHIQUES de demi-vague
Tableau ____-_-_-I
sont indiqu6s
dans le tableau
: E,,2 (V ECS) du dibromo-l,l
Electrolyte-support
diphgnyl-2,2
I. cyclopropane
Inducteur -
aqueux
Strychnine
Em&tine
Yohimbine
Mgthylstrychninium
Britton-Robinson pH pH pH pH
= = = =
4 6 a 10
Tampon acdtique 0.5 M (pH = 4.7) Ac6tate d'ammonium 0,5 M I_.., *\ Tampon
aprss et sur co];'
pas signal6es
S ; dans ces conditions,
obtenu en fin d'6lectrolyse
Les potentiels
Tampon
d'6lectrolyse,
; l'incertitude
1 f 2.10M3 degr6 prss
ammoniacal 0,5 M (pH = 9,7)
-
1,46 I,46 I,46 I,46
-
I,25 I,26 I,42 I,45
-
1,05 I,10 I,28 I,41
-
1,34 I,40 I,45 I,45
-
I,27 I,27 I,27 I,27
-
- I,24
- 1,07
- I,36
- 1,27
- I,35
- I,22
- I,08
- I,34
- I,24
- I,35
- I,30
- I,17
- I,34
- I,25
No. 13
1107
En l'absence d'inducteur _______-___--__-________)
on observe,
dont le E1,2 est indgpendant plus facile lorsque
provoque
du pH. Pour les autres
etant plus efficace
- la pr6sence mais ne modifie qu'en milieu
que la yohimbine ammonium
pratiquement
et l'inducteur
ELECTROLYSES
n'exerce
ne s'observe
Les resultats de travail
influence
obtenus
en tampons
ET, sont rassembl6s
du melange
Electrolyte-support
le serait
et de la strychnine
Enfin,
il faut remarquer
1 l'dlectrode
acdtique
acdtique
ET (V ECS)
0,5 M
(ICH; ou IH?.
ammoniacal
0,5 M
Signalons que soient L'emetine
lorsque
11
essentiel-
pour differentes
preparatives
; pouvoir rotatoire specifique
obtenus.
Strychnine
EmGtine
Yohimbine
R. Lorsque
- I,30
- 34,3O
- ao,40
- 45,0°
- 80,40
- I,50
- 62,1a
- al,40
1,lO
I I
- al,40 - 77,1°
- 1,30
- 25,7'
- al,40
- I,40
- 39,6'
- 78,2Q
- I,50
- 46,O'
que l'ion mdthylstrychninium les conditions
opEratoires.
et la strychnine
conduisent
l'inducteur
pas du potentiel
les reductions
[&'
- 85,6"
I
- I,20
est l'smetine,
de travail,
sont effect&es
valeurs
II.
- I,40
I -
pratiquement
le
sous forme moleculaire.
et ammoniacal,
dans le tableau
des enantiomeres
- 1,20
figuration
entre
soient adsorbees
Cal;'
nul quelles
est indd-
1'Bmetine
que pour pH 6 8), elle-
sous forme cationique
tandis que la yohimbine
:
propre.
et la strychnine
: Rdsultats des electrolyses
Tableau II -____-----
Tampon
est
PREPARATIVES
du potentiel
Tampon
1 2e
6).
d'interactions
existe
1'6metine
anodiques
acide,
l'effet de l'dmetine
aucune
l'existence
celui-ci
ammoniacal
sous forme protonde
pour pH4
nettement
en milieu
pas celui des ions methylstrychninium.
lorsque
semble done qu'en milieu lement
(influence
confirment
du substrat
l'effet des ions mdthylstrychninium
il est plus marqu6
renforce
la rdduction
des ions ammonium.
(dont l'influence
armnoniacal la yohimbine Ces resultats
substrat
inducteurs,
pour pH + 4, une vague
Cependant,
du E1,2 vers les potentiels
ou acdtique,
que la strychnine
d'ions
contient
un ddplacement
- en tampons Britton-Robinson
mZme plus efficace
du milieu.
l'electrolyte-support
L'addition d'inducteur ____--------_~~---~~--
pendant
en tampon Britton-Robinson
de l'acidite
conduit
1 un rendement
prBf&rentiellement la puret6
optique
optique
2 l'dnantiom~re du produit
ni du pH de l'electrolyte-support.
en pr6sence
de strychnine,
pratiquemeni
de con-
form6 ne depend Par contre,
pour un pH donn6
le rende-
No. 13
ment optique est meilleur lorsque le potentiel est plus nCgatif ; 1 potentiel donnd, il est plus dleve en tampon acdtique qu'en tampon ammoniacal. Avec la yohimbine, on obtient pr6fcrentiellement1'Bnantiomsre S, mais seulement lorsque l'electrolyse est r&alisle en tampon ac6tique ; le rendement optique est alors sensiblement independant du potentiel de travail. Au vu de ces r6sultats et compte tenu de 1'6tude polarographique, il apparart que l'induction asymetrique ne puisse ctre observse, dans le cas actuel, que si l'inducteur est adsorb4 sous forme protonde. Un argument supplementairenous est fourni par l'expcrience suivante : le pouvoir rotatoire sp&ifique du mdlange obtenu est seulement de - 4,2" lorsque la rsduction est effect&e P - I,40 V ECS, en presence de strychnine, dans un milieu de pli= 10 ne contenant pas d'ions ammonium.
BIBLIOGRAPHIE
1 - L. HORNER et D. DEGNER, Electrochim. Acta, 2,
611 (1974).
2 - L. HORNER et D.H. SKALETZ, Annalen, 1365 (1977). 3 - R.N. GOURLEY, J. GRIMSHAW et P.G. MILLAR, J. Chem. Sot. (C), 2318 (1970). 4 - M. JUBAULT, E. RAOULT et D. PELTIER, Electrochim. Acta, 2,
865 (1974).
5 - J. KOPILOV, E. KARIV et L.L. MILLER, J. Amer. Chem. Sot., 99, 3450 (1977). 6 - M. JUBAULT, E. RAOULT, J. ARMAND et L. BOULARES, Chem. Comm., 250 (1977). 7 - S.G. MAIRANOVSKY, Elektrokhimiya,g, 424 (1972). 8 - K.P. BUTIN, Doklady Akad. Nauk SSSR, 4, 878 (1973). 9 - H.M. WALBORSKY, L. BARASH, A.E. YOUNG et F.J. IMPASTATO, J. Amer. Chem. Sot., 3, (1961).
2517
10 - J.L. WEBB, C.K. MANN et H.M. WALBORSKY, J. Amer. Chem. Sot., 92, 2042 (1970). II - R. ANNINO, R.E. ERICKSON, J. MICHALOVIC et B. MC KAY, J. Amer. Chem. Sot., g,
4424(19661
12 - C. MOINET et D. PELTIER, Bull. Sot. chim. Fr., 635 (1969). 13 - Org. Synth., 2,
32 (1977).
14 - J.H. BREWSTER, Topics in Stereochemistry,Ed. N.L. ALLINGER et E.L. ELIEL, Interscience Publ., New-York, Vol. 2, p.1 (1967).
(Received in France 12 January 1979)