Brevet FR2833957A1 — publié le 20030627

La présente invention concerne des composés (aryl)- (amino) boranes, ainsi qu'un procédé pour leur préparation. Les acides et esters arylboroniques sont généralement préparés par borylation de dérivés organomagnésiens ou lithiens aromatiques. Ces méthodes sont coûteuses, nécessitent des conditions particulières et ne sont pas générales, ce qui les rend assez peu attractives. Ils ont également été préparés par réaction de composés tétraalkoxydibore avec des dérivés aromatiques bromés ou iodés en présence de catalyseurs au palladium (T. Ishiyama et al., J. Org. Chem., 1995,60, 7508). Cette méthode ne fait pas intervenir d'organomagnésiens ou lithiens, mais la préparation des composés tétraalkoxydibore nécessite l'utilisation de sodium ou de potassium métallique fondu à haute température dans des solvants hautement inflammables, ce qui rend la méthode dangereuse. Le pinacolborane peut réagir avec des dérivés aromatiques bromés ou iodés en présence de catalyseurs au palladium pour donner des esters arylboroniques du pinacol (M. Murata et al., J. Org. Chem., 1997,62, 6458). Cependant, le pinacolborane, préparé à partir du complexe boranediméthylsulfure (MezS. BH3), est un produit volatile, utilisé en excès et peu réactif. Les esters boroniques obtenus sont très stables et ne permettent pas une refonctionnalisation aisée autour de l'atome de bore. Le but de la présente invention est de proposer des boranes utilisables notamment dans une réaction de couplage, c'est-à-dire une réaction de borylation de divers dérivés, qui peuvent être préparés par un procédé simple, qui présentent une stabilité suffisante pour être stockés, et qui peuvent être refonctionnalisés aisément. C'est pourquoi la présente invention a pour objet des composés aminoboranes ainsi qu'un procédé pour les préparer. Les composés de la présente invention répondent à la formule A-BH-NRR dans laquelle RI et R2 sont des groupes identiques ou différents choisis parmi les groupes alkyles linéaires, ramifiés ou cycliques, et A représente : a) un groupe aromatique éventuellement polycondensé, portant éventuellement au moins un substituant b) un groupe hétéroaromatique éventuellement polycondensé, portant éventuellement au moins un substituant c) un groupe choisi parmi les groupes vinyles, diényles, polyényles et alcynyles, portant éventuellement au moins un substituant lesdits substituants éventuels des groupes définis en a), b) et c) étant choisis parmi les alkyles, les alkoxy, les amino, les dialkylamino, les halogènes, les groupements électroattracteurs, les groupements aldéhydes, les groupements cétones protégés sous forme d'acétal ou de thioacétal, les groupements trialkylsilyle et les groupements dialkoxyboryle. Les substituants R1 et R2 sont choisis indépendamment l'un de l'autre de préférence parmi les alkyles linéaires ayant de 2 à 20 atomes de carbone, les alkyles ramifiés ayant de 3 à 20 atomes de carbone, les cycloalkyles ayant de 3 à 20 atomes de carbone. A titre d'exemple, on peut citer l'isopropyle, le cyclohexyle, l'a-méthylbenzyle. Les substituants R et R peuvent être des groupes chiraux. Comme exemple de substituant A, on peut citer en particulier le phényle, le tolyle et le méthoxyphényle. Les composés de la présente invention peuvent être préparés par un procédé en deux étapes, dans lequel : * Au cours de la première étape, on prépare un complexe amine-borane RNH. BH3, puis on le transforme en aminoborane RFNBHz par chauffage. * Au cours de la deuxième étape, on fait réagir l'aminoborane RRNBHz avec un composé A-X dans lequel X est un groupe partant, en présence d'une quantité catalytique d'un complexe d'un métal de transition et d'une base, dans un solvant organique aprotique ou une amine puis on élimine le solvant et les réactifs excédentaires. De préférence, le solvant a un point d'ébullition entre 500C et 250 C. Le groupe partant X peut être par exemple un atome d'halogène, ou un groupement triflate, tosylate, mésylate, diazonium ou phosphate. Dans un premier mode de réalisation, pour préparer le complexe amine-borane lors de la première étape, on fait réagir sous atmosphère inerte, une amine RRNH avec une source de borane dans un solvant aprotique polaire à une température inférieure à 50 C, puis on élimine le solvant sous vide. La source de borane peut être un complexe commercial tel que Me2S. BH3 ou THF. BHs. La durée de la réaction est au moins égale à 2 heures. Le solvant aprotique polaire utilisé dans cette étape est choisi de préférence parmi les éthers. On peut citer en particulier le THF, le dioxane, le DME ou diglyme, et le tertiobutylméthyléther (TBDME). Dans un deuxième mode de réalisation, le complexe amineborane peut être préparé au cours de la première étape par réaction du chlorhydrate de l'amine RRNH, HCl avec NaBH4 ou KBH4 dans un solvant approprié tel que le THF ou un mélange éther/eau, selon un procédé décrit par Polivka et al. (Coll. Czech. Chem. Commun., 1969,34, 3009). Le complexe amineborane R1RzNH. BH3 est ensuite isolé par filtration et élimination du solvant sous vide. Dans les deux cas, l'aminoborane RRNBHs est ensuite obtenu par chauffage du complexe amine-borane, suivi d'une distillation. Le chauffage est effectué à une température qui dépend de la nature des groupements R1 et R2. Elle est de 1300C pour R = R = isopropyle. L'aminoborane pur obtenu après distillation peut être stocké sous atmosphère inerte d'azote ou d'argon. Le solvant organique de la deuxième étape est choisi de préférence parmi les carbures aromatiques, les amines et les éthers. On peut citer en particulier le dioxane, le THF, le toluène et le xylène. La base introduite dans le milieu réactionnel lors de la deuxième étape du procédé est choisie parmi les trialkylamines cycliques ou linéaires, les amines secondaires cycliques ou linéaires, les amines aromatiques du type pyridine ou quinoléine. Le complexe d'un métal de transition est de préférence un composé de palladium stabilisé par un ligand. Le composé de palladium peut être choisi parmi PdCl2, le diacétylacétonate de palladium Pd (acac) 2, l'acétate de palladium Pd (OAc) 2, le cyanure de palladium Pd (CN) 2, le chlorure d'allylpalladium (CH2=CHCH2PdCl) 2. Le ligand peut être une phosphine, choisie par exemple parmi la triphénylphosphine PPh3, le triphénylphosphinetrisulfonate de sodium TPPTS. Le ligand peut en outre être un arsine tel que par exemple le triphénylarsine, un nitrile aromatique ou non choisi par exemple parmi l'acétonitrile ou le benzonitrile, un isonitrile choisi par exemple parmi l'isonitrile de méthyle ou l'isonitrile de tertiobutyle, une imine aromatique ou hétéroaromatique telle que par exemple la Nméthylbenzylimine, ou un imidazo-2-ylidène tel que par exemple le N, N'-dibenzylimidazo-2-ylidène. Un composé selon la présente invention peut être utilisé comme réactif pour diverses réactions, et notamment pour des couplages de Suzuki-Miyaura. Quelques réactions particulières sont illustrées ciaprès à titre d'exemple par un schéma réactionnel, donné dans chacun des cas pour un composé aminoborane dans lequel R1 = 2 RI = iPr et A est un groupe phényle portant un substituant Z. La réaction d'un composé selon l'invention avec une dihydroxyéthylamine permet d'obtenir un arylboratrane, selon le schéma réactionnel suivant : La réaction d'un composé selon l'invention avec le 2,2dimethylpropane-l, 4-diol permet d'obtenir un un 2-aryl-5,5dimethyl-1, 3,2-dioxaborinane, selon le schéma réactionnel suivant : La réaction d'un composé selon l'invention avec du méthanol en excès permet d'obtenir un aryldiméthoxyborane qui peut ensuite être hydrolysé en acide arylboronique, selon le schéma réactionnel suivant : La réaction d'un composé selon l'invention avec un composé A-X en présence d'un catalyseur de Pd (0) et d'une base permet d'obtenir un composé (B, B-diaryl) aminoborane, selon le schéma réactionnel suivant : la réaction d'un composé selon l'invention avec un composé A-Z en présence d'un catalyseur de Pd (0), d'une base et d'eau permet d'obtenir un composé Ar-Ar, selon le schéma réactionnel suivant : La présente invention est décrite ci-après plus en détail, à l'aide d'exemples auxquels elle n'est toutefois pas limitée. Exemple 1 Préparation de (p-tolyl) (diisopropylamino) borane Préparation du complexe diisoprolymamine-borane Dans un Schlenk de 250 ml préalablement séché sous argon, on introduit sous agitation 50 ml (357 mmol) de diisopropylamine fraîchement distillée sur hydrure de calcium et 50 ml de THF anhydre. On refroidit le mélange réactionnel à-78 C à l'aide d'un bain froid éthanol/azote liquide et on instille 36,5 ml du complexe commercial BH3. SMe2 9,77M (357 mmol). On laisse remonter en 2h la température du milieu réactionnel jusqu'à l'ambiante. On évapore ensuite le THF à la pompe à palette sous un vide de 0,01 mmHg et l'on obtient 41 g du complexe diisopropylamine-borane sous la forme d'un liquide de consistance sirupeuse. Les caractéristiques spectroscopies du composés sont données ci-après. RMN H (CDC13) : 1, 25 (q, 3H, lJBH=97Hz, BHs) 1, 26 (d, 6H, 3JHH=2, 6Hz, Chus) 1, 29 (d, 6H, 3JHH=2, 6Hz, CH3) 3, 10 (dhept, 2H, 3JHH=2, 6Hz, CH) 3, 45 (m, 1H, NH) RMN 11B (CDC13, Sppm/EtzO. BF3) :-21, 4 (q, lJBH=97Hz, EHa) RMN 13C (CDC13, Sppm/TMS) 19, 4 (s, 2C, CH3) 21, 4 (s, 2 C,, ÇH3) 52, 5 (s, 2C, CH) Spectrométrie de masse : calculée pour CHN"]' : 114, 1454 trouvée (i. e.) : 114,1432 Préparation du diisopropylaminoborane : A l'aide d'un bain de sable, un Schlenk de 250 ml contenant 41g (356,5 mmol) du complexe diisopropylamineborane pur et surmonté d'une colonne à distillée munie d'un thermomètre rodé et connectée à un ballon récepteur ainsi qu'à un bulleur est porté à 1600C (température du sable). Un dégagement régulier de dihydrogène se produit et se maintient au cours de la montée en température. La température de distillation du diisopropylaminoborane en tête de colonne est de 91-93 C. Le diisopropylaminoborane distille sous la forme d'un liquide incolore. On récupère 36g (318,5 mmol) de composé, correspondant à un rendement de 89%. Caractéristiques spectroscopiques : RMN H (CDC13) : 1, 3 (d, 12H, 3JHH=6, 7 Hz, Chus) 3, 4 (hept, 2H, 3JHH=6, 7 Hz, CH) 5, 0 (q, 2H, 1JBH=125, 9 Hz, BHz) RMN 11B (CDCl3) : 35,4 (t, lJBH=126 Hz, BH2) RMN 13C (CDC13) 23,8 (s, 4C, CH3) 51,1 (s, 2C, CH) Infra-rouge 2488 et 2460 cm' (VBH) Spectrométrie de masse : calculée pour CgHigNB]' : 113,1376 trouvée (i. e.) : 113,1371 Préparation du (p-tolyl) (diisopropylamino) borane Dans un schlenk de 250 ml préalablement séché sous argon on a introduit 0,343 g (0,49 mmol) de catalyseur au palladium (Ph3P) 2PdCl2, 2,129 g (9,8 mmol) de p-iodotoluène, 6,8 ml (49 mmol) de triéthylamine, 30 ml de dioxane et 3 ml (19,5 mmol) de diisopropylaminoborane. Le schlenk a ensuite été muni d'un réfrigérant connecté par le haut à un bulleur. Le mélange réactionnel a été mis sous agitation magnétique et chauffé à 70 C pendant 15 h. On a ensuite laissé le mélange réactionnel revenir sous argon à la température ambiante. Le solvant et les excès de réactifs ont été évaporés sous le vide d'une pompe à palette. Le résidu obtenu a été repris dans de l'éther anhydre, puis filtré sous argon sur Celite# 545 sèche. Le filtrat a été à nouveau évaporé et le résidu distillé au Kügel-Rohr (T=30-35 C) sous un vide de 0,01 mm Hg. On a isolé 1,694 g (Rdt = 85%) d'une huile incolore. Les caractéristiques spectroscopiques sont les suivantes : RMN1H (CDC13) 1, 22 (d, 6H, 3JHH=6, 6 Hz, CH3 iPr) 1, 38 (d, 6H, 3JHH=6, 6 Hz, CH3 iPr) 2, 44 (s, 3H, CH3 Tolyl) 3,45 (hept, 1H, 3JHH=6, 6 Hz, CH iPr) 4,33 (hept, 1H, 3JHH=6, 6 Hz, CH iPr) 7, 23 (d, 2H, 3JHH=7, 8 Hz, CH aryl) 7, 45 (d, 2H, 3JHH=7, 8 Hz, CH aryl) RMNC (CDCIs) 21, 9 (s, 1C, CH3 Tolyl) 22, 7 (s, 2C, CH3 iPr) 27, 6 (s, 2C, CH3 iPr) 45, 0 (s, 1C, CH iPr) 49, 7 (s, 1C, CH iPr) 128,8 (s, 2C, CH aryl) 133,6 (s, 2C, CH aryl) 137,8 (s, 1C, CZECHS aryl) RMNB (CDC13) 37,8 (d, 1JBH=80, 5 Hz, BH) Infra-rouge 2477 et 2443 cm (VBH) Spectrométrie de masse calculée pour C13H22BN] + : 203,18453 Trouvée (i. e.) : 203,1845 Exemple 2 On a préparé divers aryl (diisoprolymamino) boranes à partir de diisopropylamine-borane obtenu conformément au mode opératoire décrit dans l'exemple 1, selon le procédé suivant : \ Dans un schlenk de 250 ml préalablement séché sous argon on introduit 1 équivalent de catalyseur au palladium (Ph3P) 2PdCl2, 20 équivalents d'halogénure d'aryle, 100 équivalents de triéthylamine, 700 équivalents de dioxane et 40 équivalents de diisopropylaminoborane. Le schlenk est ensuite muni d'un réfrigérant connecté par le haut à un bulleur. Le mélange réactionnel est mis sous agitation magnétique et chauffé à 70 C pendant 15 h. On laisse ensuite le mélange réactionnel revenir sous argon à la température ambiante. Le solvant et les excès de réactifs sont évaporés sous le vide d'une pompe à palette. Le résidu obtenu est repris dans de l'éther anhydre puis filtré sous argon sur celtes 545 sèche. Le filtrat est à nouveau évaporé et le résidu est distillé au Kugel-Rohr sous le vide d'une pompe à palette. Le tableau suivant indique le produit obtenu à partir de divers halégénures, ainsi que le rendement du produit isolé. Halogénure X Arylaminoborane Rdt (isolé) d'aryle I #NlPr2 100% ##X ##B Br #H 75% I #NlPr2 85% ###X ###B Br #H 80% # # I #NlPr2 91% ##X Br ##B 73% #H # # I #NlPr2 94% ##X Br ##B 50% #H I #NlPr2 100% O###X O###B # Br # #H 93% # # O O # I # 86% Br #NlPr2 87% ##X ##B #H #NlPr2 S###X Br S###B 90% # #H X # # I 80% #NrPr2 25% ## Br ##B #H # # #NlPr2 #X I #B 99% S S #H #NlPr2 Me2N###X I Me2N###B 95% #H Revendications 1. Composé répondant à la formule A-BH-NRR dans laquelle RI et R2 sont des groupes identiques ou différents choisis parmi les groupes alkyles linéaires, ramifiés ou cycliques, et A représente : a) un groupe aromatique éventuellement polycondensé, portant éventuellement au moins un substituant b) un groupe hétéroaromatique éventuellement polycondensé, portant éventuellement au moins un substituant c) un groupe choisi parmi les groupes vinyles, diényles, polyényles et alcynyles, portant éventuellement au moins un substituant lesdits substituants éventuels des groupes définis en a), b) et c) étant choisis parmi les alkyles, les alkoxy, les amino, les dialkylamino, les halogènes, les groupements électroattracteurs, les groupements aldéhydes, les groupements cétones protégés sous forme d'acétal ou de thioacétal, les groupements trialkylsilyle et les groupements dialkoxyboryle. 2. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les substituants R et R sont choisis indépendamment l'un de l'autre parmi les alkyles linéaires ayant de 2 à 20 atomes de carbone, les alkyles ramifiés ayant de 3 à 20 atomes de carbone, les cycloalkyles ayant de 3 à 20 atomes de carbone. 3. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que RI et R2 sont choisis parmi l'isopropyle, le cyclohexyle, l'a-méthylbenzyle. 4. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les substituants RI et R2 sont des groupes chiraux. 5. Composé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substituant A est un phényle, un tolyle ou un méthoxyphényle. 6. Procédé de préparation d'un composé selon la revendication 1, comprenant deux étapes, dans lequel : Au cours de la première étape, on prépare un complexe amine-borane R1R2NH. BH3, puis on le transforme en aminoborane RRNBHs par chauffage. Au cours de la deuxième étape, on fait réagir l'aminoborane R1R2NBH2 avec un composé A-X dans lequel X est un groupe partant, en présence d'une quantité catalytique d'un complexe d'un métal de transition et d'une base, dans un solvant organique aprotique ou une base, puis on élimine sous vide le solvant et les réactifs excédentaires. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, pour préparer le complexe amine-borane lors de la première étape, on fait réagir sous atmosphère inerte, une amine R1R2NH avec une source de borane dans un solvant aprotique polaire à une température inférieure à 50 C, puis on élimine le solvant sous vide. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source de borane est un complexe commercial tel que Me2S. BH3 ou THF. BH3. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le solvant aprotique polaire utilisé dans la première étape est choisi parmi les éthers. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le solvant aprotique polaire est le THF, le dioxane, le DME ou diglyme, ou le tertiobutylméthyléther (TBDME). 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, au cours de la première étape, le complexe amine-borane est préparé par réaction du chlorhydrate de l'amine R1R2NH, HCl avec NaBH4 ou KBH, puis le complexe amine-borane RRNH. BH3 est isolé par filtration et élimination du solvant. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce p2 que l'aminoborane R1R2NBH2 obtenu par chauffage du complexe amine-borane est récupéré par par distillation. 13. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le solvant organique de la deuxième étape est choisi parmi les carbures aromatiques, les amines et les éthers. 14. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la base introduite dans le milieu réactionnel lors de la deuxième étape du procédé est choisie parmi les trialkylamines cycliques ou linéaires, les amines secondaires cycliques ou linéaires, les amines aromatiques du type pyridine ou quinoléine. 15. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le complexe d'un métal de transition est un composé de palladium stabilisé par un ligand. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le composé de palladium est choisi parmi PdCIs, le diacétylacétonate de palladium Pd (acac) 2, l'acétate de palladium Pd (OAc) 2, le cyanure de palladium Pd (CN) 2, le chlorure d'allylpalladium (CH2=CHCH2PdCl) 2. 17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que le ligand est une phosphine, un arsine, un nitrile aromatique ou non choisi, un isonitrile, une imine aromatique ou hétéroaromatique, ou un imidazo-2-ylidène. 18. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le groupe partant est un atome d'halogène ou un groupement triflate, tosylate, mésylate, diazonium ou phosphate. 19. Procédé de préparation d'un arylboratrane, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir un composé selon la revendication 1 avec une dihydroxyéthylamine. 20. Procédé de préparation d'un 2-aryl-5,5-diméthyl- 1, 3,2-dioxaborinane, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir un composé selon la revendication 1 avec le 2,2- dimethylpropane-1, 4-diol. 21. Procédé de préparation d'un acide arylboronique, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir un composé selon la revendication 1 avec du méthanol en excès pour obtenir un aryldiméthoxyborane, puis à hydrolyser l'aryldiméthoxyborane. 22. Procédé de préparation d'un composé (B, Bdiaryl) aminoborane, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir un composé selon la revendication 1 avec un composé A-X en présence d'un catalyseur de Pd (0) et d'une base. 23. Procédé de préparation d'un composé A-A, caractérisé en ce qu'il consiste à faire réagir un composé selon la revendication 1 avec un composé A-Z en présence d'un catalyseur de Pd (O), d'une base et d'eau.