UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG

Carole Foltz - César

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG THESE pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LOUIS PASTEUR Présentée par Carole Foltz-César TRISOXAZOLINES: SYNTHESIS AND APPLICATION IN ENANTIOSELECTIVE PALLADIUM- AND COPPER-CATALYSED REACTIONS Présentée le 30 novembre 2007 devant la commission d'examen: Prof. A. Dedieu Université Louis Pasteur, Strasbourg Prof. K. Muñiz Université Louis Pasteur, Strasbourg PD Dr. M. Enders Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne Prof. G. Helmchen Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne Dr. S. Bellemin-Laponnaz Université Louis Pasteur, Strasbourg Prof. L. H. Gade Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne Institut de Chimie, Université Louis Pasteur, Strasbourg Anorganisch-Chemisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg

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Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 novembre 2007
• Nombre de lectures: 106
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG




THESE


pour obtenir le grade de


DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LOUIS PASTEUR



Présentée par



Carole Foltz-César




TRISOXAZOLINES: SYNTHESIS AND APPLICATION IN
ENANTIOSELECTIVE PALLADIUM- AND COPPER-CATALYSED
REACTIONS





Présentée le 30 novembre 2007 devant la commission d'examen:

Prof. A. Dedieu Université Louis Pasteur, Strasbourg
Prof. K. Muñiz Université Louis Pasteur, Strasbourg
PD Dr. M. Enders Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne
Prof. G. Helmchen Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne
Dr. S. Bellemin-Laponnaz Université Louis Pasteur, Strasbourg
Prof. L. H. Gade Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, Allemagne




Institut de Chimie, Université Louis Pasteur, Strasbourg
Anorganisch-Chemisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg Acknowledgements




Am ertser Stelle möchte ich Herrn Prof. L. H. Gade für die wertvolle Unterstützung
und Diskussionsbereitschaft danken.
Je remercie également Stéphane Bellemin-Laponnaz pour la confiance qu’il m’a
accordée tout au long de ce travail de thèse. Malgré la distance, il a toujours su rester
disponible pour partager son expérience et ses conseils.

Herrn Prof. H. Wadepohl danke ich für die Durchführung und Auswertung der
Röntgenstrukturanalysen und seine Diskussionsbereitschaft. Ich danke auch Herrn Dr. M.
Enders für seine stete Hilfsbereitschaft.

I am grateful to the Université Franco-Allemande and the European Doctoral College
for funding.

Irene Meyer und Stefan Schweizer möchte ich für ihre Mitarbeit im Rahmen eines
Forschungspraktikums danken.

Ein besonderer Dank geht an Beate, Dana und Lorenz für die grosse Hilfsbereitschaft
und gute Zusammenarbeit.
I would like to thank the members of Lab 2.11, to whom I am indebted for a friendly
environment within which to work: Adeline, Felix and Nathanaëlle. I would also like to
express my thanks to Ben for his endless help. Für die schnelle Dursicht des Manuskriptes
danke ich Susanne.
Ein grosser Dank gilt den ehemaligen und gegenwärtigen Kollegen des Arbeitskreises
für die gute Zusammenarbeit und die angenehme Arbeitsatmosphäre. Ein spezieller Dank
geht an das FFF-Team: Heike, Katharina, Michaela und Susanne für die vielen Dinge, die
über den normalen Arbeitsalltag hinausgingen.
Je ne saurais également oublier celles et ceux qui sont sur l’autre rive du Rhin et qui
ont accompagné dans la bonne humeur et l’amitié mes études ou ma thèse, notamment Aline,
Clémence, Hélène, Sophie et Véronique.

Un grand merci à Felix pour son amitié et son aide précieuse tout au long de ces trois
années passées côte à côte.

Merci à Nadia et Natha pour leurs bons petits plats concoctés pendant notre WG !
Mais surtout merci pour leur soutien et leur amitié. Leur présence durant ces trois années
m’aura beaucoup aidée.

Mention particulière à Vincent : merci pour tout …

Enfin, cette thèse n'aurait peut être pas vu le jour sans le soutien inconditionnel de
mes parents, de Claire et Clémence et de ma famille. Par ces quelques mots, je tiens à les
remercier chaleureusement.



TABLE OF CONTENTS



CHAPTER 1 General introduction 1
Ligand synthesis and rearrangement of 2-bromooxazolines 31 CHAPTER 2
CHAPTER 3 Dynamic coordination of chiral trisoxazolines to palladium 63
CHAPTER 4 Dynamic coordination of chiral trisoxazolines to copper 109
141 GENERAL CONCLUSION
CHAPTER 5 Experimental part 145
General introduction 1

- Chapter 1 -

I. Introduction........................................................................................................................... 3

1. The oxazoline ring .............................................................................................................. 3
2. Development of oxazoline-based ligands for asymmetric catalysis ................................... 4

II. Development of chiral trisoxazolines and applications in asymmetric catalysis............. 7

1. Introduction......................................................................................................................... 7
2. Synthesis ............................................................................................................................. 8
a. Direct synthesis............................................................................................................... 9
b. A modular strategy in the synthesis of trisoxazolines .................................................. 12
c. Conclusion .................................................................................................................... 14
3. Applications in asymmetric catalysis and molecular recognition..................................... 14
a. Chiral trisoxazolines of type A and B........................................................................... 14
b. Chiral trisoxazolines of type C ..................................................................................... 17
c. Chiral trisoxazolines of type D and E........................................................................... 17
d. Chiral trisoxazolines of type F...................................................................................... 19
e. Conclusion .................................................................................................................... 20
4. 1,1,1-tris(oxazolinyl)ethane: precedent in the group ........................................................ 21

III. 1,1,1-tris(oxazolinyl)ethane and the influence of C symmetry in catalysis................... 25 3

1. C symmetry in asymmetric catalysis............................................................................... 25 3
a. Introduction................................................................................................................... 25
b. Symmetry in metal complexes...................................................................................... 26
2. Definition of the research project ..................................................................................... 29
General introduction 2
General introduction 3
I. Introduction
1. The oxazoline ring
Hererocycles represent important structural motifs in organic chemistry, serving as latent
functionalities for the construction, elaboration and functionalisation of organic molecules. They
are also used as protecting groups for sensitive moieties in synthetic sequences and for directing
1chemical reactions when acting as organocatalysts or as chiral ligands in metal-catalysed
2
reactions. A very well established class of heterocyclic units are the 4,5-dihydro-1,3-oxazole
3
rings which are present in many biologically active natural products. The rigid and quasi-planar
4,5-dihydro-1,3-oxazoles, commonly known as 2-oxazolines or simply oxazolines (Figure 1.1.1),
4first appeared in the literature in 1884.

O5
R = H, alkyl, arylR
4 N

Figure 1.1.1: 4,5-dihydro-1,3-oxazole

When the oxazoline ring contains a substituent (other than hydrogen) at the 4- and/or the
5-carbon positions, the molecule is chiral. Early attempts to obtain enantiomerically pure
compounds go back to E. Fischer, in 1894. A number of reliable preparative methods developed
for this heterocycle at that time are still valuable and in use today. Oxazolines are usually
prepared from α-amino alcohols (easily obtained by reduction of the corresponding α-amino
5
acids) and nitriles or carboxylic acid derivatives (chiral pool-based synthesis, see Scheme 1.1.1).
One major advantage that oxazolines offer to the synthetic chemist is the fact that they
can readily be prepared in enantiomerically pure form from optically pure α-amino alcohols.
This attractive characteristic along with their stability towards hydrolysis and oxidation renders
the oxazoline unit suitable for the design of chiral ligands for enantioselective catalysis. Indeed,
upon N-coordination, the stereodirecting substituents are located in close proximity to the metal
centre and high selectivities may be expected in catalytic reactions.

1
For examples, see: a) G. C. Fu, Acc. Chem. Res. 2004, 37, 542; b) K. N. Houk, B. List, Acc. Chem. Res. 2004, 37,
487; c) N. Marion, S. Díez-González, S. P. Nolan, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2988; Angew. Chem. 2007, 119,
3046.
2
I. Ojima, Catalytic Asymmetric Catalysis, Second Edition, Wiley-VCH 2000.
3
a) B. S. Davidson, Chem. Rev. 1993, 93, 1771; b) J. P. Michael, G. Pattenden, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1993,
32, 1; Angew. Chem. 1993, 105, 1 and references therein.
4