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Synthèse des isoxazolidines par réaction de cycloaddition dipolaire-1,3 entre nitrones et olefines

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par Abdelmalek KHORIEF NACEREDDINE
Université Badji-Mokhtar Annaba - Magister 2007
  

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1. Réaction entre 1 et 2.

H3C

N

O OH

+

H3C

N

HO

O

*

5, 6

C11H15NO2

M = 193 g/mole

La réaction est réalisée à partir de 0,56 g (4,148 mmol) de nitrone 1 et 0,24 g (4,148 mmol, 0.281 ml) de l'alcène 2 en solution dans le benzène. La réaction a lieu à reflux de ce solvant et pendant 24 heures. Après purification du mélange réactionnel on isole 0,57 g (2,95 mmol, 72%) des produits 5 et 6.

Rdt =72 %

Aspect: huile orange

Rf = 0.69 (Et2O / CH2Cl2(8/2)) tr= 9.02 min (80°C +10°C/min)

IR: 3350 (L) VO-H ; 3000(f) VC-Harom ; 2900 (f) VC-Haliph ; 1600 (m) VC=Carom ; 1410 (m) VC-O ; 1250 (m) vC-N ; 1180 (m) vN-O .

SM: 193 (0); 176 (35); 162 (10); 146(15); 132(5); 118(5); 105(20); 100(100); 91(20); 72(20); 56(20); 42(18); 41(5).

RMN pour les deux régioisomères qui diffèrent de par ces analyses.

a. le régioisomère 5

RMN H1 (CDCl3) : 1,12 (m, 2H, C4,); 2(s, OH); 2,5(s, CH3); 4,2 (m, H, C5); 3,56 (m, CH2OH); 4,1 (m, H, C3).

RMN C13 (CDCl3): 35 (C4) ; 44.5 (CH3) ; 60 (C3) ; 65(CH2OH) ; 74 (C5) ; les carbones du phényle apparaît comme suit: C1 (138); C2 et C6 (127) ; C3 et C4 (129) ; C4 (128).

b. le régioisomère 6

RMN H1 (CDCl3) : 2,2 (m, H en C4,); 2(s, OH); 2,5(s, CH3); 2,75 (m, 2H en C5 et CH2OH); 3,5 (m, H en C3).

Les protons de phényle apparaît comme suit :

Ortho (7,40) ; méta (7,22) ; para (7,00)

RMN C13 (CDCl3): 40 (C4); 44.5 (CH3); 74 (C3); 77 (C5); 76 (CH2OH) Les carbones du phényle apparaît comme suit:

C1 (135); C2 et C6 (127) ; C3 et C4 (124) ; C4 (126).

2. Réaction entre 1 et 3

H3C

N O

O

O

O

7 + 8
M
= 233 g/mole

C12H11NO4

La réaction s'effectue à partir de 0,135 g (1 mmol) de nitrone 1 et 0,098 g (1 mmol) de l'alcène 3, en solution dans 40 ml du benzène anhydre, à reflux pendant 16 heures. Après traitement

par le chlorure du méthylène on isole 0,134 g (0,575 mmol) de poudre blanche (80%), et 0,034 g (0,146mmol) d'huile rouge (20%). Le rendement total est de l'ordre de 72 %.

H3C

H

N O

H

H

O

O

O

7
Trans (exo)

Aspect : Poudre blanche

Rf = 0.26 (Et2O / CH2Cl2 (8/2))

Pf : 119 -120 °C.

IR (KBr) : 2960 (f) VC-Harom ; 1720 (m) VC=O, 1600 (m) VC=Carom ; 1210 (m) VC-O ; 1150 (m) VC-N ; 1049 (m) VN-O.

H3C

H

N O

H

H

O

O

O

8
Cis (endo)

Aspect : Huile rouge.

Rf = 0.72 (Et2O / CH2Cl2 (8/2))

IR (KBr) : 2940 (f) VC-Harom ; 1800 (m) VC=O , 1640 (m) VC=Carom ; 1210 (m) VC-O ; 1150 (m) VC-N ; 1080 (m) VN-O .

3. Réaction entre 1 et 4.

H3C

N

O

F

9 , 10
C16H16NOF

M = 257 g/mole

A 500 mg (3,7 mmol) de 1, dissous dans 20 ml de benzène, on ajoute 3,85 mg (0,44 ml, 3,7 mmol) de 4 dissous dans la même quantité de benzène anhydre, et porté à reflux pendant 24 heures. Après purification du brut on a obtenu 575 mg (2,23 mmol, 60%) du produit 9.

Rdt = 65%

Aspect: huile jaune.

Rf =0,77 (Et2O / CH2Cl2 (8/2)).

IR (CH2Cl2) : 3000 (f) VC-Harom ; 1600 (m) VC=C, 1 ; 1210 (m) VC-O ; 1250 (m) VC-N ; 1145 (m) VN-O.

SM : 259 (2) ; 257 (10) ; 211(45) ; 196 (5) ; 134 (100) ; 115 (20) ; 106 (10) ; 91 (15) ; 77 (20) ; 65 (10) ; 41 (10).

tr: 17,4 min (80°C + 10°C/min).

Bibliographie

Références :

[1] Tufariello, J. J. Acc. Chem. Res., 1979, 12, 396-403

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[4] Gearing. B. k.Ph. D. Dissertation, Cornell University, 1995.

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[10] Tufariello, J. J. In 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry, Padwa, A., Ed.; Wiley: New York, 1984; Vol. 2, p83.

[11] Tufariello, J. J. In 1,3-Dipolar Cycloaddition Chemistry, Padwa, A., Ed.; Wiley; Interscience: New York. 1994; pp83-188

[12] Schlecht, M. F. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1985, 1293

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[33] B. Janza, A. Studer, Synthesis, 2002, 2117-2123.

Annexe

LOO:

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Conclusion Générale

CONCLUSION GENERALE

Dans la première partie de ce travail, les résultats que nous avons obtenus au cours de nos travaux sont globalement positifs. En effet sur le plan de la synthèse, nous avons accédé à des nitrones par la réaction de condensation entre les aldéhydes et les hydroxylamines-N-substituées. Sur le plan de l'analyse spectrale nous avons pu identifié les produits préparés par les méthodes spectroscopiques usuelles.

Dans la deuxième partie de ce travail, on s'est intéressé à la synthèse des isoxazolidines à partir des nitrones initialement préparées. Nous pouvons dire que la réaction de cycloaddition dipolaire-1,3, entre ces composés préalablement synthétisés d'une part, et les oléfines d'autre part, est une méthode très efficace pour l'obtention des isoxazolidines chirales et racémiques. L'efficacité et la régiosélectivité de cette réaction sont généralement dépendants des facteurs stérique et électronique des substrats de départ.

La réaction de l'a-phényl-N-méthylnitrone avec l'alcool allylique n'est pas régiosélective, où elle donne un mélange de deux régioisomères et deux diastérioisomères ceci est dû à l'effet stérique du groupement phényle porté par la nitrone, et du groupement hydroxy de l'alcène. Tandis que pour le para fluorostyrène la réaction est régiosélective du fait de l'influence des deux facteurs, à savoir l'effet électronique de l'atome du fluore en position para, dans le styrène, et l'effet stérique du groupement aryle porté par cette alcène.

La réaction de l' a-phényl-N-méthylnitrone avec l'anhydride maléique donne un seul régioisomère qui est dû essentiellement à l'alcène symétrique.

Dans toutes ces réactions on a obtenu un mélange de deux diastérioisomères endo et exo (à savoir cis et trans), La régiosélectivité et la diastériosélectivité de cette réaction sont déterminés à partir de l'analyse spectrale des produits.

Dans le prochain travail nous essayerons de synthétiser des isoxazolidines optiquement actifs par l'introduction du groupement chiral sur les substrats ou l'utilisation de catalyseurs chiraux, et par de la approfondir nos connaissances sur la synthèse asymétrique.

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