Le bore est un composé dont la chimie est très répandue. Il permet de très nombreuses réactions telles que des couplages, des réductions, etc… Son utilisation présente de nombreux avantages notamment au point de vue de sa non-toxicité. Il pourra facilement être utilisé pour la synthèse de médicaments, contrairement à d'autres composés comme les composés à base d'étain qui sont toxique et donc ne sont pas recommandés.
  • Nomenclature :
    BH3, BR3 : Boranes
    B(OH)3 : Acide borique
    RB(OH)2 : Acide boronique
    R2B(OH) : Acide borinique
    R4B- : Boronates

Les composés tels que BH3 possèdent une lacune électronique (ce sont des acides de Lewis) et ont tendance à être très réactifs. Ils réagissent avec eux-même pour former des dimères ; ainsi on obtient facilement B2H6. Pour éviter cela certains d'entre eux sont vendus sous forme d'un complexe stable : BH3.THF, BF3.OEt2, BH3.DMS, …

  • Méthodes de préparation et encombrement :

Le point qui nous intéresse le plus est l'encombrement sur le Bore. En effet, dans une partie des réactions que nous allons voir, nous étudierons l'addition du bore sur une insaturation. La régiosélectivité de cette addition dépend de l'encombrement sur l'atome de bore, ou plus exactement l'accessibilité de la liaison B‑H. Il sera donc nécessaire de bien choisir le borane, avant de faire une quelconque addition.

Sia2BH ou (Siamyle)2BH se sont des groupes très encombrants.

9-BBN

Diisopinocamphenylborane noté (iPc)2BH

Théxyleborane

Notes :

  • L'encombrement du 9-BBN est moindre que celui du composé Sia2BH.
  • Le Théxyleborane est monosubstitué car il est très encombré.
  • Les composés tels que RR'BH ne sont pas stables très longtemps, ils doivent être utilisés rapidement.
  • La liaison C-B est très solide, il faudra voir à la rendre plus faible, pour éliminer le Bore. Les acides minéraux tels que HCl et H2SO4 ne donnent pas l'hydrolyse.
    • Rupture de la liaison C-B

Rupture pour former un alcane :

Rupture pour former un alcool :

    • Oxydation des boranes : on peut faire l'oxydation chromique directement, si on fait un alcool secondaire on passera directement à la cétone.

Oxydation des boranes terminaux : oxydation en acide carboxylique.

 

 

Hydroboration des alcènes

Il s'agit en fait de réactions d'addition sur la double liaison. De façon générale, on note que le bore est capable de s'additionner sur les insaturations de façon à donner des réductions de ces dernières que ce soit C=C ; CºC ; C=O.

Régiosélectivité : Plus le système éthylénique est encombré et plus l'hydroboration est difficile. De plus on note que pour avoir une bonne régiosélectivité il est nécessaire d'utiliser un borane encombré.

L'exemple suivant est plus marquant, il illustre l'hydroboration d'une double liaison Z. Dans un premier cas on utilise BH3 ou plus exactement le dimère B2H6. La régiosélectivité est mauvaise mais légèrement en faveur de l'addition sur le site le moins substitué. En revanche, lorsque l'on utilise le 9-BBN, borane plus encombré, la régiosélectivité est quasi totale. On dit alors que l'hydroboration par le 9-BBN est régiosélective.

  • Chimiosélectivité : Il est aussi possible d'additionner un borane sélectivement sur une double liaison par rapport à une autre. En effet, comme nous l'avons vu précédemment, une double liaison moins encombrée est plus réactive qu'une liaison plus encombrée.

L'exemple ci-dessus nous montre l'exemple de la chimiosélectivité pour l'addition du borane. En effet, ici on a le choix entre une double liaison monosubstituée et une autre trisubstituée. L'hydroboration se fait sur la double liaison la plus accessible

  • Mécanisme de la syn-addition

  • Transfert de chiralité sur les alcènes : à noter que lorsque l'on part d'un alcène trans, les excès sont moins bons. Pour introduire la chiralité, on utilise un borane chiral à savoir le diisopinocamphénylborane noté (iPc)2BH.

 

Réactions sur les alcynes

Si les boranes sont trop encombrés, il ne s'additionne qu'une fois sur l'insaturation.

Réduction de la triple liaison en double liaison de stéréochimie Z. La nature de R' est variable, ce peut être une chaîne alkyle, un atome d'iode, un acide carboxylique, un alcool primaire, un groupe SiMe3.

Dans cet esprit, il est possible d'additionner un brome sur la double liaison à l'aide d'un borane. Pour cela on utilise directement un borane bromé. Dans ce cas la liaison B-H n'existe plus et est remplacé par une liaison B-Br. (J. Am. Chem. Soc. 2001, 123/35, 8593-8595)

  • Problèmes liés à l'iode : Ici on va étudier de plus près l'ordre d'addition des réactifs. De cet ordre dépend la stéréochimie de l'insaturation sur le substrat final. Dans le cas A, le méthylate va venir se mettre sur bore pour former un borate, puis l'iode (sous forme ICl) s'additionne la double liaison. Dans le cas B, l'iode vient en premier s'additionner sur la double liaison, puis le méthylate va sur le bore.

  • Ates complexes : Le mécanisme invoqué est plutôt simple, dans un premier temps l'ion hydroxyle vient sur le bore et forme un borate, qui est un bon groupe partant. Ensuite l'iode arrive et fait une classique SN2. I- est le nucléophile et (iPc)2(OH)B- est le nucléofuge.

 

 

Régiosélectivité des composés comportant un hétéroatome en position vinylique ou allylique

Hétéroatomes en position vinylique : Les effets électroniques (inductifs et mésomères) ont une influence sur la régiosélectivité de l'hydroboration.

Effet inductif attracteur

Effet mésomère donneur

Cas des réactions d'éliminations : Ici on a une syn-élimination ;de même il est possible de la même façon d'obtenir des alcènes Z-disubstitués.

  • Hétéroatomes en position allylique :

 

 

Hydroboration des dérivés carbonylés

  • Il est possible de réduire un aldéhyde grâce à un composé du bore, mais la réduction d'un aldéhyde se fait à la même vitesse qu'un alcène. Il est donc nécessaire de faire attention à la chimiosélectivité sur un substrat donné.

  • Réduction chimiosélective : Chimiosélectivement on va réduire un ester en alcool par NaBH4, la fonction acide restera inchangée. Dans l'autre cas, on va réduire la fonction acide en alcool par BH3. Dans les deux cas on aura une réaction d'estérification (dans ce cas précis une lactonisation).

Note importante : En général, le borohydrure de sodium ne réduit pas un ester (voir tableau ci-dessous). Néanmoins, il existe quelques exceptions, la réaction ci-dessus en est un bon exemple.
NaBH4 réduit les esters phénoliques et notamment ceux qui sont électroattracteurs. Mais la réduction de l'ester est une réaction si lente qu'il est en général possible de réduite une fonction aldéhyde ou cétone dans une molécule contenant une fonction ester, sans toucher à cette dernière.

  • Réactifs qui permettent de réduire un acide en aldéhyde :

  • Réduction des céto-alcools en syn-diols : Prasad et al, Tetrahedron Lett. 1987, 155-158.

Le mécanisme fait intervenir le bore avec la fonction carbonyle :

  • Réduction de Mildland (Utilisation des alpines boranes) : Réduction des systèmes carbonylés avec un bore qui ne contient pas d'hydrogène.

Il existe deux composés du bore, qui sont fort intéressant. Le L-Sélectride (LiBH(secBu)3) et le K‑Sélectride (KBH(secBu)3). Tous deux permettent de réduire des dérivés carbonylés en alcools. Ils sont très intéressants pour la réduction des cétones cycliques.

Le L-Sélectride, permet donc de favoriser une attaque de type équatoriale.

La théorie veut que lorsqu'on fait une réduction d'un dérivé carbonylé par NaBH4 ou KBH4 on peut additionner ¼ d'équivalent de borate par rapport au carbonyle. En effet, il va y avoir addition de 4 carbonyles sur un bore.

Ca c'est la théorie, car en pratique, on sait que l'addition d'un carbonyle sur le bore est facile. Deux carbonyles ça va encore. Trois ça devient dur. Mais Quatre ???!! Ce n’est pas la peine d'y penser. Voilà pourquoi on met toujours un excès de borate (2-3 équivalents).

 

 

Réduction énantiosélective de cétones en alcools (Oxazaborolidines de Corey)

Corey et collaborateurs, proposent la réduction énantiosélective de cétones en alcools (Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1986). Pour cela ils utilisent des oxazaborolidines, c'est-à-dire des aminoalcools cycliques et un composé du bore. Ces oxazaborolidines sont souvent noté CBS pour Corey, Bakshi, et Shibata.

Le mécanisme proposé pour cette réduction est le suivant :

Pour connaître la configuration de l'alcool obtenu lors de la réduction, il suffit de suivre la relation suivante :

Pour les cétones acycliques RL peut être : Aryle, TMS, tributylstannyl, alkyl, CX3, CºCR
Pour les cétone cycliques a,b-insaturés  RL peut avoir une chaîne alkyle sur la double liaison, ou un halogène

 

Transposition Carbone-Bore-Carbone à Carbone-Carbone-Bore

 

 

Réactions de couplages

  • Couplage de Suzuki :

Base : Ba(OH)2, Na2CO3.
Y2 : 9-BBN, (OH)2, (OR'')2.

Réductions en tous genres

Réduction des diverses fonctions organiques par des composés du Bore.

  • Ordre de réactivité des différentes fonctions face à la liaison B-H.

Fonctions

NaBH4 ou KBH4

dans EtOH

BH3.THF

9-BBN

LiBHEt3

si on travail dans un mélange DMF/THF

Pas de réduction

si on travail dans l'éthanol

Pas de réduction

Pas de réduction

Pas de réduction

Marche plus ou moins bien

Pas de réduction

Marche plus ou moins bien

Marche plus ou moins bien

Pas de réduction

Marche plus ou moins bien

Pas de réduction

Pas de réduction

Pas de réduction

Marche plus ou moins bien

Marche plus ou moins bien

Pas de réduction

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