1. Nicolaou, K. C.; Ellery, S. P.; Chen, J. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7140.
1

2. Introduction
Les Lanthanides
Orbitales 4f : OA contractées, faible recouvrement/ligands
Ln très électropositifs→ complexes formés à fort caractère ionique→
acides de Lewis « durs » ↔ affinité ligands « durs » (O, N)
Ln(III) est l’état d’oxydation le plus stable: Ln(II) potentiellt réducteur
Couleur Ln(II) intense et dépendante des ligands (transition 4f → 5d)
Kagan, H. B. Lanthanides: Chemistry and Use in Organic Synthesis 1998, Vol. 2, 155, Springer.
2

3. Introduction SmI2
Découvert et développé par Henri
Kagan à la fin des années 70
Popularisé par Gary Molander dans les
années 90
Aujourd’hui très utilisé en synthèse
totale, notamment pour la formation de
liaisons C-C
Kagan, H. B.; Namy, J. L.; Girard, P. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 2693. Kagan, H. B. Lanthanides: Chemistry and Use in Organic
Synthesis 1998, Vol. 2, 155, Springer. Molander, G. Chem. Rev. 1992, 92, 29. Molander, G.; Harris, C. R. Chem. Rev. 1996, 96, 307. 3
Molander, G.; Harris, C. R. Tetrahedron 1998, 54, 3321. Kagan, H. B. Tetrahedron 2003, 59, 10351.

4. Introduction SmI2
Préparation: Achat:
I2, THF, 24h
CH2I2 ou
ICH2CH2I
Sm SmI2
THF, TA, 1h 0,1 M dans le THF 25 mL: 25 €
bleu profond
O2!
Qualité?
CHI3, THF, ))), TA Conservation?
SmI3
(solution jaune)
Molander, G. Org. React. 1994, 46, 211.
4

5. Propriétés et Réactivité SmI2
Fort potentiel réducteur du Sm(II) :-1,55V dans H2O
(jusqu’à -2,05V en présence de HMPA)
Très sensible à l’oxygène (Sm(III) plus stable)
Compatible avec un milieu protique (H2O, MeOH,
t-BuOH)
5

6. Propriétés et Réactivité SmI2
Via transfert mono électronique
Activation des halogénures d’alkyle:
Sm(II) I2
RX R RSmI2
-Sm(III) I2X
réactivité réactivité ionique Méca radicalaire→
radicalaire "type magnésien"
intramoléculaire
Activation des carbonyles:
Sm(III)I2 Sm(III)I2
O (II) O Sm (II)
I2 O
Sm I2
R1 R2 R1 R2 R1 R2
réactivité radicalaire réactivité ionique
"type couplage pinacolique"
6

7. Propriétés et Réactivité SmI2
Le THF est le solvant de choix (plus rarement THP, PivCN, PhH):
synthèse SmI2 et bonne conservation
Généralement présence d’un donneur de protons (H2O, MeOH…)
Additif: HMPA (5-10%, cplxe violet, ↑réactivité), voire DMPU, H2O…
Bon acide de Lewis et très oxophile (Sm(III) et (II))
Grande chimio, et stéréosélectivité possible
7

8. Applications en synthèse SmI2
Réactions de Barbier
Réaction type Réformatsky
Réaction carbonyl-alcène
Réactions de fragmentation/d’élimination
8

9. Réactions de Barbier SmI2
O
OH
idéal en intramoléculaire
R2 R3
R1X
2eq. SmI2
R1SmI2
cétones fortmt énolisables
R1 R3
R2 compatibles
Approche de la synthèse du Phorbol (Carroll & Little)
H
SmI2, H
NiI2 cat., THF
O O H Catalyseurs les
OH 82-88% O
O
O OH plus courants de
I HO
SmI2:
OH
OH
Me Fe(III), NiI2, LiCl,
H Me
Me Me
H
OH H
O HO Cu(I)*, Co(II), Pd(0)
OH
Phorbol (diterpene)
Carroll, G. L.; Little, R. D. Org. Lett. 2000, 2, 2873.
*possibilité de transmétallation suivie d’addition conjuguée ou couplage Csp3-Csp3 9

10. Réactions de Barbier SmI2
Approche de la synthèse du Vinigrol (Matsuda)
OH Co-solvants les
Cl OBn OBn
plus courants de
SmI2,
HMPA, THF SmI2:
O 98%
OMOM OMOM HMPA, DMPU,
Me (15% sans HMPA) Me TMEDA, TMG, DBU,
Et3N, H2O…
SmI2/H2O/amine*
Me (↑ ↑ réactivité)
iPr
OH
OH
Me
OH
Vinigrol (diterpenoïde)
SmI2.HMPA4
Formation cycle à 8 (forme chaise) & diastéréosélectivité totale
Matsuda, F.; Miyashita, M.; Shirahama, H.; Sakai, T.; Kito, M. Synlett. 1997, 219.
* Dahlén, A.; Hilmersson, G. Eur. J. Inorg. Chem. 2004, 3393. 10

11. Réactions de Réformatsky SmI2
Formation d’un éther d’énol de samarium
(mécanisme radicalaire ou ionique selon X)
O
A SmI2 SmI2
O O O
X SmI2 R3 R4 R5
R1
R 1 R3 Aldol
R3 -SmI2X R1
R2 R 2
R2
SmI2
B
-SmI2X
SmI2 SmI2 X=I, Br, SO2R...
O O
SmI2
X X
R1 R1
R3 -SmI2X R3
R2 R2
Alternative au Zn:
Version intramoleculaire: ↑Rdts et ↑selectivités par chélation du Sm
Efficace sur des cétones encombrées (en tant qu’électrophile)
11

12. Réactions de Réformatsky SmI2
Approche de la synthèse du Taxol (Arseniyadis)
I
O Sm O
Me O Me O
O O
SmI2 (2 eq.), THF, 0°C O
O O
Me
Me O O
H H
OMe Me OMe Me
O O
Me Me
Me
O Sm(III)ene diolate
74%
AcO O
Me O O
HO Me O
Me 11
Ph O C HO 12
B O C
A B Me
D O A
O
BzHN O H H
HO OBz OAc 1
OMe Me
Taxus brevifolia OH O
Me
Taxol
Sélectivité par chélation du samarium (C12)
Arseniyadis, S.; Toupet, L.; Birlirakis, N.; Hamon, B. Eur. J. Org. Chem. 2005, 4082.
12

13. Réactions de Réformatsky SmI2
Synthèse du Taxol (Mukaiyama)
Bn BnO O
Br O Me Me OBn TBSO Me
O SmI2, THF, -78°C 
Me Me  r.d.: 5/1
70%
O O OPMB OH
Me
TBS PMBO OBn
Cycle B du Taxol
Forte chimiosélectivité et stéréosélectivité
Formation d’un cycle à 8 chaînons
Mukaiyama, T.; Shiina, I.; Iwadare, H.; Saitoh, M.; Nishimura, T.; Ohkawa, N.; Sakoh, H.; Nishimura, K.; Tani, Y.; Hasegawa,
M.; Yamada, K.; Saitoh, K. Chem. Eur. J. 1999, 5, 121. 13

14. Réactions carbonyl-alcène SmI2
R3 R5
SmI2 OH H
O O R4 R6
SmI2 R1 R5
1
R 2
R 1 2 R2 R6
R R R3 R4
Synthèse de la Patchoulénone (Banwell)
Me Me Me
SmI2, HMPA,
Me PhSH, THF
74%
O H Me OH Me
OBn OBn O
patchoulénone
(sesquiterpène)
PhSH donneur de H.
Banwell, M.; McLeod M. Chem. Commun. 1998, 1851.
Banwell, M; Hockless, D. C. R.; McLeod, M. D. New. J. Chem. 2003, 27, 50. 14

15. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse totale de la Brevetoxine B (Nakata)
e + SmI2 SmI2
O Me
Me O
H SmI2 (5 eq.), Me
H Me H H OH
O MeOH (5eq.) O
CO2Et HO E
D
CO2Et
EtO2C O THF, 0°C C D O H
O H EtO2C
H O H
Me H H Me
pTsOH, PhMe,
80°C
Cycles jonction trans H
Me
Me H O
HO O E O
ET chaise, chélation EtO2C
O
C D
H
O H
H H
ester/cétyle Me
79% sur les deux étapes
Matsuo, G.; Kawamura, K.; Hori, N.; Matsukura, H.; Nakata, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14983.
Hori, N.; Matsukura, H.; Matsuho, G.; Nakata, T. Tetrahedron 2002, 58, 1853. 15

16. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse totale de la Brevetoxine B (Nakata)
Me
Me H H O
HO O E O
C D
EtO2C O H
O H
H H Me
HO CHO
Me
K
H O O
J
H
H
Me Me HO I
Me H O O H
H Me H
O O E F G H H
A B C D O
O H H Me
O O O H
H H H Me SmI2:
Neurotoxine produite par des Dinoflagellates Brevetoxine B -carbonyl-alcène
(polyéther "marin") -Reformatsky
Matsuo, G.; Kawamura, K.; Hori, N.; Matsukura, H.; Nakata, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14983.
16

17. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Approche de la synthèse de la Pleuromutiline (Procter)
AcO O
OAc
SmI2 (2,5 eq.)
THF/t-BuOH (5/1)
0°C, 86%
O HO H CO Me OH
2
CO2Me
OH
O
O
O H OH H
BzMO
O OTBS
O
Pleuromutiline
(antibactérien)
Helm.; M. D.; Da Silva, M.; Sucunza, D.; Findley, T. J. K.; Procter, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9315.
17

18. Réactions carbonyl-alcène SmI2
AcO O
OAc
SmI2 (2,5 eq.)

 
THF/t-BuOH (5/1)

O 0°C, 86% HO H CO Me OH
2
CO2Me
4 centres contrôlés
aldolisation
OAc O O
AcO AcO H
OMe OMe
5-exo-trig O O O
H OMe H SmIII
H SmIII
O
SmIII O O
O
chimiosélectivité
Chimio- et stéréosélectivité par chélation
Helm.; M. D.; Da Silva, M.; Sucunza, D.; Findley, T. J. K.; Procter, D. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9315.
18

19. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse de l’acide Martinellique (Naito)
O
NOBn
CO2Et HN
MeO2C
MeO2C
SmI2 (5eq.)
N
t-BuOH/ THF (1,3/1) N
0°C
O
O
RACE: Radical Addition Cyclisation
Elimination
HN Me
HN
N Me
HO2C
H H
N N Me
N
H
NH Me
Martinella iquitosensis Acide Martinellique
(inhibiteur bradykinique)
Shirai, A.; Miyata, O.; Tohnai, M.; Miyata, M.; Procter, D. J.; Sucunza, D.; Naito, N. J. Org. Chem. 2008, 73, 4464.
19

20. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse de l’acide Martinellique (Naito)
NOBn EtO O SmI
CO2Et 2
MeO2C BnO N
SmI2 (5eq.) H
MeO2C
N t-BuOH/ THF (1,3/1) H
0°C N
O O
O
BnO SmI2
HN N

MeO2C MeO2C CO2Et

41%
N N
O O
t-BuOH protonne les anions intermédiaires
29% Rdt avec n-Bu3SnH/AIBN
Shirai, A.; Miyata, O.; Tohnai, M.; Miyata, M.; Procter, D. J.; Sucunza, D.; Naito, N. J. Org. Chem. 2008, 73, 4464.
20

21. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse de la Hyacinthacine A2 (Py)
CO2Et CO2Et CO2Et
O OH
BnO 3eq. SmI2, THF, BnO BnO H
N N +3eq. SmI2, THF N
8eq. H2O, -78°C
-78->25°C
64%, r.d. 9/1
BnO OBn BnO OBn BnO OBn
+ K2CO3,
EtOH
BnO O
HO
N
N BnO
Hyacinthacine A2 HO
(inhibiteur enzymatique) BnO H
HO H
59%
Réaction d’Umpolung
Muscari armeniacum
Desvergnes, S.; Py, S.; Vallée, Y. J. Org. Chem. 2005, 70, 1462.
Masson, G.; Cividino, P.; Py, S.; Vallée, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 2265. 21

22. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse de l’Hypnophiline (Curran)
H H
SmI2
Me Me
O O
SmI2 (1,7 eq.)
Me O O
Me
Me O THF/HMPA (20/1), 0°C Me O
5-exo-trig
H
I2SmO I2SmO
Me H Me O Me H Me
Me O 5-exo-dig Me O
H H H O
HMPA indispenable pour un bon rdt (DMPU moins
diastéréosélective)
Fevig, T. L.; Elliott, R. L.; Curran, D. P. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5064.
22

23. Réactions carbonyl-alcène SmI2
Synthèse de l’Hypnophiline (Curran)
I2SmO OH OH
Me H Me O H Me O Me H Me
.
[H ] THF Me pTsOH O
Me O Me O acetone Me
H H H H 58% H H
OH
Me  H Me
O
Hypnophiline  
(sesquiterpene a activité Me
antibiotique) H O
Fevig, T. L.; Elliott, R. L.; Curran, D. P. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5064.
23

24. Réactions de fragmentation/d’élimination
fragmentation
O I2Sm I2Sm O
O O
n SmI2 n
n
R4 R4
n
1 4 4 1
R 1 R R1 R R
R
R2 R3 2 R3 R2 R3 R2 R3
R
n=3,4
Ouverture de cyclopropanes/butanes
élimination
O SmI2 O
O
X 2SmI2 H
R1 1 R3 R1 ↑rdts, rapide,
3
-SmI2X R 3
2R 2R
R R2 R gde tolérance fonctelle
X=Cl, Br, I, SO2R, NR2, OAc, OTMS, OTs, OH...
Coupure réductrice de carbonyle a-hétérosubstitué
24

25. Réactions de fragmentation SmI2
Approche de la synthèse du Cyclocitrinol (Schmalz)
Me O Me O Me O
H SmI2 (2,2 eq.) H H
H2O
H H H 43% H H
THF, TA
O
O I2SmO O
OSmI2 O
Synthèse d’un système bicyclo[4.4.1]undecane Me OH OH
Me Me
H
H H
HO O
Cyclocitrinol
(stérol issu d'un champignon
d'éponge marine)
Axinella sp.
Sheikh, S. E.; zu Greffen, A. M.; Lex, J.; Neudörfl, J.-L., Schmalz. H.-G. Synlett 2007, 1881.
25

26. Réactions de fragmentation SmI2
Synthèses des Guanacastépènes A et E (Sorensen & Shipe)
O PMP O PMP
O O
O [2+2] O
h, Et2O
Me Me 82% Me Me
Me Me
Me Me
i) SmI2 (2.5 eq.), HMPA (10eq.), THF
50%
ii) PhSeBr
Photocycloaddition [2+2] O
OPMP
O O
SePh
Fragmentation stéréocontrôlée Me Me Me
du cyclobutyle Me
Shipe, W. D.; Sorensen, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7025.
26

27. Réactions de fragmentation SmI2
Synthèses des Guanacastépènes A et E (Sorensen & Shipe)
O
O OH
H
OPMP AcO
O
O O
SePh Me
Me Me
Me
Me Guanacastépène A
Me Me
Me diterpènes
(activité antibiotique)
O O OH
H
AcO
Me Me Me
Me
Parc National de Guanacaste Guanacastépène E
(Costa Rica)
Shipe, W. D.; Sorensen, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7025.
Brady, S. F.; Singh, M. P.; Janso, J. E.; Clardy, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2116. 27
Brady, S. F.; Bondi, S. M. ; Clardy, J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9900.

28. Réactions d’élimination SmI2
Synthèse de Bakkanes (Deprés)
Me Me O Me
Me Me Me
SmI2, TBAF, O
THF/H2O CH3COCl
O O
TA, 1h, 92% THF, 48h, 60-70%
H
O O O HO H OAc
9-acetoxyfukinanolide
Réduction sélective de la cétone/spirolactone
Me Me
Me Me
SmI2,
THF/H2O
O O
TA, 30min, 83%
O O O O HO H
OH
Double réduction de la cétone (reformée in situ par protonation de
l’énolate de samarium)
Hamelin, O.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E.; Tinant, B.; Declercq, J.-P. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 9992.
Hamelin, O.; Wang, Y.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39(23), 4314. 28

29. Réactions d’élimination SmI2
Synthèse de Bakkanes (Deprés) Me
O
Me
O
Me Bakkénolide C
Me Me
HO H O
O Me
O
O HO H
OH
O Me
Me
O
Bakkénolide B
Me
AcO H O
Me
O
O Me
Me
O
Me Bakkénolide H
Petasites Formosanus
O H O
Me Me
Petasites Japonicus O O
Me
Hamelin, O.; Wang, Y.; Deprés, J.-P.; Greene, A. E. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39(23), 4314.
29

30. Réactions d’élimination SmI2
Approche de la Pillaromycinone (White)
O
O O
H O O
SmI2 (2eq.), FeCl3 (cat.) H O
O THF, TA, 15 min >84%
HO2C
O H OTBDMS H
OTBDMS
OH
H
Seule méthode efficace OH
Conditions douce: compatible OH OH O
OH
O
avec l’alcool silylé Pyllaromycinone
(anthracycline antibiotique)
White, J. D.; Nolen, E. G.; Miller, C. H. J. Org. Chem. 1986, 51 (7), 1150.
30

31. Réactions d’élimination SmI2
Réduction de systèmes carbonyles a-hydroxylés
H
O BnOCH2Cl, SmI2 OH O
OBn OH
THF, 25°C, 20h
H via ène-réaction H
92% H
Barbier
SmI2, t-BuOH,
87%
THF, 25°C, 12h
HO
H
Caractéristique H
unique de SmI2 H
HO
H
H
2-Desoxystemodinone
diterpène
White, J. D.; Somers, T. C. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4424.
31

32. Conclusion SmI2
Conditions réactionnelles douces
Alternative au système Bu3SnH/AIBN (toxique,
dérivés stanniques difficiles à éliminer)
SmI2 impliqué dans des réactions radicalaires/ioniques:
Application aux réactions en cascade
32

33. Conclusion SmI2
Après étude fine du substrat et des conditions (solvant,
cosolvant, additifs, temp.):
Hautes chimio/stéréosélectivité accessibles
Rendements élevés
Utilisation croissante en synthèse totale depuis 30 ans
33

34. Merci de votre attention
34