MO 1 Rôle du solvant en chimie organiquecheron.nico.free.fr/Agreg/CS-MO.pdf · Rôle du solvant en chimie organique Biibl o : ICO, Loupy, Chavanne ... - NA : mesure RMN 31P (bonne

MO 1

Rôle du solvant en chimie organique

Biblio : ICO, Loupy, Chavanne

Introduction :

Définition du solvant : liquide qui permet, après ajouts des réactifs, d’obtenir une phase liquide

homogène. Pourquoi est-ce intéressant ? Utilité pour le transfert de matière et de chaleur

Complexité des effets du solvant, pas de classification universelle, mais selon l’expérience on

sélectionnera plutôt un paramètre qu’un autre.

Donner les propriétés des solvants et le lien avec leur rôle

Echelle thermodynamique :

- NA : mesure RMN 31P (bonne solvatation des anions)

- ND : mesure calorimétrique de la thermicité de la réaction avec le pentachlorure d’antimoine

dans un solvant de référence. (bonne solvatation des cations)

Echelle Dimroth Reichardt : solvatochromisme et le spectre UV de la bétaïne, dipolaire

particulièrement sensible à la polarité du solvant.

Transition : on commence avec une réaction un peu particulière où le solvant va jouer le rôle de

réactif

I. Influence sur la réactivité

1. Vitesse de réaction

Blanchard p167,

Daumarie p72

Solvolyse du chlorure de tertiobutyl, à T

constante, on change de solvant

Acétone/eau : 70/30, 50/50, 30/70

Lancement, on

reprend des points,

conductimétrie

2h

On va chercher à déterminer la valeur de k la constante cinétique afin de montrer le rôle du solvant sur

la réaction.

Définition (Loupy)

Il s’agit de réactions du solvant sur un substrat par une attaque nucléophile de celui-ci sur les réactifs

électrophiles. Les solvolyses peuvent être de type SN1 ou SN2 mais de toute façon la concentration en

solvant est très supérieure à la concentration en dérivé halogéné. Il y a donc dégénéresence de l’ordre.

C’est pourquoi les études cinétiques ne permettent pas de distinguer entre une SN1 ou une SN2.

On s’affranchit de la constante de cellule du conductimètre en l’étalonnant, mais on va faire des

différences, donc pas super nécessaire. On n’a pas besoin de la valeur de infini si on fait�

Guggenheim

Manip : on prépare un mélange (eau/acétone/ chlorure de tertiobutyle), on montre le principe de

meseure et on exploite les résultats obtenus précédemment.

Exploitation

On suppose une loi en premier ordre en chlorure d’alkyle, se qui semble tout à fait raisonnable, et on

trace Gn=fonction(Gn+1), on obtient une pente de valeur k∆ t

Le solvant va influencer la stabilisation relative des composés et donc modifier la cinétique de la

réaction. Attention, le solvant peut aussi jouer le rôle de réactif

On a une constante de vitesse plus élevée lorsque la constante diélectrique du mélange de solvants est

plus élevée. (ε H20=78, ε acétone=20, dans le Blanchard on a la constante diélectriques relatives des

mélanges eau-actéone) Attention : on ne s’intéresse ici qu’à la constante diélectrique, pas au moment

dipolaire, qui pourrait jouer un rôle dans la séparation des charges.

2. Sélectivité de la réaction

JD67 Liquide Régiosélectivité de la C et O alkylation

On fait la manip avec du bromure de

benzyle (violemment lacrymogène) dans du

DMSO et dans du trifluoroéthanol.

O-alkylation

- Lavage de NaH

- Réaction

- Filtration

- Séchage

C-alkylation

- Lavage de NaH

- Réaction

- Extraction

- Evaporation

CPV, CCM, IR, 3h

hotte

On souhaite montrer qu’il est possible de contrôler la régiosélectivité d’une réaction grâce au solvant.

Manip : On fait une CCM avec le naphtol et les bruts (pentane/éther), et on la laisse éluer. On montre la

plaque déjà réalisée (révélation : UV) et on constate que l’on a des produits différents. On confirme

avec le spectre IR, en constatant la disparition de la bande OH. Technique plus précise : on va sur la

CPV. On aurait pu voir en RMN aussi. On justifie l’ordre avec les températures de fusion car on n’a

pas les températures d’ébullition.

Explication

1. Rôle du solvant dans la CCM (éventuellement faire une plaque où l’éluant n’est pas le bon, d’ou

nécessaire de maitriser ses caractéristiques).

2. Les solvants polaires aprotiques solvatent spécifiquement les cations. En séquestrant les cations, de

tels solvants suppriment l’interaction anion-cation, qui stabilise les ions dans les solvants peu polaire.

On dit alors que les anions sont nus. (solvant caratérisé par un grand ND) le trifluoroéthanol est lui

caractérisé par un grand nombre NA (ie solvate bien les anions)

On peut tenter une recristallisation (methanol ou hexane)

Remarque : O-alkylation marche bien ; C-alkylation -> huile mais caractérisations marchent.

CPV met 18 min, donc on peut augmenter la pression. CCM marchent bien

II. Traitement du brut réactionnel

1. Précipitation

Sur le produit de la O-alkylation

On introduit de l’eau glacée et une solution aqueuse saturée de chlorure de sodium. On filtre et on lave

avec de l’eau (on peut prendre de l’eau froide si on a peur de solubiliser une partie)

Explication

Le bromure de sodium et le DMSO se dissolvent dans l’eau (4mL/10mL), ce qui insolubilise le produit

de la O alkylation. Ici on essaye de garder les naphtolates, afin de pouvoir avoir une idée de la

régiosélectivité de la réaction.

2. Extraction

Sur le produit de la C-alkylation

On a une solution dans de l’éther et on ajoute de l’eau pour dissoudre le bromure de sodium. On sèche

alors avec une solution saturée de chlorure d’ammonium.

Explication

Loupy : Quand on effectue le partage d’une substance, on doit trouver un système de solvants pour

lequel le composé se dissout en proportion différente. On doit avoir une différence de densité des

phases et un coefficient de partage suffisant

3. Recristallisation

Purification d’un solide

JD n°90 solide - mélange intime des

deux solides

- lavage

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM (pas

top)

1h - Hotte

Explication

Deux choses à contrôler après recristallisation : la pureté et le rendement

Configuration E obtenue lors d’une aldolisation croisée crotonisation.

Intérêt de la réaction de crotonisation dans le monde industriel. Intérêt des chalcones (activité

pharmaceutique très variée)

Conclusion

Intérêt de la chimie sans solvant, réaction plus rapide et plus sélective, coût et pollution, éventuellement

effet de dilution.

Mais reste très important pour les polymères, car la température augmente beaucoup et pour la

formation de macrocyles.

MO 2

Réactions régiosélectives, réactions stéréosélectives

Biblio : Compendium

Introduction :

Une réaction peut mener à plusieurs produits, le chimiste classe les réactions selon leur aptitude à

former un produit préférentiellement.

- sélectivité : obtention de proportions différentes de la statistique

- régiosélectivité : formation ou rupture préférentielle d’une liaison par rapport à toutes les autres (on

obtient des isomères de constitution dont l’un au moins est majoritaire devant les autres)

- stéréosélectivité : un isomère de configuration est obtenu majoritairement devant les autres.

Le chimiste organicien a tout intérêt à maîtriser la sélectivité des réactions afin d’établir des stratégies

de synthèse menant au produit désiré.

I. Réactions régiosélectives

1. Substitution électrophile aromatique

Blanchard

p.135

Vernin p.125

Brut réactionnel

Ajout de 1ml au lieu de 10

gouttes de toluène

Faire CPV des trois produits

dans propotions connues. On

montre qu’on peut se baser sur

les aires.

Nitration du toluène avec

HNO3 dans H2SO4 conc. On

obtient 60% d’ortho, 40% de

méta ; avec la méthode de

l’étalon interne

- réaction

- extraction

CPV

210°C et

120 °C,

IR

2h30 - Hotte

Pour la CPV, on peut se passer de la méthode de l’étalon interne étant donner qu’ils sont de structures

proches et sont en plus des régioisomères.

Explication

Après lavage basique, phase aqueuse orange (produit issu de NO2, NO3; phase organique jaune à cause

des produits nitrés.

Régiosélectivité intéressante, avec les proportions statistiques (ortho/méta/para : 2/2/1) et les

proportions obtenues. On a un intermédiaire de Wheland plus stabilisé pour les formes ortho et para,

mais ortho est encombrée, donc on a plus de para. Pas de polysubstitution car NO2 est désactivant.

L’IR donne l’apparition de NO2

2. Oxydation d’une double liaison *

JD 21 liquide Epoxydation de la carvone

- Réaction avec

transfert de phase

- Extraction

IR, CPV (JD 21,

P=0,8 bar), indice de

réfraction, CCM

(pentane ether 70/30,

UV)

3h ++ Hotte

Explication

La régiosélectivité de l’époxydation, sur une double liaison plutôt électrophile (conjugaison avec C=O),

alors que l’autre est plutôt nucléophile (substituant donneurs), le mécanisme n’est pas connu mais on

peut dire qu’un peracide électrophile oxyde la chaîne latérale tandis qu’un réactif nucléophile réagit sur

la double liaison conjuguée.

Transition : On a vu un premier contrôle du chimiste sur la sélectivité d’une réaction. Deuxième

facette :

II. Réactions stéréosélectives

1. Contrôle d’un centre chiral

JD n°17 solide Réduction du camphre

- ajout progressif de NaBH4 à T

fixé

- hydrolyse

- suivi CPV

- extraction

IR, pouvoir

rotatoire, CPV

2h - Hotte

Explication

En IR, la C=O disparait et la OH apparaît (ici pas de CPV)

Rôle du solvant, choix de l’hydrure (par rapport à LiAlH4), face exo, face endo, encombrement et

angle de Burgi-Dunitz. La polarimétrie grâce à la loi de Biot permet de remonter aux concentrations de

bornéol et d’isobornéol. Amélioration de la sélectivité avec des hydrures plus emcombrés, L sélectride.

Eventuellement avoir un modèle moléculaire

2. Contrôle de la stéréochimie d’une double liaison

Blanchard p 375

Dupont-Durst p.

479

Prendre tBuOK,

diviser par 2 les

quantités

solide Réaction de Hörner-

Wadsworth-

Emmons

- ajout sur bain de

glace

- filtration

IR, Point de

fusion, CCM,

spectre UV-Vis,

CCM

(EdP/AcOEt :

90/10)

1h30 - Hotte

Explication

L’IR permet de voir la disparition de C=O, on a la CH d’une double liaison (3010), on a la déformation

CH (1441) et de CC (E= 989)

Donner le mécanisme. L’avantage de la HWE par rapport à Wittig c’est que l’on forme un sel de

phosphore soluble dans l’eau (et non Ph3P=O). L’ylure est également plus réactif et peut attaquer des

cétones portant des groupements donneurs. On utilise du DMF car c’est un solvant polaire et qui

possède une grande constante diélectrique. Il renforce la base en séparant les ions. L’ajout de

phosphonate pour former un carbanion stabilisé par délocalisation. On a ensuite une coloration rouge

due au sel de phosphonate. Le lavage à l’eau permet d’éliminer les sels de phosphonates, la base en

excès et les traces de DMF, le lavage au méthanol permet d’éliminer les produits organiques polaires ie

de départ.

Importance dans la vision (cis rétinal)

Conclusion

Importance de contrôler le produit obtenu, exemple de la synthèse de médicaments énantiopurs.

MO 3

Dérivés carbonylés

Biblio : ICO, Tec et Doc, Loupy, Chavanne

Introduction :

Composés que l’on trouve à l’état naturel et qui possèdent cette double liaison. Ils permettent

également de former des intermédiaires de synthèse très réactifs, avec un carbone électrophile et un

proton en alpha acide. (faire le dessin du Tec et Doc au tableau). Ils interviennent en particulier dans

l’allongement de chaînes carbonées.

I. Synthèse de dérivés carbonylés

1. Par oxydation d’un alcool

JD n°4 et 46 liquide Octanal, oxydation

avec l’hypochlorite

de sodium

- dosage

- extraction

Dosage, IR,

indice de

réfraction, CPV

30 min

+ 2h

+ Hotte

Explication

Attention au mécanisme, dosage à l’eau de Javel à faire avant, penser à bien contôler le pH à 9,5 (pour

que BrO- soit soluble).

Dosage de l’eau de Javel : on dilue par 20 et on dose en retour. Nécessité du dosage : décomposition

2ClO- en O2 + Cl2. Degré chlorométrique : volume en litre de Cl2 (g) nécessaire pour fabriquer 1 litre

d’eau de Javel.

On utilise Br- car il permet d’obtenir des ions hypobromites qui réagissent dix fois plus vite sur le

TEMPO qu ClO-, attention à l’identification de l’espèce oxydante (cf Handbook pour valeurs)

Passage entre les phases organiques et aqueuses : ClO-(aq) oxyde Br-(aq) pour donner BrO- (aq). Le

BrO- passe en phase orga et oxyde le tempo qui a son tour oxyde l’alcool

Le lavage à l’acide et au KI permet de réduire le TEMPO et le faire passer en phase aqueuse (du radical

à l’hydroxyanime), après ce lavage la phase orga doit être jaune marron. En suite le thiosulfate permet

de faire passer I2 en phase aqueuse sous forme de I-

Remarques

Parler des autres méthodes d’oxydation des alcools, comme Swern

La bande à 3100 peut être due à l’énol

L’octanol est utilisé en pharmacie pour savoir si un composé passe dans les graisses (ie coefficient de

partage entre l’eau et l’octanol), l’octanal est utilisé en parfumerie

Transition : on s’intéresser la réactivité de la liaison C=O que l’on vient de former, avec une forme

mésomère qui indique l’électrophilie du carbone

II. Réactivité des carbonyles

1. Electrophilie du carbone



fixé

- hydrolyse

- suivi CPV

- extraction

IR, pouvoir

rotatoire, CPV

2h - Hotte

Explication




bornéol et d’isobornéol. Amélioration de la sélectivité avec des hydrures plus encombrés, L sélectride.


NB la même attaque est possible avec de nombreux nucléophiles (ex des organomagnésiens)

Transition : l’écriture de la forme mésomère de la base conjuguée met en avant une stabilisation par

mésomérie et donc une acidité du H en alpha

2. Acidité du H en alpha


deux solides

- lavage

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM (pas

top)

1h - Hotte

Explication

Configuration E obtenue lors d’une aldolisation croisée crotonisation. On a un aldéhyde non énolisable,

ce qui permet de limiter le nombre de produits secondaires. Intérêt de la manip sans solvant : réaction

plus rapide et plus sélective



Transition : Etant donné la réactivité de la liaison C=O, on a souvent besoin de la protéger au cours

de synthèse

3. Protection de la fonction carbonyle *

Acétalisation

JD 63 liquide - Réaction

- Filtration

- Extraction

- Distillation sous

pression réduite

IR,CCM, indice

de réfraction

2,5 h +++ Hotte

L’acétalisation est la méthode la plus utilisée pour protéger les composés carbonylés de l’action des

bases et des nucléophiles. L’acétal diméthylique est le groupement protecteur usuel des aldéhydes.

Avec les cétones, moins réactives et plus sensibles à l’encombrement stérique, la formation d’un

dioxolane-1,3 avec l’éthyneglyco (éthane-1,2-diol) est généralement préférable.

Acetalisation JD 64 du glucose

Conclusion

Intérêt de la synthèse des carbonyles dans l’ICO

MO 4

Halogénation en chimie organique

Biblio : ICO, Tec et doc

Introduction :

Les halogènes font partie de la dernière colonne du tableau périodique, on les retrouve au degré

d’oxydation I. On les utilise souvent comme intermédiaires de synthèse ainsi que comme solvants (font

partie des solvants organiques a être plus dense que l’eau). On exclut de ce montage la manipulation de

F qui est trop dangereuse et celle de l’astate qui est radioactif et peu abondant

I. Halogénation électrophile

1. Bromation en alpha d’un carbonyle

JD 75 Solide Bromation avec Br3-

- Réaction

- Filtration

IR, Tf 1h + Hotte

Produit irritant

IR on a la C=O, et éventuellement s’ils posent la question la CBr

Explication

En milieu acide, l’énol est le nucléophile et attaque Br3-, mais une fois que l’on a effectué la

bromation, on ne trouve plus la forme énole car le brome pompe trop la densité électronique. On n’a

donc qu’une monobromation. Le réactif Br3- est chargé négativement, mais c’est un électrophile, il va

donc être plus sélectif que Br2 et ne va par réagir sur le cycle aromatique (sans doute à cause d’une

répulsion coulombienne entre électrons)

Attention si on attend trop le solide peut se redissoudre dans le milieu

Transition : application…

2. Test iodoforme

En milieu acide, on vient de voir que mono, et en milieu basique…

Blanchard

p293

Manip tubes à essai test

iodoforme, caractéristique de

C=O

Tf 30min,

solide

Ne pas diluer l’eau de Javel

Manip : on mélange la solution de NaOCl et celle d’iodure, on voit apparaître un solide jaune. Sur un

tube déjà prêt, on filtre la suspension et on sèche le produit. La température de fusion est caractéristique

Explication

Mécanisme dans les livres de prépa 2e année (ex Tec et Doc) il s’agit d’un test caractéristique des

méthylcétones. Il se produit une trihalogénation en milieu basique, or le dérivé trihalogéné n’est pas

stable en milieu basique, on obtient un acide en présence d’une base forte (CX3) on a donc une réaction

totale. On utilise de préférence le diiode car l’iodoforme apparaît sous la forme d’un précipité jaune.

Remarque : en milieu basique, les H géminés de X deviennent plus labiles après monohalogénation,

donc facilement enlevés (la charge négative est stabilisé par l’effet inducteur de X) et donc

polyhalogénation. Par contre en milieu acide, une fois monohalogéné, l’oxygène est moins nucléophile

car X pompe les électrons, donc pas de polyhalogénation.

II. Halogénation nucléophile

Blanchard

p198

liquide Substitution compétitive sur un

alcool de Cl ou de Br

- Réaction

- Extraction

CPV

(conditions Tinj=150,

Tfour=50), droites

d’étalonnage avec les

produits commerciaux,

IR

CCM ?

3h

liquide

Mettre un indicateur coloré dans les gardes de NaOH (5%) pour mettre en évidence les gaz piégés

(HCl, ou HBr). Ajouter un solvant organique lors des lavages

Explication : Les réactions sont des SN catalysées en milieu acide, l’ECD met en jeu le nucléophile.

Dans un solvant protique Br- moins solvaté est un meilleur nucléophile que Cl- (attention, ça dépend

très fortement du solvant !)

Transition : Les halogènes ont une très grande réactivité, on a même la possibilité de former des

radicaux

III. Halogénation radicalaire

Fonctionnalisation d’une position benzylique par voie radicalaire

Blanchard

p163

solide Bromation avec NBS

Bien prendre chloroforme !

Attention : (PhCOO)2 est explosif

Jamais à sec, entonnoir à solide

- Réaction

- Filtration

Tf, IR 2h30

Manip : filtration, ajout dans l’eau et forte agitation (on dissout le succinimide)

Explication

Mécanisme dans le livre, on déplace l’équilibre car les produits sont insolubles dans le milieu

réactionnel. La fonctionnalisation est intéressante, on peut continuer la synthèse en substituant le brome

par d’autres nucléophiles (JCE)

NB intérêt du solvant chloré

Conclusion

On a une grande réactivité, donc précieux en synthèse, mais à nuancer du fait de leur toxicité.

MO 5

Synthèse à l’aide de carbanions

Biblio : ICO

Introduction :

Définition : Les carbanions sont des composés qui possèdent une charge négative sur un atome de

carbone. Cette dernière est due à une déprotonation d’une liaison C-H ou à l’existence d’une liaison

fortement polarisée. On considèrera donc que les organomagnésiens comme des carbanion.

Le solvant utilisé devra donc être aprotique.

Ces réactions vont s’avérer être très utiles dans la quête des chimistes de créer des liaisons C-C pour

allonger les chaînes carbonées ou coupler des synthons entre eux.

I. Organométalliques

JCE 1986 p 92

Réactifs : quantité divisée par

10

Solvants :quantité divisée par

5

Non

purifié

- montage pour RMgX

sous N2

- ajout goutte à goutte

1h - Hotte

Discussion conditions stricte de manipulation éviter la présence d’eau et de O2. Verrerie sèche, garde

ou atmosphère inerte. Condition solvant de stabilisation. Addition goutte à goutte Wurtz.

Fuxa p 49 ;

En plus : BUP

629

En phase

liquide

- dosage sous N2 dosage 1h+1h - Hotte

JCE

1986 p

92

liquide - extraction

Acroléine agent lacrymogène, CaCl2

remplacé par Na2SO4

Tenter une CCM Hexane acétate

d’éthyle pour dre la réaction est fini !

IR, indice

de

réfraction

1h30 + Hotte

On synthétise d’abord le magnésien, puis on le dose pour pouvoir mettre l’acroléine en défaut.

Manip : On lance la formation de l’organomagnésien. Si ça ne démarre pas, paume de la main, I2,

dibromoéthane, ajout de RX en excès (éviter de chauffer) toujours avoir un bain de glace à porter de

main.

Pour le lancement : (ICO) procédure par entraînement : la présence d’un halogénure très réactif (I2,

1,2-dibromoéthane) permet la conversion d’un halogénure très peu réactif. NB dépend de l’état de

surface

Explication :

IR : la C=O disparaît, la OH apparaît

Les précautions que l’on prend pour éviter le couplages de Wurst, expliquer l’addition 1,2 et 1,4 ici

expérimentalement que du 1,3. Parler des autres organométalliques que l’on peut utiliser : lithiens R-Li

et cuprates R2CuLi. Mentionner le PN 1912 de Grignard (témoignage de la grande utilité)

II. Enolates

Utiliser l’acidité du H pour former un carbanion


deux solides

- filtration

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM (pas

top)

1h - Hotte

Explication



Mécanisme, acidité de H, on déplace l’équilibre grâce à la formation d’une liaison C=C conjuguée.

Configuration E obtenue lors d’une aldolisation croisée crotonisation. On a un aldéhyde non énolisable,

ce qui permet de limiter le nombre de produits secondaires. Intérêt de la manip sans solvant : réaction

plus rapide et plus sélective.



Transition : autre technique pour stabiliser un carbanion, la présence d’un hétéroatome (phosphore

ou soufre en alpha)

III. Carbanion en alpha d’un hétéroatome

Utilisation d’un phosphore pour stabiliser une charge négative

Blanchard p

375

Dupont-Durst p.

479

Prendre tBuOK,

diviser par 2 les

quantités

solide Réaction de Hörner-

Wadsworth-Emmons

- réaction

- ajout sur bain de

glace

- filtration

IR, Point de

fusion, spectre

UV-Vis, CCM

(EdP/AcOEt :

90/10),

1h30 - Hotte

L’IR permet de voir la disparition de C=O, on a la CH d’une double liaison (3010), on a la déformation

CH (1441) et de CC (E= 989)

Explication

Donner le mécanisme. Utilisation de la base forte pour déprotonner. L’avantage de la HWE par rapport

à Wittig c’est que l’on forme un sel de phosphore soluble dans l’eau (et non Ph3P=O). L’ylure est

également plus réactif et peut attaquer des cétones portant des groupements donneurs. On utilise du

DMF car c’est un solvant polaire et qui possède une grande constante diélectrique. Il renforce la base

en séparant les ions. L’ajout de phosphonate pour former un carbanion stabilisé par délocalisation. On a

ensuite une coloration rouge due au sel de phosphonate. Le lavage à l’eau permet d’éliminer les sels de

phosphonates, la base en excès et les traces de DMF, le lavage au méthanol permet d’éliminer les

produits organiques polaires ie de départ.

importance dans la vision (cis rétinal)

Conclusion

Des intermédiaires de synthèse primordiaux pour créer des liaisons C-C/ On peut même en créer un

grand nombre à la suite, ex de la polymérisation anionique (ex du polystyrène).

MO 6

Oxydation en chimie organique

Biblio : ICO, Clayden 36

Introduction :

Définition : définition du do en inorga pas très pratique enchimie organique (exemple des

diastéréoisomères du butène. On se propose donc de définir l’oxydation en chimie organique comme

l’ajout d’un hétéroatome plus électronégative (tel l’oxygène) ou la perte d’un hydrogène.

De grands enjeux dans le traitement des fonctions, on a besoin d’une grande sélectivité et d’un grand

contrôle de la réaction d’oxydation.

NB ici c’est le produit organique d’intérêt qui subira l’oxydation, son partenaire de réaction lui sera

naturellement réduit

I. Elimination d’un hydrogène

1. Oxydation d’un alcool



de sodium

- dosage

- extraction

Dosage, IR,

indice de

réfraction, CPV

30 min

+ 2h

+ Hotte

Explication





d’eau de Javel.








Remarques





2. Couplage oxydant d’un naphtol

JD 86 solide Couplage du binaphtal par FeCl3

- réaction

- filtration

- recristallisation dans le

toluène

Point de

fusion, IR

2, 75

h

++ Hotte

Explication ICO

On filtre à chaud car le naphtol est soluble à froid, on lave à l’eau chaude pour éliminer le naphtol et le

reste de fer (sel). Le lavage à l’éthanol glacé servirait à éliminer le produit de suroxydation (oxydation

du naphtol possible). Mécanisme d’oxydation par transfert d’électron dans le JD.

Papier iodo-amidonné (pas de ref) on a du KI en présence d’amidon, on oxyde I- en I2, I2 + amidon

donne un coloration bleue en présence d’un oxydant

Méthode pour séparer les deux atropoisomères dans le JD

II. Ajout d’un oxygène

JD 21 liquide Epoxydation de la carvone

- Réaction avec

transfert de phase

- Extraction

IR, CPV (JD 21,

P=0,8 bar), indice de

réfraction, CCM

3h ++ Hotte

Explication

La régiosélectivité de l’époxydation, sur une double liaison plutôt électrophile (conjugaison avec C=O),

alors que l’autre est plutôt nucléophile (substituant donneurs), le mécanisme n’est pas connu mais on

peut dire qu’un peracide électrophile oxyde la chaîne latérale tandis qu’un réactif nucléophile réagit sur

la double liaison conjuguée.

Sur l’IR on a la disparition de la C=C conjuguée et le déplacement de la C=O car elle n’est plus

conjugué

Autres façons d’oxyder aussi les doubles liaisons : KMnO4 et I2 c’est ce qu’on utilise en CCM pour

révéler !

Conclusion

Un grand nombre d’autres réactions (ozonolyse) permet une interconversion de fonction très

intéressante pour le chimiste organicien. Une classe de réaction que le corps a appris à maîtriser

(contrer les effets du stress oxydant, exemple anecdotique : un enzyme du foie qui oxyde l’éthanol).

Manips en plus : Beckman JD48, tube à essai KMnO4 et cylcohexene, hydroxylation catalysée par Ru

Fuxa p96

MO 07

Réduction en chimie organique

Biblio : ICO, Clayden

Introduction :

Définition en organique, on l’utilise en synthèse pour réaliser une interconversion de fonctions

I. Réduction d’un alcène

BUP à

paraître

liquide - filtration sur célite

- extraction

IR, CCM,

indice de

réfraction, CPV

2h + Hotte

1ml d’alcyne, 0,8mL de quinoléine, 100mg de catalyseur de Lindlar et 50 mL d’éther de pétrole.

Manip : On montre la filtration, le lavage avec une solution d’HCl 1M pour enlever la quinoléine, avec

solution de NaCl saturée (pressechage)

On a les produits Z et E commerciaux, qu’il faut piquer en CPV (Se30, 210 130, 1bar). Calcul du

nombre de mole de H2 ayant réagit en suivant l’évolution de la pression.

Explication

Parler de l’obtention de l’autre diastéréoisomère par réduction avec métal dissous dans NH3. Insister

sur l’intérêt de la stéréochimie (Clayden, le cis-rétinal et son rôle dans la vision).

Transiton : les hydrogénations catalytiques permettent, dans des conditions plus dures de réduire des

C=O. On va préférer des méthodes plus sélectives de la fonction oxydée.

II. Réduction d’un groupement carbonyle



fixé

- hydrolyse

- suivi CPV

- extraction

IR, pouvoir

rotatoire, CPV

2h - Hotte

Explication




bornéol et d’isobornéol. Amélioration de la sélectivité avec des hydrures plus encombrés, L sélectride.


III. Réduction d’un groupe nitro

JCE 1975

p. 668

Réduction

d’un

groupe

nitro

solide Réaction

Filtration

Extraction,

recristallisation

Point de

fusion, IR

3 h + hotte

Faire une extraction à l’éther pour séparer produit et sels d’étain.

Chimiosélectivité (on touche pas au carbonyle)

On remplace la recristallisation : on obtient un solide pâteux après le traitement à la soude. On met 50

mL d’éther on agite pendant 10 min. Le produit passe dans l’éther. On filtre sur papier filtre, on

évapore le solvant et le produit cristallise dans le rotavap.

Conclusion : chimie/industrie

Régiosélective/chimiosélective

Beaucoup plus difficile de contrôler oxydation.

Manip de secours : organomagnésien, Zn JD 33, WHE

MO08

Extraction et synthèse de molécules odorantes

Introduction :

Propriété des molécules odorantes : volatiles (faible point d’ébullition), solubles dans l’eau et en

solvant organique (franchir les membranes lipidiques)

Familles caractéristiques : ester, dérivé carbonylés, terpène, soufre (dans le gaz), amine (cadaverine,

putrécine)

Problématique : est-ce qu’il faut extraire ou synthétiser le composé d’intérêt?

Remarque : découper petites bandelettes dans papier filtre et plonger dans solution éthanolique des

produits pour les faire sentir.

I. Extraction

1. Directe

BUP

695 avec

le bon

pouvoir

rotatoire

!!!

liquide Extraction directe du limonène

- 3 oranges

- On broie

- Dans pentane

- Décantation

- Evaporation

IR, indice de

réfraction,

pouvoir

rotatoire, CCM,

CPV

2h30 + Pas de

hotte

La CCM montre plein de produits secondaires… Ne pas faire sentir après une CCM moche !

Transition : Extraction directe marche pas très bien, on a souvent recours à la distillation.

2. Par distillation

Chimie des

odeurs et des

couleurs p

207,

BUP 695

liquide hydrodisillation

extraction

IR, indice de

réfraction,

pouvoir

rotatoire

2h30 + Pas de

hotte

Pour l’orange hydrodistillation, pour le citron (si autorisé) entraînement à la vapeur

Manip : On prend un indice de réfraction que l’on compare au produit commercial pour déterminer la

pureté du produit. On peut aussi comparer les spectres IR. On prépare les solutions pour la

polarimétrie, ce qui nous permet de distinguer la quantité de + et – limonène grâce à la loi de Biot

Transition : Mais bon faudrait beaucoup d’oranges à chaque fois ! pas viable pour un production

mondiale. D’où la synthèse

II. Synthèse

1. Application à la parfurmerie



de sodium

- dosage

- extraction

Dosage, IR,

indice de

réfraction, CPV

30 min

+ 2h

+ Hotte

Explication





d’eau de Javel.








Remarques





2. Application à l’agroalimentaire

JCE 1986 p 92

Réactifs : quantité divisée par

10

Solvants :quantité divisée par

5

Non

purifié

- montage pour RMgX

sous N2


1h - Hotte



Fuxa p 49 ;

En plus : BUP

629

En phase

liquide


JCE

1986 p

92

liquide - extraction





IR, indice

de

réfraction

1h30 + Hotte

On synthétise d’abord le magnésien, puis on le dose pour pouvoir mettre l’acroléine en défaut.

Manip : On lance la formation de l’organomagnésien. Si ça ne démarre pas, paume de la main, I2,

dibromoéthane, ajout de RX en excès (éviter de chauffer) toujours avoir un bain de glace à porter de

main.

Pour le lancement : (ICO) procédure par entraînement : la présence d’un halogénure très réactif (I2,

1,2-dibromoéthane) permet la conversion d’un halogénure très peu réactif. NB dépend de l’état de

surface

Explication :

IR : la C=O disparaît, la OH apparaît

Les précautions que l’on prend pour éviter le couplages de Wurst, expliquer l’addition 1,2 et 1,4 ici

expérimentalement que du 1,3. Parler des autres organométalliques que l’on peut utiliser : lithiens R-Li

et cuprates R2CuLi. Mentionner le PN 1912 de Grignard (témoignage de la grande utilité)

Conclusion ; vaniline synthèse donne un produit peu onéreux, mais l’extraction est moins rentable.

PLAN

Introduction :

Propriété des molécules odorantes : volatiles (faible point d’ébullition), solubles dans l’eau et en

solvant organique (franchir les membranes lipidiques)

Familles caractéristiques : ester, dérivé carbonylés, terpène, soufre (dans le gaz), amine (cadaverine,

putrécine)

Problématique : est-ce qu’il faut extraire ou synthétiser le composé d’intérêt?

I- Extraction

a. Directe

b. Par distillation

Extraction à froid, entraînement à la vapeur, hydrodistillation, extraction à reflux

Effet de T (augmente solubilité, réduit temps d’extraction, peut décomposer la molécule)

II- Synthèse

a. Octanal

b. Matsutake

conclusion : vaniline synthèse donne un produit peu onéreux, mais l’extraction est moins rentable.

MANIP

Extraction

directe par le

pentane

BUP 695 p 796 Macération

(extraction à

froid) puis

extraction des

molécules

odorantes,

limonène,

CCM, filtation

sur Büchner,

lavage

1h

Mise en évidence des défauts de l’extraction

Extaction par

distillation du

limonène

Blanchard p207

BUP 695 p796

Hydrodistillation

et entraînement

CCM

polarométrie,

distillation

3h30

Comparaison de l’hydrodistillation et de l’entraînement à la vapeur

Octanal JD46 CPV, IR,

lavages

2h00

Matsutake JCE 86 p92 Formation d’un

magnésien et

réaction sur

l’acroléine

Lancement,

dosage possible

2h30

Synthèse de

l’acétate de

benzyle dans

deux conditions

différentes

TP Bordas n°33 Lancement de la

réaction, indice

de réfraction

Odeur de Jasmin

par élimination

JCE 1991, p515

décarboxylante

du bromostyrène

Extraction de

l’eugénol

BUP 695

Chimie dans la

maison p216

Chavane p227

Entrainement à

la vapeur,

l’eugénol en

phase aqueuse,

l’acétyleugénol

(lavage phase

orga)

L’extraction à la vapeur est trop long, pas de produit

EN PLUS

En plus extraction puis synthèse de la lavande

Ester odorants au micro-ondes : banane, poire

produits naturels sont des mélanges, pas forcément génial d’en avoir qu’un seul

faire sentir sur des bandelettes imbibées de solutions alcooliques des produits

autres plans :

I- extraction d’une molécule odorantes

1) Extraction au pentane de l’huile essentielle d’orange

2) Extraction du limonène par hydrodistillation

II- Synthèse de molécules odorantes

1) Synthèse de l’acétate de benzyle dans deux conditions différentes

2) Synthèse de la coumarine (n’a pas marché)

Ou encore

I- Extraction de molécules naturelles (limonène)

II- Synthèse de molécules naturelles

i. Obtention d’une coumarine

ii. Ester de poire (chimie de la maison)

III- Synthèse de molécules non naturelle

i. Synthèse de l’isovalérate de 2-phényléthyle

Lecture sur la chimie du micro-ondes : méthode et techniques de la chimie organique, Astruc

MO 09

Réactions photochimiques

Voir plan de Stéphanie

MO 10

Réactions radicalaires en chimie organique

Introduction :

.

I. Production de radicaux par voie photochimique

Blanchard

p. 101

solide Effet Karasch

- Réaction

- Extraction

IR, CPV (160,

50)

1 h ++ Hotte

Tirer un peu sous vide à la fin pour faire passer tous les gaz.

Par rapport au blanchard, mettre deux fioles de suite de soude avec indicateur coloré (cf Skoog)

II. Production de radicaux par voie thermique

JD 11 ; JD

41

solide - Réaction

- Extraction

- Filtration

CCM, IR 2h ++ Hotte

Manip : On verse dans l’éthanol et on constate une précipitation, on filtre et on réalise une CCM.

Explication

Donner le mécanisme radicalaire. On a fait une droite d’étalonnage avec des polymère de masses

molaires connues et on remonte ainsi à la masse molaire du notre, Calcul du rendement.

Eventuellement parler de la viscosimétrie pour caractériser un polymère.

III. Production de radicaux par voie chimique

JD 86 solide Couplage du binaphtol par FeCl3

- réaction

- filtration

- recristallisation dans le

toluène

Point de

fusion, IR

2, 75

h

++ Hotte

Explication ICO

On filtre à chaud car le naphtol est soluble à froid, on lave à l’eau chaude pour éliminer le naphtol et le

reste de fer (sel). Le lavage à l’éthanol glacé servirait à éliminer le produit de suroxydation (oxydation

du naphtol possible). Mécanisme d’oxydation par transfert d’électron dans le JD.

Papier iodo-amidonné (pas de ref) on a du KI en présence d’amidon, on oxyde I- en I2, I2 + amidon

donne un coloration bleue en présence d’un oxydant

Méthode pour séparer les deux atropoisomères dans le JD

Conclusion :

Blanchard p. 99

Isomérisation de l’acide maléique

Br2 initié par UV,

Pas de caractérisation

MO 11

Réactions de transposition

Biblio : March, ICO, Clayden, Chaquin

Introduction :

Une réaction dans laquelle l’ordre séquentiel des atomes d’une molécule a été modifié. (March)

2 types de transposition :

- transposition provoquée par l’existence sur un atome d’un excès ou d’un défaut d’électrons : une

transposition dite polaire. On aura alors migration intramoléculaire d’un atome ou groupe d’atome.

Dans ce montage, on se limitera aux transposition avec défaut d’électrons, car c’est la plus fréquente.

- transposition passant par un mécanisme concerté : transpositions sigmatropiques, qui peuvent se

passer en l’absence de polarisation.

Intérêt : il peut s’agir de réactions intéressantes qui permettent d’effectuer de façon élégante un grand

nombre de changements dans la molécule. Elles peuvent toutefois également être à l’origine de réaction

parasite. Il faut donc les étudier pour mieux les contrôler.

I. Transposition avec un mécanisme polaire

1. Avec un défaut d’électrons sur un carbone

Chimie

tout p57,

Blanchar

d p200

liquide Transposition pinacolique

- Réaction (mod op

chimie tout avec

hydrodistillation)

- Décantation

IR, indice de réfraction,

test iodoforme, Test à la

2,4 DNPH et Tf,

1h30 bien

calorifuger,

pas

chauffer

trop fort au

début ?

On peut diviser les quantités par 5.

Explication :

On a une transposition 1,2, avec un moteur qui est la formation d’un carbocation le plus stable, tout

comme lors de la transposition de Wagner-Meerwein. Eventuellement mécanisme au dos d’une feuille.

L’IR montre l’apparition d’une bande C=O

Transition : on a vu la transposition sur un atome de carbone grâce à la présence d’un carbocation.

Sur un hétéroatome plus électronégatif, tel que l’azote, ce n’est pas aussi facile de créer une charge

positive, on a donc recours à un subterfuge, on forme un bon groupement partant.

2. Avec un défaut d’électrons sur un hétéroatome

JD 48 solide Transposition de beckman :

oxime et on chauffe en

présence d’acide sulfurique

- Réaction

- Extraction

- Evaporation

- Recristallisation

Point de

fusion, IR,

CCM ??

3 h ++ Hotte

Prévoir un bain de glace, IR dur à caractériser, car les C=O et C=N sortent au même endroit, la recri

peut être longue

Explication : on a pu formé un bon groupe partant, il part lors de la migration. Force motrice : départ

d’un groupement sulfonate La neutralisation avec NH3 (pas NaOH pour ne pas ouvrir la caprolactame).

On forme du sulfate d’ammonium, et précipite. On re-dissout avec une quantité minimale d’eau (car

produit soluble dans l’eau, on se met à la limite de saturation pour pouvoir quand même passer dans

l’ampoule à décanter). Recristallisation : à deux solvants (ether et pentane)

Importance de la transposition de Beckman pour la synthèse du nylon, mentionner la transposition de

Hofmann, défaut d’électrons sur un oxygène Bayer-Villiger

II. Transposition avec un mécanisme concerté

JD50 solide Transposition diaza-cope (formation

d’un hétérocycle azoté)

- Réaction

- Filtration

(pas besoin de recri),

IR, Tf 2h30

Définition d’une réaction sigmatropique : réaction au cours de laquelle on a migration intramoléculaire

d’une liaison sigma allylique. Ce sont des réactions concertées et péricycliques dans lesquelles le bilan

des liaisons est nul. (Chaquin, ICO)

Explication : force motrice de la réaction bilan de liaison, aromaticité. Il s’agit d’une transposition 3,3.

Intérêt : on obtient des composés de la famille de l’indol (colorant comme l’indigo)

Acide acétique : un solvant aqueux dans lequel le produit est un peu près soluble

Autre transposition similaire : la claisen

Lavage à l’acide acétique glacial (qui est le solvant de la réaction…), à l’eau jusqu’à disparition de

l’acide, à l’éthanol. Le produit n’est pas soluble dans l’acide acétique !!!! Mais à quoi sert le lavage à

l’éthanol alors ?

Conclusion

Il existe aussi des transpositions radicalaires, que l’on retrouve par exemple lorsqu’une transposition

sigmatropique n’est pas permise thermiquement. La voie photochimique fait intervenir des radicaux.

Manip de secours : transpo de Claisen

MO 12

Réactions acido-catalysées en chimie organique

Biblio : Scacchi, Clayden (définition spécifique/généralisée)

Introduction :

Une réaction acido-catalysée fait intervenir un proton et sa lacune électronique. On définit un

catalyseur (Scacchi) avec le diagramme et le fait qu’il accélère la réaction sans intervenir dans le bilan

global.

I. Caractéristiques d’une réaction acido-catalysée

1. Augmentation de la vitesse de réaction

Montrer l’influence sur la vitesse de réaction d’un catalyseur en dosant le réactif restant

Blanchard p.

187

Produit

non

isolé

Estérification en

présence et en absence

de catalyseur H2SO4.

- réaction

- trempe, dosage

acido-basique

IR,

Dosage

2h30 + Hotte

Prendre une soude plus concentrée pour avoir Veq plus raisonnable. Au moment de la trempe deux

phases apparaissent, on prélève tout de suite dans la phase orga pour avoir un IR de l’ester. On agite et

on chauffe légèrement, ce que fait disparaître les deux phases. On peut alors doser.

Manip : On dose par colorimétrie (BBT) ou par pHmétrie, l’acide restant par de la soude (attention en

même temps on dose H2SO4 !) On peut alors remonter au rendement.

Transition : On a vu ici un caractère général de la catalyse, or la catalyse acide en particulier

possède des caractéristiques qui lui sont propres : elle peut être générale ou spécifique

2. Type de catalyse : spécifique/ généralisée

Étudier l’équilibre entre l’alpha glucose et le beta glucose

Brenon Audat,

p.163

Blanchard

p.259

- préparation des solutions de

glucose, de différentes

concentrations en acide

- étude de l’influence de la

concentration d’acide sur la

cinétique

Suivi

polarimétrique

2h - Pas de

hotte

Manip : on prépare la solution de glucose en présence du tampon H3PO4/H2PO4-. On suit le début de

l’évolution par polarimétrie.

Explication : on suit α (t) , on trace ln(α (t)-α inf)=f(t) pour différents tampons, mais à pH constant.

On a 3 droites de pentes différentes. On valide une réaction d’ordre 1 (c’est une des hypothèse du

calcul). Pente qui sont différentes indiquent que l’on a une catalyse génaralisée.

internet (aussi dans le Clayden p1105) : Le terme catalyse acide spécifique est utilisé quand la

vitesse de réaction est dépendante de l'équilibre de la protonation du réactant. Ce type de catalyse est

indépendant de la structure spécifique et de concentrations des différents donneurs de protons présents

dans la solution. C'est uniquement la concentration en proton, pH, qui régit la réaction. Des réactions

dans des milieux tampons aqueux, ont des vitesses indépendantes de la nature des composants du

tampons, mais uniquement du pH. La loi de vitesse comporte un terme en [H+]. Dans le cas ou la

nature de l'acide affecte la réaction, on emploi le terme de catalyse acide générale. La loi de vitesse

comporte alors des termes en concentration de chacun des donneurs de proton agissant comme

catalyseur.

On a fixé la force ionique pour pouvoir comparer en ne faisant varier qu’un seul paramètre.

Transition : on a vu jusqu’à présent des catalyses par des acides de Brönsted, on va voir un exemple

de catalyse par un acide de Lewis.

II. Application en synthèse

JD 38 Liquide - Réaction

- Hydrolyse

- Extraction

- Evaporation

CPV, indice de

réfraction,

CCM, IR

3 h ++ Hotte

* Mode opératoire

Attention les sels d’étain alourdissent la phase aqueuse ! qui se retrouvent en dessous du DCM.

Possibilité de séparer endo/exo avec colonne et fractions de 10 mL

Rajouter deux fioles de gardes contenant de la 2,4-DNPH après le rota !!!!!!! Piège à methyl vinyl

cétone !! En sortie de pompe

* Discussion

On obtient 4 racémiques que l’on voit en CPV, discussion sur la régiosélectivité.

Conclusion

Catalyse enzymatique et catalyse enzymatique, les nouveaux défis.

Manip de secours : Friedel-Crafts

Important : le catalyseur n’est pas régénéré, on étudie l’acylation, mais il l’est dans l’alkylation. Or une

alkylation conduirait à un mélange dur à caractériser, d’où le choix de l’acylation, car l’étape

d’activation est la même.

JD55 + JD 92 Acylation de Friedel et Crafts Lancement, extraction,

lavage, indice de réfraction,

CCM

2h30

-3h00

A cause du chlorure d’acyle : on lave la verrerie avec de la soude à 5%

Manip : ajout de l’anisole pour voir HCl buller dans le piège (bien mettre en plus une fiole de garde, on

aura une chute de pression lorsque l’on refroidit), puis extraction, lavages et indice de réfraction

Explication :

Lors de l’ajout de l’anisole la solution devient rouge, quand on hydrolyse la couleur disparaît (elle est

due à l’adduit de Lewis).

intérêt pour avoir une monoalkylation (on réduit avec Clemmensen par exemple)

Pour la CCM on doit casser l’adduit avant de le spotter, avec NH4Cl, sinon on n’a pas le bon Rf

(pentane/ether 90/10), bien marquer les spots, car les produits s’évaporent

L’hydrolyse est très exothermique, on doit avoir un bain de glace, on hydrolyse en milieu acide pour ne

pas former Al(OH)3.

Pour les lavages :

- 2*10 mL d’eau : on enlève Al3+, Cl- et H+ et un peu de l’acide, la phase orga contient le

produit et un peu d’acide

- NaOH (pH basique) l’acide passe en solution aqueuse.

- H2O on enlève les traces de Na+, car après on lave avec une solution saturée et on pourrait

donc avoir un précipité.

MO 13

Réactions d’élimination en chimie organique

Biblio : ICO, Clayden, Loupy, Chavanne

Introduction :Expulsion d’un au plusieurs groupes d’atomes, qui peuvent conduire à des insaturations ou à des cycles.- élimination α : les 2 substituants sont sur le même carbone,- élimination β : les substituants sont sur des carbones adjacents, trois mécanismes limites- élimination de substituants en bout de chaînesRéaction en compétition avec substitution nucléophile, à savoir contrôler

I. Caractérisations des réactions d’éliminations

1. Régiosélectivité

Blanchard 193, Mesplède (100 manip de chimie organique) p. 75

liquide Déshydratation du méthyl-2-cyclohexanol

- Réaction-distillation- Extraction

CPV sur SE30: injecteur 150°C, four 70°C IR, CCM (condition)

3 h +++ Hotte

On utilise plutôt H3PO4 (une action desséchante plus prononcée)

Manip : lavage (soude pour neutraliser vérifier les eaux mères, puis eau pour enlever la soude), injection en CPV (piquer les produits commerciaux) On n’a pas vraiment besoin d’un étalon interne car on a la même masse.

Explication

La régiosélectivité grâce à la règle de ZaitsevIntérêt : un bon intermédiaire réactionnel on peut ensuite lui faire subir une suite de réactions, hydratation pour former l’autre alcool plus stable ou une ozonolyse réductrice pour obtenir un aldéhyde.

Transition : ici la stéréosélectivité est imposée par le cycle mais souvent on peut obtenir 2

stéréoisomères Z et E.

2. Stéréosélectivité

Rôle du solvant lors de l’élimination de Br2. Elimination décarboxylative

Daumarie concours p153 avec ref donnée : JCE juin 1991 n°68 pour la CPV et théorie

liquide On regarde le rôle du solvant dans l’élimination de Br2 du beta bromostyrène. E1 ou E2 selon que l’on utilise l’eau ou la butanone.

- Réaction- Extraction- Evaporation

CPV, IR

Conditions : Téb = 120°C four 160°C…, P = 1,5 bars

2h30

Le réactif de départ est commercial

Extraction : on déplace l’équilibre grâce à la formation de CO2

Butanone apolaire, donc E2 (pas de stabilisation possible du carbocation)Eau polaire, donc E1 (stabilisation possible du carbocation)

Transition : on a vu des mécanismes E1, E2. On va s’intéresser à un nouveau mécanisme et à son

utilité lors de la synthèse d’un composé d’intérêt.

II. Application en synthèse

Utiliser l’acidité du H pour faire une E1cb

JD n°90 solide - mélange intime des deux solides- filtration- recristallisation

Point de fusion, IR, CCM

1h - Hotte

Explication

Deux choses à contrôler après recristallisation : la pureté et le rendementAcidité du H permet de former un carbanion. Configuration E obtenue lors d’une aldolisation croisée crotonisation. C’est la formation des liaisons conjuguées qui est le moteur de la réaction. On a un aldéhyde non énolisable, ce qui permet de limiter le nombre de produits secondaires. Intérêt de la manip sans solvant : réaction plus rapide et plus sélective. Intérêt de la réaction de crotonisation dans le monde industriel. Intérêt des chalcones (activité pharmaceutique très variée)

Conclusion

Réactions parasites, les réactions d’éliminations réductrices en chimie organométallique.

Coumarine JD44, élimination réductrice avec la réaction de Heck Fuxap107

MO 14

Les substitutions nucléophiles

Introduction :

Définition d’une SNLa substitution nucléophile résulte de l’attaque nucléophile par un élément riche en électron et du départ nucléofuge d’un élément emportant un doublet d’électrons. Sert surtout à continuer une chaîne ou à assembler deux morceaux préalablement synthétisé.

I. SN sur un C aliphatique

1. C-alkylation

Création de liaison CC très recherché en chimie organique. Ici pKa très faible pour composé carbonylé, intéressant pour éviter base trop forte. Ensuite, il suffit d’éliminer un carbonyle par décarboxylation.

JD 94 liquide - réaction- extraction- évaporation

CCM, CPV 1 h ++ Hotte

Soude et agent de transfert de phase -> pâte (2 phases et si on laisse trop longtemps pâteux : transfert de phase se met au fond (plus riche en sel, indice du milieu varie donc on voit trouble). On met dans de la glace pour empêcher HO- d’attaquer HSO4-. D’ailleurs on met deux équivalents de NaOH pour ça.

Ajout goutte à goutte de transfert de phase : pas besoin (pas exothermique), doit être expérimental pour avoir un meilleur rendement.

Fin lorsque milieu neutre car NaOH réagit ensuite avec agent de transfert de phase HSO4-.

On élimine le chloroforme car nBuNH4,I est soluble dans le chloroforme mais pas dans l’éther (fait expérimental, car les deux solvants ont même constante diélectrique et moment dipolaire, peut-être HSAB)

Produit pas pur (CCM : pentane/éther) : reste un peu de réactif0,28 réactif (0,30)0,74 produit (0,7 dialkylé et 0,5 monoalkylé)

CPV (une goutte du produit dans 1 mL d’éther) : pour avoir monoalkylé et dialkylé

Transition : formation de liaison nécessite protection ; substitution sur hétéroatomes possibles aussi.

2. Facteurs influençant la substitution nucléophile aliphatique

Blanchard p.165

Produit non isolé

Tubes à essai Précipité qui noircit à la lumière

30 min

- Pas de hotte a priori

On montre l’influence du substratEn SN2, primaire réagit plus vite car moins encombréEn SN1, primaire réagit moins vite car carbocation moins stable.

II. SN sur un hétéroatome

JD 58 Protection du glucose

liquide Filtration,colonne

Indice de réfraction, IR

1 h + hotte

UTILISER HMDS et pas imidazole !!Me3SiCl pas si dangereux que ça dans l’air. Rejet de HCl !! Pyridine sent très mauvais, faire très attention, bien filtrer, voire refiltrer. Lors de l’évaporation, faire super attention : ne pas chauffer d’abord le ballon, le laisser à l’air libre à pression réduite, puis seulement le mettre dans le bain-marie pour éviter bullage et évaporation trop rapide du reste de pyridine dans la pompe, puis dans l’atmosphère.

Pyridine : agent intercalant dans la chaîne ADN, très mauvais pour les organes reproducteurs, sent très mauvais (nez très fragile), si on la sent pue, c’est mauvais pour toi !

Evaporation->liquide qui se cristallise en solide jaune.

2. SN sur un C aromatique

D’habitude, SE mais il est possible de faire des SN sur aromatiques désactivés par groupement nitro par exemple. Il faut un bon nucléofuge pour que le système récupère son aromaticité. En effet, le mécanisme est en deux étapes : addition puis élimination.

Dupont-durst p. 461Vogel p. 960Chavanne

Synthèse de la 2,4-DNPH

solide Filtration,recristallisation

Point de fusionIR, Test caractéristique

1 h + hotte

Spectre IR : 3100 -> NH et NH2 ; 2878 -> CH aromatique ; 1560 – 1500 -> NO asym ; 1356 – 1340 -> NO sym ; C-Cl - > 850 -800 ?? pas vu sur le spectre

Recri nécessaire mais difficile (rendement de 120 %) ; Point de fusion bon (196 au lieu de 198)Cristal rouge

On chauffe au début pour solubiliser. Pourquoi jaune-rouge ??

Test classique des cétones et aldéhydesOn prépare : H2SO4+DNPH+eau+ethanol (25/75) (voir Chavanne)Puis on ajoute qq gouttes de acide salicylique -> isoler précipité, le mettre à sécher dans l’étuve, prendre le point de fusion et les comparer.

Conclusion

Les SN servent à allonger les chaînes carbonées (alkylation), peuvent même réaliser des cycles (lactonisation), permettent d’introduire des hétéroatomes (halogénation, reaction d’arbusov pour préparer une Wittig Horner) et réalisent des protections (ex en plus acide aminé, ether)

MO 14 : Les substitutions nucléophilesI. Allongement d’une chaîne carbonée

C-alkylation JD 67 Filtration, CCM, IR, Pf

Alkylation JD 94 Catalyse par transfert de phase, extraction, CPV, CCM

2h00

II. Substitution nucléophile mettant en jeu un hétéroatome

Arbusov et Wittig Horner Dupont Durst p 475 Tf, IR 2hFormation du benzilphosphonate de diéthyle

Blanchard p.373 Reflux, IR, on peut faire une Wittig ensuite

1h45 sans wittig

Silylation d’un glucose Blanchard p.367Acide L N tertbutoxycarbonylglutanique

JD 73 CCM, IR

Synthèse d’un phénolSni synthèse du 1- Chlorohexane

Vogel p.558 Indice de réfraction, IR, Distillation

Synthèse d’une lactone JD 34,Organic Synthesis vol VI p 698 Noland

Indice de refraction, CCM, CPV

3h

Substitution compétitive VogelBlanchard 198Helmkamp selected experiments in organic chemistry 61

Tétra o trimethylsilyl alpha D glucopyranoside de triméthylsilyle

JD 58 Indice de réfraction, IR, extraction

0,5h

Blanchard 369Réaction d’échange d’halogène

Blanchard 165

III. Substitution nucléophile aromatiquea. Synthèse de la 2,4-DNPH

2,4-DNPH Vogel rouge p.960 Tf, UV, recristallisation, test caractéristique

2h30-3h00

Dupont Durst p 460Chavanne 477

Précurseur de Dess-Martin

MO 15

Réactions de substitutions électrophiles

Introduction : Définitions. Sert en chimie organique pour fonctionnaliser que ce soient des chaînes aliphatiques ou aromatiques. Nous allons regarder des exemples de ces réactions en examinant la nature de l’électrophile pour chacune d’entre elles.

I. En série aliphatique


JD 75 Solide Bromation avec Br3-- Réaction- Filtration

IR, Tf 1h + Hotte

Produit irritantIR on a la C=O, et éventuellement s’ils posent la question la CBr

Explication

En milieu acide, l’énol est le nucléophile et attaque Br3-, mais une fois que l’on a effectué la bromation, on ne trouve plus la forme énole car le brome pompe trop la densité électronique. On n’a donc qu’une monobromation. Le réactif Br3- est chargé négativement, mais c’est un électrophile, il va donc être plus sélectif que Br2 et ne va par réagir sur le cycle aromatique (sans doute à cause d’une répulsion coulombienne entre électrons)Attention si on attend trop le solide peut se redissoudre dans le milieu


2. Test iodoforme

En milieu acide, on vient de voir que mono, et en milieu basique…Blanchard p293

Manip tubes à essai test iodoforme, caractéristique de C=O

Tf 30min, solide

Ne pas diluer l’eau de JavelManip : on mélange la solution de NaOCl et celle d’iodure, on voit apparaître un solide jaune. Sur un tube déjà prêt, on filtre la suspension et on sèche le produit. La température de fusion est caractéristique

Explication

Mécanisme dans les livres de prépa 2e année (ex Tec et Doc) il s’agit d’un test caractéristique des méthylcétones. Il se produit une trihalogénation en milieu basique, or le dérivé trihalogéné n’est pas stable en milieu basique, on obtient un acide en présence d’une base forte (CX3) on a donc une réaction totale. On utilise de préférence le diiode car l’iodoforme apparaît sous la forme d’un précipité jaune.

II. En série aromatique

1. Effet d’orientation

Blanchard

p.135Vernin p.125

Brut réactionnelAjout de 1ml au lieu de 10 gouttes de toluèneFaire CPV des trois produits dans propotions connues. On montre qu’on peut se baser sur les aires.Nitration du toluène avec HNO3 dans H2SO4 conc. On obtient 60% d’ortho, 40% de méta ; avec la méthode de l’étalon interne

- réaction- extraction

CPV210°C et 120 °C, IR

2h30 - Hotte

Pour la CPV, on peut se passer de la méthode de l’étalon interne étant donner qu’ils sont de structures proches et sont en plus des régioisomères.

Explication

Après lavage basique, phase aqueuse orange (produit issu de NO2, NO3; phase organique jaune à cause des produits nitrés.Régiosélectivité intéressante, avec les proportions statistiques (ortho/méta/para : 2/2/1) et les proportions obtenues. On a un intermédiaire de Wheland plus stabilisé pour les formes ortho et para, mais ortho est encombrée, donc on a plus de para. Pas de polysubstitution car NO2 est désactivant. L’IR donne l’apparition de NO2

2. Application

Intérêt : se retrouve dans de nombreux complexes dans le corps humain (chlorophylle avec Mg, hémoglobine avec Fe)

Fuxa p182

Quantité/2

Correcteur dit

par 10

solide Distiller le pyrrole, réaction benzaldéhyde+pyrrole distilléFiltration

UV, IR, CCM

4h ++ hotte

Dilution pour favoriser cyclisation. Pourquoi solution noire ? (polymérisation du pyrrole)Oxydation à l’air, pourquoi pas DDQ ? Produit vert, pas oxydé.UV : bande de soret, bande Q

Conclusion

Ouverture vers les SN

MO 16

Alcools et phénols

Biblio : ICO p377, Clayden

Introduction :

Alcool : composé dans lequel un groupement hydroxyle est lié à un carbone tétragonal dont les voisins sont des carbones, des hydrogènes ou du silicium. Phénol : composé aromatique comportant un hydroxyle sur le cycle.Propriétés communes :

- la nucléophilie de l’oxygène (Williamson, esterification)- l’acido-basicité (même si le pKa est différents)

Propriétés spécifiques : - alcools : SN et déshydratation- phénols : réactivité des aromatiques, SEAr

Synthèse :- alcools : hydratation, hydroboration des alcènes, réduction de C=O, Sn sur des

dérivés halogénés.- Phénols : oxydation du cumène, diazonium, SnAr

I. Réactivité commune

Blanchard 170

liquide Williamson : synthèse d’un éther- Réaction- Extraction- Distillation sous pression réduite

, IR, CCM ? test au phénol (cf Blanchard p212), Téb

3h

Explication

Sans le catalyseur, les réactifs sont dans deux phases différentes et ne peuvent pas réagir. On a bien une catalyse homogène parce que le catalyseur est soluble dans la phase organique. Problème de la catalyse par transfert de phase on ne peut pas tout enlever.NB le pKa de la soude en milieu organique augmente, de toute façon suffisant pour déprotoner le p-crésol.

Williamson faisable aussi sur un alcool avec une base plus forte (LDA)

Transition : phénol ne possède pas de H en beta sur un carbone tétragonal, contrairement à l’alcool.

Ce H va être à l’origine d’une propriété spécifique

II. Réactivité spécifique

1. Aux alcools

JD n°4 et 46 liquide Octanal, oxydation avec l’hypochlorite de sodium - dosage- extraction

Dosage, IR, indice de réfraction, CPV

30 min + 2h

+ Hotte

Explication

Attention au mécanisme, dosage à l’eau de Javel à faire avant, penser à bien contôler le pH à 9,5 (pour que BrO- soit soluble). Dosage de l’eau de Javel : on dilue par 20 et on dose en retour. Nécessité du dosage : décomposition 2ClO- en O2 + Cl2. Degré chlorométrique : volume en litre de Cl2 (g) nécessaire pour fabriquer 1 litre d’eau de Javel.On utilise Br- car il permet d’obtenir des ions hypobromites qui réagissent dix fois plus vite sur le TEMPO qu ClO-, attention à l’identification de l’espèce oxydante (cf Handbook pour valeurs)Passage entre les phases organiques et aqueuses : ClO-(aq) oxyde Br-(aq) pour donner BrO- (aq). Le BrO- passe en phase orga et oxyde le tempo qui a son tour oxyde l’alcoolLe lavage à l’acide et au KI permet de réduire le TEMPO et le faire passer en phase aqueuse (du radical à l’hydroxyanime), après ce lavage la phase orga doit être jaune marron. En suite le thiosulfate permet de faire passer I2 en phase aqueuse sous forme de I-

Remarques

Parler des autres méthodes d’oxydation des alcools, comme SwernLa bande à 3100 peut être due à l’énolL’octanol est utilisé en pharmacie pour savoir si un composé passe dans les graisses (ie coefficient de partage entre l’eau et l’octanol), l’octanal est utilisé en parfumerie

Transition : les phénols possèdent un groupement aromatique !

2. Aux phénols

Lactonisation JD 91 (mécanisme ICO)

Synthèse d’une coumarine

Filtration pf, IR, recristallisation possibleCCM

3h hotte

Grand intérêt des coumarines (sondes fluorescentes, entre autres), parler de la régiosélectivité, du rôle de l’APTS (activation électrophile) et avoir une feuille avec les différentes étapes du mécanismeCf la vitamine K (pharmacologie, structure dans le organic chemsitry drug design) ; exemple de la Warfarine, excipient dans des médicaments coumariniques, anticoagulants

Conclusion : Une autre réactivité spécifique : oxydation des alcools, pas possible sauf pour l’obtention de quinone, ce qui permet d’ailleurs de révéler chimiquement les plaques photographiques.

couplage oxydant du betanaphtol ; aspirione (JFLM p151), Estérification d’alccol JD65 Réactivité des alcools mesplède p75

MO 17

Catalyse en chimie organique

Biblio : Scacchi

Introduction :Une réaction possible thermodynamiquement peut être bloquée cinétiquement, ou simplement avoir une cinétique très lente. Le chimiste peut alors avoir recours à un catalyseur. Schéma du Scacchi. Le catalyseur accélère la réaction en abaissant les barrières d’énergie d’activation et sans apparaître dans le bilan global de la réaction. La catalyse peut être homogène : le catalyseur et les réactifs sont alors dans la même phase, ou hétérogène.

Manip d’intro : H2O2 sur platine.

I. Catalyse hétérogène

BUP à

paraître

liquide - filtration sur célite- extraction- lavage

IR, CCM, indice de réfraction, CPV

2h + Hotte

1ml d’alcyne, 0,8mL de quinoléine, 100mg de catalyseur de Lindlar et 50 mL d’éther de pétrole. Le faire avec et sans catalyseur en regardant la pression.

Manip : On montre la filtration (tout l’intérêt !), le lavage avec une solution d’HCl 1M pour enlever la quinoléine, avec solution de NaCl saturée (pressechage) On a les produits Z et E commerciaux, qu’il faut piquer en CPV (Se30, 210 130, 1bar). Calcul du nombre de mole de H2 ayant réagit en suivant l’évolution de la pression.

Explication

Parler de l’état de surface, du mécanisme et donc de la sélectivité. L’obtention de l’autre diastéréoisomère par réduction avec métal dissous dans NH3. Insister sur l’intérêt de la stéréochimie (Clayden, le cis-rétinal et son rôle dans la vision).

II. Catalyse homogène

JD 91 (mécanisme ICO) OU Actualité chimique mars 2003 p. 27

solide Synthèse d’une coumarine

RéactionFiltrationRecristallisation

pf, IR, CCM (fluorescent)

3h hotte

Pas de solvant, rapide, efficace, conditions doucesRéaction de Pechmann. Catalyse acide en milieu non aqueux (APTS) : substitution électrophile aromatique + lactonisation

Intérêt : après obtention du squelette de la coumarine, la fonction carboxylique du produit est devenue inutile ; ce produit est donc un intermédiaire de synthèse, généralement destiné à subir une décarboxylation. La coumarine a une odeur proche de celle des gousses de vanille (1882). Utilisé en arôme pharmaceutique, constituant de la fève Tonka. Les dérivés de la coumarine ont des propriétés anticoagulantes.

III. Catalyse par transfert de phase

Blanchard 170

liquide Williamson : synthèse d’un éther- Réaction- Extraction- Distillation sous pression réduite

, IR, CCM ? test au phénol (cf Blanchard p212), Téb

3h

Explication

Sans le catalyseur, les réactifs sont dans deux phases différentes et ne peuvent pas réagir. On a bien une catalyse homogène parce que le catalyseur est soluble dans la phase organique. Problème de la catalyse par transfert de phase on ne peut pas tout enlever.NB le pKa de la soude en milieu organique augmente, de toute façon suffisant pour déprotoner le p-crésol.

Williamson faisable aussi sur un alcool avec une base plus forte (LDA)

Conclusion

La catalyse hétérogène permet d’aller vers des température plus hautes, mais est moins sélective. On peut combiner les avantages des deux sortes de catalyse avec la catalyse supportée. Eventuellement ouvrir sur la catalyse enzymatique.

Catalyse homogène : SuzukiCatalyse hétéroègne : Montmorillonite

MO 18

Synthèse et réaction des dérivés des acides carboxyliques

Biblio : Tec et Doc PC

Introduction :Les dérivées d’acide carboxyliques sont des composés qui redonnent l’acide par hydrolyse. Il existe 5 grandes classe- ester et amide (qui peuvent être cycliques : lactone/lactame)- nitrile : amide déshydratée- anhydrides et les halogénures d’acyle qui sont des intermédiaires de synthèse (acide carboxylique activé)On les retrouve souvent en chimie organique, de part leur électrophilie du carbone de la C=O et part l’acidité de l’hydrogène en alpha.

I. Synthèse des dérivés d’acide

1. Synthèse d’amide à partir d’un nitrile

Obtention d’un amide encombré par alkylation du benzonitrile en milieu acideDaumarie Concours p90

solide Réaction de Ritter- Réaction- Précipitation- Filtration- Recristallisation

CCM, IR, point de fusion

Eventuellement lancer la réaction en parallèle sur l’amide correspondant (benzamide).Benzonitrile et tertiobutanol, ajout H2SO4, dans un bain de glace ;CCM, attendre 10 min faire CCM retirer l’erlen du bain reCCM jusqu’à disparition du produit (15 min) puis traitement

Explication

Le mécanisme : la réaction avec le benzamide ne marche par, il ne s’agit pas d’un intermédiaire réactionnel. On utilise la CCM pour démontrer le mécanisme. Discussion sur le mécanismeFormation du carbocation, attaque du N sur le carbocation, attaque de l’eau sur le C et on forme l’amide.

Amide : les protéines sont des polyamides macromoléculaires, le nylon 6,6 utilisé dans les textiles est aussi un polyamides (omniprésent !)Amides peuvent être obtenu avec chlorure d’acyle et anhydrides en présence de pyridine. Ou hydratation des nitriles

� réaction « nitrile donne amide » utilisée pour faire l’acide adipiqueVoie d’accès importante aux amines difficiles à obtenir.

2. Synthèse d’un anhydride d’acide

Souil p.66 ; Blanchard p.311

Synthèse de l’anhydride phtahlique

solide sublimation Point de fusion, IR

30 min

- Hotte

Les anhydrides d’acides (trop réactifs par rapport à l’eau) ne semblent pas exister à l’état naturel, mais par contre on peut retrouver des anhydrides mixtes, ie acétique et phosphorique. Les chlorures d’acyle et anhydrides d’acide sont des produits de synthèse. Par contre esters et amide sont nombreux à l’état naturel.Les esters : volatilité élevée, ils contribuent fortement à de nombreux arômes (ex l’arôme de banane, de jasmin)

Obtention d’anhydrides : voie thermique (avec P4O10), ou carboxylate sur chlorure. NB indiquer l’utilité de l’anhydride qui est un acide carboxylique amélioré.

II. Réactivité des dérivés d’acide

1. Electrophilie du carbone

JD n°55 (mise en œuvre) n° 92 (traitement)

liquide Acylation de Friedel et Crafts- lancement de la manip (bulles)- extraction- lavage

CCM (suivi possible), indice de réfraction, CPV, IR

1h30 ++ Hotte

A cause du chlorure d’acyle : on lave la verrerie avec de la soude à 5%

Manip : ajout de l’anisole pour voir HCl buller dans le piège (bien mettre en plus une fiole de garde, on aura une chute de pression lorsque l’on refroidit), puis extraction, lavages et indice de réfraction

Explication :

Lors de l’ajout de l’anisole la solution devient rouge, quand on hydrolyse la couleur disparaît (elle est due à l’adduit de Lewis). intérêt pour avoir une monoalkylation (on réduit avec Clemmensen par exemple)Pour la CCM on doit casser l’adduit avant de le spotter, avec NH4Cl, sinon on n’a pas le bon Rf (pentane/ether 90/10), bien marquer les spots, car les produits s’évaporentL’hydrolyse est très exothermique, on doit avoir un bain de glace, on hydrolyse en milieu acide pour ne pas former Al(OH)3.Pour les lavages :

- 2*10 mL d’eau : on enlève Al3+, Cl- et H+ et un peu de l’acide, la phase orga contient le produit et un peu d’acide

- NaOH (pH basique) l’acide passe en solution aqueuse.

- H2O on enlève les traces de Na+, car après on lave avec une solution saturée et on pourrait donc avoir un précipité.

2. Acidité du H en alpha

Création de liaison CC très recherché en chimie organique. Ici pKa très faible pour composé carbonylé, intéressant pour éviter base trop forte. Ensuite, il suffit d’éliminer un carbonyle par décarboxylation.

JD 94 liquide - réaction- extraction- évaporation


Ajouter soude et transfert de phase au dernier moment car solidifie !!!Mettre l’agent de transfert de phase avec les réactifs dans l’ampoule à brome.On met deux équivalents de soude et 1,1 équivalents de catalyseur de transfert de phase car les deux peuvent réagirent ensemble.On essaie avec un équivalent de iodo-butane

Soude et agent de transfert de phase -> pâte (2 phases et si on laisse trop longtemps pâteux : transfert de phase se met au fond (plus riche en sel, indice du milieu varie donc on voit trouble). On met dans de la glace pour empêcher HO- d’attaquer HSO4-. D’ailleurs on met deux équivalents de NaOH pour ça.

Ajout goutte à goutte de transfert de phase : pas besoin (pas exothermique), doit être expérimental pour avoir un meilleur rendement.


On élimine le chloroforme car nBuNH4,I est soluble dans le chloroforme mais pas dans l’éther (fait expérimental, car les deux solvants ont même constante diélectrique et moment dipolaire, peut-être HSAB)

Produit pas pur (CCM : pentane/éther) : reste un peu de réactif0,28 réactif (0,30)0,74 produit (0,7 dialkylé et 0,5 monoalkylé)


Conclusion

On ne serait limiter la réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés aux réactions présentées au cours de ce dosage. Ils possèdent des propriétés acido-basiques et ils subissent également des réaction de réductions (par les hydrures, par exemple métalliques, par les organomagnésiens) les énolates d’anhydride, d’imides ou de nitriles (on pense à la réaction de condensation de Knoevenagel)

Une liaison importante, la liaison peptidique : amide/acide en présence, jouer sur les groupements protecteurs.

Aspirine (estérification, JFLM p149), H acide C-alkylation (cétoester) JD94, synthèse d’un lactame Beckmann

I. Quelques exemples de synthèsea. Utilisation d’un anhydride pour optimiser la synthèse d’esterb. Application industrielle : le Nylon 66

II. Mise en évidence de la réactivitéa. Caractère électrophile du carboneb. L’acidité du H en alpha à travers la synthèse d’une lactone ou la synthèse malonique

I. Synthèse des dérivés des acides carboxyliquesa. Synthèse de l’aspirineb. Préparation de l’oxamide

II. Mise en évidence de la réactivitéa. Caractère électrophile du carboneb. L’acidité…

I. Synthèsesa. Synthèse du chlorure d’acétyleb. Estérification : préparation de l’acétate d’isopentyle

II. Réactions des dérivés d’acidesa. Hydratation du benzonitrileb. Synthèse maloniquec. Préparation du nylon 6,10

Formiate de citronellyle(anhydride)

JD60 Distillation sous vide (dure ! utiliser un sèche cheveux ?), IR, réfractomètre, bain carboglace

2h30

Synthèse in situ d’un anhydride mixte puis passage à l’ester

JD 56

Synthèse d’un anhydride phatalique

Souil Capes p 66

Synthèse du nylon 6,6(amidation)

JD74 IR, filtration (un peu trop pateux)

2h

Acylation de Friedel et Crafts : 4-Isobutylanisole(réactivité chlorure d’acyle)

JD55 92 Extraction, IR, CCM 2h

Acylation du ferrocène

Blanchard Colonne et CCM

Synthèse de l’acide coumarine-3-carboxylique(lactone)

JD91 IR Banc Köfler, filtration

2h

Synthèse de l’aspirine(esterification)

JFLM 2, p149Florilège p 53BlanchardChavanne

Recri, CCM, point de fusion

Synthèse de l’isovalérate de 2-

JD Colonne CCM

phenyléthyle(réactivité chlorure d’acyle, synthèse ester)Synthèse malonique(réactivité ester)

Blanchard Extraction, filtration, point de fusion

Synthèse d’une lactone par transposition

JCE 1995 1142Feneuil p136

Préparation de l’oxamide(amide)

Blanchard p 318 Toute la manip, elle est courte

Réaction de Ritter(nitrile)

JCE Sept 1989 p. 776BUP 717 (mécanisme)

CCM, filtration, température de fusion

Synthèse du chlorure d’acétyle avec PCl »

Adams p 242 IR, indice de réfraction, distillation du chlorure d’acétyle

1h

Acétate d’isopentyle (ester de banane)

Chavanne p 564 IR, indice de réfraction

3h15

Hydratation du benzonitrile

Blanchard p.320 Point de fusion, IR, filtration, lavage à l’eau

Remarques du l’aspirine : pKa, solubilité, formulation, chauffer moins fort et plus longtemps pour obtenir un bon rendementSur l’oxamide : qui est soluble dans quoi, liaisons hydrogènes, interactions hydrophodes qui est le solvant.Sur Friedel et crafts : voir fonctionner le piège à HCl, AlCl3 fraichement distillée, bouteille neuve ou alors le sublimer, problème d’émulsion (à identifier et proposer des méthodes pour s’en affranchir : structuration de la phase aqueuse par augmentation de la force ionique). Augmentation de la densité et de la tension superficielle de la phase aqueuse.

MO 19

Protection en chimie organique

Biblio : Clayden

Introduction :Nécessité de la protection de fonction.Cahier des charges d’un bon groupement protecteur :

- rendement des étapes protection/déprotection doit être élevée (pour ne pas souffrir de la perte de matière lors de l’ajout de deux étapes)

- coût faible- groupement inerte dans les conditions de réaction, qui résiste aux purifications

Nécessité de disposer de groupements orthogonaux

I. Principe de la protection de fonction

En protégeant un aldéhyde, montrer les caractéristiques de la protection

JD25 liquide Synthèse de l’hydrox citronellal- Réaction- Extraction- Colonne

CCM, indice de réfraction, IR 3h30

Faire la manip avec et sans protection

Explication

Sans protection, on risque une prototropie en milieux acide.Donc ici, on protège, puis on hydrate, on déprotège. Attention, il peut y avoir déprotection pendant l’hydrolyse menant à une réaction parasite mais l’hydratation de la double liaison reste quand même plus rapide. Intérêt de l’acide sulfurique concentré est d’éviter la déprotection qui se fait en milieu acide dilué.Ici la réaction et la déprotection se font en une seule et même étape, ce qui permet d’améliorer le rendement. La morpholine doit rester protonnée (pKa=8,3) afin qu’elle reste dans la phase aqueuse. D’où le pH de 5.NB autres modes de protection d’un aldéhyde (avec méthode de déprotection)

Transition : on a protégé un aldéhyde, mais un aldéhyde peut servir à protéger par exemple un diol

II. Exemple de protection de fonction

1. Protection d’un diol pour la chimie des sucres

JD64 solide Actéalisation du α -D-méthylglucoside- Réaction- Filtration (plein d’étapes)

Tf, CCM, IR, pouvoir rotatoire

2h

Bien respecter le temps indiquer dans le mod-op sinon on a ouverture de l’acétal méthylique

Manip : filtration lavage (eau pour enlever les carboxylates ( ?) et le pentane pour enlever le benzaldéhyde), polarimétrie, Tf

Explication : on forme un cycle à 6 (1,3 dioxane) et non à 5 (1,2 dioxane), on utilise normalement l’acétone, ici benzaldéhyde pour forcer la position équatoriale du phénylLe carbonate de potassium permet d’ôter l’acide formiqueCHCl3 bouillant solubilise le produit

Intérêt : régiochimie de la réaction, chimie des sucresNB beaucoup d’autres protections orhtogonales : éther (base.Bn-Br, déprotection H2 Pd/C, NH3(l) Na, PMB-Cl, déprotection DDQ), éther silylé (fluorure) acétal ester..

2. Protection d’amine pour la synthèse peptidique

Daumarie concours p. 117

Protection de l’alanine par Cbz- Précipitation- Extraction- Recristallisation

Très long Tf, IR Hotte

Une première protection. Le produit est commercialChloroformiate de benzyle est lacrymogène, laver la verrerie avec de la soude.Le pentane peut être plus intéressant pour faire précipiter.Pourrait être suivi de l’étape d’activation et éventuellement le couplage (ici juste en parler), le produit commercial est disponible pour comparer

On se place en milieu basique pour libérer la nucléophilie de l’amine. On ajoute la soude goutte à goutte car le chloroformiate de benzyle est hydrolysé plus rapidement en milieu basique. Ceci explique aussi qu’il est ajouté en excès.

Manip : lavage (ether : enlever le chloroformiate-original le composé d’intérêt est dans la phase aqueuse), acidification (alanine se protone, soude est neutralisée) puis diéthyléther (enlever la soude, l’alanine passe en milieu orga) précipitation, recristallisation.Remarque : un sous-produit, l’hydrogénocarbonate de benzyle : on peut espérer qu’il est plus soluble en phase aqueuse qu’en phase organique.

Explication : mécanisme de protection, déprotectionNB : parler des autres protections : Fmoc, Cbz, BOC

Intérêt : synthèse de peptide

Conclusion

Protection des acides carboxyliques (ester, DCC, DMAP), procédé Merrifield (Clayden)

Choix entre : Protection de l’amine de l’alanine (Daumarie TP p118) protection de l’amine de l’acide glutamique (JD73), de la fonction acide de la phénylalanine JD55 (2h30)

MO 20

Aldolisation, cétolisation, crotonisation et réactions apparentées.

Introduction :

Définition.

· un des réactifs va être énolisé pour former un nucléophile : dépend de l’acidité du proton en a de

la fonction carbonyle.

· ce composé nucléophile va réagir sur un composé carbonylé (lui-même ou un autre composé,

différents exemples seront présentés) qui est l’électrophile. aldéhyde > cétone > ester

Grand intérêt synthétique car création de liaison C-C ou C=C. Très utilisé.

L’aldolisation, cétolisation est souvent dans des conditions de contrôle thermo. Equilibre que l’on peut

déplacer. Crotonisation déplace l’équilibre -> irréversible.

I. Condensation d’une cétone sur elle-même

Cétolisation de la propanone

Blanchard p.

282

liquide Soxhlet, évaporation de

l’acétone

CCM : éther de

pétrole/acetate d’éthyle 50/50

Utiliser 2,4-DNPH (1 goutte

dans 1 mL)

CPV : évaporer l’acétone et

faire la CPV dans l’éther pour

bien voir tous les pics

Attention, le produit

commercial du produit

contient de la crotonisation

Risque de crotonisation dans

la CPV !

CCM, CPV

(130°C,

150°C, 0,4

bars), indice de

réfraction (?),

IR

3 h + Hotte

Baryte hydraté comme catalyseur.

Base HO- pka = 14 alors que pka (cétone) = 20 ! Très peu déplacé, d’où le soxhlet. La cétone s’évapore

mais le produit qui reste dans le ballon. (66°C contre 164°C).

A priori pas de crotonisation, car pas de base dans le ballon.

Transition : On peut également vers une condensation sur un autre électrophile !

II. Aldolisation croisée et crotonisation

Condensation de Claisen-Schmidt


deux solides

- filtration

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM

1h - Hotte

Problème de l’aldolisation croisée : plein de produits à priori ! mais aldéhyde plus électrophile et un

seul composé énolisable

Différence de pka faible (14 pour HO- et 15 pour réactif) mais déplacé par crotonisation.

Chimie verte : pas de solvant

Intérêt industriel : plus de 60% de la production mondiale d’acétone et au moins 30% de celle de

formaldéhyde et d’acétaldéhyde sont transformés de cette manière.

Transition : Cette réaction ne se limite pas aux groupements carbonylés, ça marche du moment que H

acide et site électrophile.

III. Réaction apparentée

JD 91 solide - Réaction,

Filtration

- Coumarine :

CCM

fluoresce :

IR, Tf, CCM 2 h + Hotte

L’aniline sert de catalyseur. Elle s’additionne sur l’aldehyde pour former une imine. Puis dessus

s’additionne le malonate. Ensuite, il a y a élimination de l’aniline. La pyridine sert de catalyseur acido-

basique.

Conclusion

Ouverture sur synthèse asymétrique. Comment contrôler la stéréochimie du nouveau groupement

formé ? Grand enjeu (Oxazolidinone d’Evans, énolate de Bore, ....)

Manip de secours :

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MO 21

Esters

Introduction :

Un ester est un dérivé d’acide, c’est-à-dire qu’il redonne l’acide par hydrolyse. Un ester est le produit

de condensation d’un acide et d’un alcool. Ils occupent une place importante dans les organismes

puisque les triglycérides sont des triester d’acides gras. Arôme ex : jasmin, acétate d’éthyle. Pourquoi

le chimiste veut synthétiser un ester ?

1. Synthèse de molécules naturelles.

2. Réactivité : intermédiaire de synthèse.

3. Groupement protecteur.

Enjeu défier l’équilibre d’estérification, en imaginant des réactions quantitatives, pour augmenter les

rendements, surtout lorsque ce sont des intermédiaire de réaction ou des groupements protecteur.

I. Synthèse


- Extraction

- Evaporation

CCM, CPV, IR,

indice de réfraction

3 h ++ Hotte

Un moyen d’avoir une estérification efficace est d’utiliser des dérivés d’acides plus réactifs que les

acides eux-même.

Composé odorant utilisé dans l’eau de Cologne, parfum de roses, de muguet…

OU

TP 33 Bordas

p. 108

Liquide - Réaction

- Extraction

- Séchage

- Filtration

CCM (Acetate

d’éthyle/ether de

pétrole)

Indice de réfraction

(droite

d’étalonnage),

CPV ?, IR

h ++ Hotte

Equilibre déplacé par Dean-Stark

A faire avec et sans cyclohexane pour bien comparer.

Transition : voyons voir maintenant leur réactivité

II. Réactivité

a. Acidité du H en alpha

Synthèse malonique

Blanchard

p. 173

quantités

divisés par

4

solide - Réaction

- Extraction

- Filtration

IR, Tf 1 h ++ Hotte

Discussion dialkylation et saponification (important pour la fabrication des savons, et clivage de

groupements protecteurs). Discuter l’alkylation en compétition avec la saponification. Pourquoi on

n’utilise pas EtONa mais ici deux phases. Catalyse par transfert de phase. Suivi du pH pour connaître la

fin de la réaction !

Lavage : Précipitation lorsque l’on ajoute du toluène (élimine dibromoéthane)

Ou

JD89 solide Réaction de Claisen

- Réaction

- Neutralisation

- Extraction

- Filtration

- Recristallisation

Tf, IR, CCM 1h30

Attention, ne pas ajouter trop de HCl pour ne pas hydrolyser l’ester

Peut être dur à faire précipiter

Explication

L’ester aussi possède un proton acide et une électrophilie, mais moins développé que pour les aldéhyde

et les cétones. pKa tBuOH/tBuO- est de 20, celui de Phester : 18

On a pu allonger la chaîne carbonée en créant une liaison C-C

Intérêt de sans solvant (tBuOK est en défaut et encombré, pas de risque de transestérification)

b. Carbone électrophile

Blanchard p. 248

Testé par Cachan

Diviser les quantités

par 2,

organomagnésien

commercial

solide - Réaction

- Extraction

- Evaporation non

totale

- Filtration

- Recristallisation

IR, CCM (DCM

100%), Point de

fusion

Test des phénols

- Hotte

Conclusion

Richesse des réactions mises enjeu. Tout un arsenal de réaction d’estérification et notamment la

réaction de misunobu permettant l’inversion de configuration. La réactivité des esters est semblable aux

dérivés d’acides.

Ester comme groupement protecteur des alcools ou des acides. On l’utilise aussi beaucoup : fonction

ester sur l’aspirine, l’aspartame et la synthèse industrielle de nombreux polyesters Polyéthylène

téréphtalate.

Manip de secours :

I. Blanchard p. 187, JD 65

II. Synthèse de l’oxamide Blanchard p. 318, condensation de Claisen JD 89

III. Wadsworth Emmons

MO 22

Acides-alpha aminés ; peptides

Biblio : BUP 851 feévrier 2003 p53 (dédoublement par la proline) Vollhardt, chap 26, Clayden chap.

49, Voet chap 4

Introduction :

Définition : composés bifonctionnels chiraux (sauf glycine), à la fois acide et basique. Le terme alpha

anime donne la position du groupe amine en alpha du groupe acide carboxylique.

Présentation : 20 aa naturels composent toutes les protéines de notre organisme, 8 doivent être

introduit par notre alimentation, ils sont de configuration L dans la nomenclature de Fischer, certains

sont levrogyres, d’autres dextrogyres

Brique essentielle du vivant, unité monomère des protéines, macromolécules aux propriétés essentielle

de structure de transport, et d’activité enzyatique dans les organismes.

Les peptides sont des oligomères d’AA. Synthèse peptidique très en vogue aujourd’hui : médicaments

comme certains antibiotiques, synthèses de protéines pour comprendre leur repliement et leur structure

(RMN…).

Ces peptides ou protéines propriétés : synthèse énantiosélective. Etude pourquoi protéines chirales :

mise en évidence de la chiralité des AA. Etude

Enjeu de la synthèse peptidique : activation et protection des groupements qui peuvent tous régair, pour

faire une séquence bien défini !

I. Propriété des acides aminés

a. Chiralité

Résolution

d’un mélange

racémique

d’acide

phénylsuccini

que

BUP 851

février

2003

JCE 1997

74(10)

p1226 ;

Quantité *2

Obtention de

solide (+). La

recristallisation

fonctionne bien

IR

recristallisation,

polarimétrie,

filtration

2h30 hotte

On forme le sel : acide succinique déprotonée, amine de la proline protonée. (pKa de l’acide succinique

est de 4 environ et celui de la proline 2 ; 10). Un des dia précipite. La précipitation tire la réaction

(précipitation car propan-2-ol constante diélectrique 20 et moment dipolaire 1,66 D). On filtre, on lave

le solide et on évapore le filtrat. Pour le solide, on rajoute HCl ce qui protonne la proline et l’acide

neutre précipite. On le lave et on le recristallise dans l’eau.

Discussion. La chiralité des aa est lié à la chaine latérale, ils sont L selon Fischer S selon CIP pour la

majorité, Hypothèse sur cette chiralité très spécifique rencontrée dans le vivant. Utilisation en chimie

organique pour introduire de la chiralité et faire des réactions stéréosélectives (ex Auxiliaires d’Evans,

CBS)

Transition : Les chaines latérales vont aussi conditionner une propriété importante des aa qui est leur

acido-basicité

b. Acido-basicité

Chimie petit

dej p. 71

- 3 aa fournis

- On les spot sur du papier Whatman

préalablement imbibé d’une solution

conductrice. (3 capillaires !)

- Mettre des gants pour éviter de

mettre des aa

- On place le papier dans une cuve à

électrophorèse

2h de

migration

5 mA,

200 V

Pas de hotte sauf pour

la révélation à la

ninhydrine (il faut y

aller !) et sécher au

sèche-cheveux

pendant 3 min très

proche

* Principe :

Méthode de séparation des constituants d’un mélange en solution ; elle repose sur leur différence de

vitesse de migration lorsqu’ils sont placés dans un champ électrique. Cette méthode s’applique aux

espèces chargées.

Selon le pH, les acides aminés sont porteurs de charge différente sous forme d’anions, de cations ou de

zwittérions. Sous l’effet d’un champ électrique, ils migrent donc de façon différente puisque le sens et

l’intensité de la force électrique de migration dépendent de leur charge. A pH égal au point

isoélectrique, il n’y a pas de migration électrophorétique car la molécule est sous forme zwittérionique,

globalement neutre.

La vitesse de migration est liée à la mobilité u de chaque ion et aux interactions (adsorption) avec la

phase stationnaire. Par ailleurs, le déplacement d est proportionnel à la différence de potentiel

appliquée et au temps de migration : d = u*E*∆t

* Expérience :

Dépôt de spot sur papier humidifié d’une solution tampon de phosphate pour maintenir le pH et assurer

le contact électrique. Il faut que le papier reste humide ! sinon plus de contact électrique.

La solution électrolytique fixe le Ph. Il faut choisir un pH pour lequel les charges des différents

constituants à séparer sont les plus différentes possible. La solution électrolytique fixe la force ionique.

Plus elle est grande, plus faibles sont le champ électrique et la mobilité des ions, la migration

électrophorétique est donc ralentie. En même temps les ions de la solution sont nécessaires pour

véhiculer le courant. Un compromis doit donc être réalisé.

* Application :

Séquençage des protéines

Transition : Cette acido-basicité va poser problème lors de la synthèse de peptides car NH3+ pas

nucléophile et COO- mauvais electrophile !!

II. Couplage peptidique

Définition : peptides à moins de 100 aa après c’est une protéine

Daumarie

concours p.

117

Double protection d’un aa puis

couplage avec un deuxième.

Test du biuret (chimie du petit dej p.

65 ou feneuil)

Très long Hotte

Une première protection. Le produit est commercial, on peut engager la deuxième protection sur celui-

ci. Puis couplage en tube à essai. Attention au test caractéristique. Utilisé un bon défaut de base ou

tester le test du biuret !

Si on arrive pas à filtrer l’aa protégé, on peut juste filtrer la DCU et l’engager tel quel dans le couplage.

1. Protection

Daumarie

concours p.

117

Protection de l’alanine par Cbz

- Précipitation

- Extraction

- Recristallisation


Une première protection. Le produit est commercial

Chloroformiate de benzyle est lacrymogène, laver la verrerie avec de la soude.

Le pentane peut être plus intéressant pour faire précipiter.

Pourrait être suivi de l’étape d’activation et éventuellement le couplage (ici juste en parler), le produit

commercial est disponible pour comparer

On se place en milieu basique pour libérer la nucléophilie de l’amine. On ajoute la soude goutte à

goutte car le chloroformiate de benzyle est hydrolysé plus rapidement en milieu basique. Ceci explique

aussi qu’il est ajouté en excès.

Manip : lavage (ether : enlever le chloroformiate-original le composé d’intérêt est dans la phase

aqueuse), acidification (alanine se protone, soude est neutralisée) puis diéthyléther (enlever la soude,

l’alanine passe en milieu orga) précipitation, recristallisation.

Remarque : un sous-produit, l’hydrogénocarbonate de benzyle : on peut espérer qu’il est plus soluble

en phase aqueuse qu’en phase organique.

Explication : mécanisme de protection, déprotection

NB : parler des autres protections : Fmoc, Cbz, BOC

2. Activation

Daumarie

concours p.

117

Activation de l’alanine à partir du

produit commercial

- Réaction

- Filtration

- Evaporation

- Dissolution,filtration,

évaporation

- Dissoudre, filtration

-


On mélange les produits (alanine, DCC, paranitrophenol (pka 7,6)). L’urée précipite. Puis on filtre sur

papier, on évapore le filtrat. On le dissout dans le DCM et on filtre les impuretés restantes (DCC).

Evaporer. Dissoudre dans de l’éthanol à chaud, et faire précipiter par addition d’eau (paranitro et

produit de départ solubles mais pas le produit final). Filtrer.

3. Couplage

Daumarie

concours p.

117

Couplage

- Réaction

Hotte

On libère le paranitrophénol qui est jaune, sachant que l’ester activé est incolore.

Conclusion

La synthèse de peptides se fait maintenant sur phase solide (résine de Merrifield). Nouveau aa

artificiellement modifiés très utile pour recherche structure 3D et création de nouveaux antibiotiques

Synthèse : Gabriel Strecker, du C terminal vers le N terminal, inverse chez les enzymes, sur support

solide (Merrifield, PN 1984)

MO 23

Formation d’une liaison simple C-O

Introduction :

Définition : liaison sigma, 550 kJ/mol à comparer à C-H 430

Pourquoi savoir former des liaisons C-O ?

1) molécules naturelles comporte des liaisons C-O.

2) intérêt en synthèse liaison C-O polarisé.

3) protection

I. Par addition nucléophile

a. Acétalisation

Acétalisation


- Filtration

- Extraction

- Distillation sous

pression réduite

IR,CCM, indice

de réfraction

2,5 h +++ Hotte





b. Estérification

Estérification


- Extraction

- Evaporation

CCM, CPV, IR,

indice de réfraction

3 h ++ Hotte

Un moyen d’avoir une estérification efficace est d’utiliser des dérivés d’acides plus réactifs que les

acides eux-même.

Composé odorant utilisé dans l’eau de Cologne, parfum de roses, de muguet…

Ici, on addition nucléophile, suivie d’une élimination. Mais la liaison est bien crée suite à une addition

nucléophile.

II. Par substitution nucléopile

a. Fomation d’un alcool

b. Epoxydation

Synthèse stéréospécifique d’une bromhydrine (alcool) suivie d’une époxydation

Daumarie

concours p.

73

solide 1) formation de l’alcool

- Réaction

- Extraction

- Evaporation

- Recristallisation

(marche pas bien, on

peut s’en passer)

2) formation de

l’époxyde

- Réaction

- Extraction

- Evaporation

1) Point de

fusion, IR

2) Point de

fusion, IR,

CCM (suivi de

la réaction)

2 h + Hotte

Lors de la première étape, addition en anti du brome et de l’eau. Du fait de la symétrie de la molécule,

on a un racémique.

Lors de la deuxième étape, attaque en trans de l’oxygène. Donc on obtient un racémique également. On

obtient que l’époxyde trans.

Conclusion

On peut faire des époxydations par m-CPBA.

Manip de remplacement

I. Esterification (Blanchard, JD 65) ; acétalisation (JD, Blanchard p. 190)

II. Epoxydation de la carvone.

I. Par addition nucléophile

Acétalisation


- Filtration

- Extraction

- Distillation sous

pression réduite

IR,CCM, indice

de réfraction

2,5 h +++ Hotte





II. Par substitution nucléophile

Synthèse de Williamson

Blanchard p.

169

Testé par

Cachan

Diviser les

quantités par 2

liquide - Réaction

- Extraction

Rajouter lavage à

l’éther pour faciliter

démixion

- Distillation sous

pression réduite (pas

nécessaire)

IR, CCM (éther

de pétrole/acetate

d’éthyle 80/20)

- Hotte

III. Par oxydation d’alcène

Epoxydation de la carvone


- Extraction

IR, CPV (JD

21, P=0,8 bar),

indice de

réfraction,

CCM

3h ++ Hotte

MO 24

Composés éthyléniques et acétyléniques.

Introduction :

Il existe des simples liaisons C-C. Mais aussi des doubles et des triples. Qu’est-ce que vont apporter ces

liaisons Pi ??

Propriétés intéressante des doubles et triples, riches en électrons.

Etude de la synthèse. Etude de leurs propriété.

I. Synthèse d’un composé éthylènique

Horner-Wadworth-Emmons

Blanchard-Desce

p 375

Dupont-Durst p.

479

solide - ajout sur bain de

glace

- filtration

- recri possible

IR, Point de

fusion, CCM,

1h30 - Hotte

Transition : on peut former des composés éthylèniques par réduction des alcynes. En effet, les liaison

pi sont susceptibles d’être détruire par addition d’hydrogène.

II. Réactivité commune aux alcènes et aux alcynes

Hydrogénation

BUP à

paraître


- extraction

- lavage

IR, CCM,

indice de

réfraction, CPV

2h + Hotte

JD 29 liquide Qualitatif en tube à

essai.

Changement de

couleur

- Hotte

Transition : Ils ont également des différences. Les alcynes ont des C beaucoup plus électronégatifs et

donc les alcynes vrais sont très acides pour des hydrocarbures…

III. Réactivité spécifique aux alcynes vrais

Synthèse halogénoalcyne

JD 76Remarque aiguille

dans septume sur

garde pour pas

que N2 parte trop

vite

liquide - réaction

- extraction

- évaporation

- colonne (?)

IR, CCM,

indice de

réfraction

2h + Hotte

Réaction : organomagnésien (alcyne pka faible 25, suffit de déprotoner pour former l’organo) ;

substitution électrophile.

Application : préparation de composés diacétyléniques non symétrique par la méthode de Cadiot-

Chodkiewicz.

ConclusionMétathèse (alcène et alcyne)

Manip de secours

JD 29 (manip qualitative sur l’ajout de Br2 sur alcène et alcyne)

JD 11/41 (polymérisation du styrène)

Acutalité chimique (Diels-Alder)

Blanchard p. 193 : déshydratation d’un alcool

MO 25

Organométalliques.

Introduction :

Définition d’un organométallique. Dans la nature une liaison C-M : C-Co dans la vitamine B12

Inversion de polarité. Utilisé pour créer des liaisons C-C : squelette de molécules. Intermédiraire

réactionel très sensible aux conditions. Réagi avec l’eau…Contrainte de manipulation.

Bien préciser à chaque l’organométallique, si c’est un halogénure ou pas, les différentes précautions

opératoire.

I. Synthèse d’un organométallique

JCE 1986 p 92

Réactifs :

quantité divisée

par 10

Solvants :quanti

té divisée par 5

Non purifié - montage pour RMgX

sous N2


dosage 1h - Hotte



Transition : les oraganomagnésiens correspondent à des intermédiaires de synthèse important et

couramment utilisés en synthèse organique. Réagissent avec de nombreuses classes de composés tels

que les aldéhydes… Mais avant il faut doser l’organomagnésien formé.

II. Réactivité d’un organométallique

a) Propriété basique

On l’a dosé en préparation mais comme il n’est pas stable on a pu le conserver pour recommencer ici.

Comme c’est une propriété générale aux organométalliques, montrons –le sur un autre type.

JD 8 solide On montre tout

Ajout à la seringue.

Chgt de

couleur !

0,5 h + Hotte

Fuxa p 49 ;

En plus : BUP

629, Foulon, p

En phase

liquide


333

Transition : Maintenant que l’on connaît la concentration on va pouvoir effectuer l’addition

nucléophile, pour introduire la Matsutake

b. Propriété nucléophile

JCE 1986

p 92

liquid

e

- extraction

- lavage

- microdistillation poss

Réactifs : quantité divisée par 10

Solvants :quantité divisée par 5





IR, indice

de

réfraction

1h30 + Hotte

Discussion régioselectivité de l’attaque à l’aide des IR (mou dur).

Transition : Les organométalliques avec les métaux du bloc d sont très utilisé en catalyse. Ces

derniers forment des complexes avec les molécules organiques et permettent de faire des couplage et

donc l’allongement de chaîne carboné. Très importante en synthèse totale convergente.

III. Utilisation en catalyse homogène

JD 102 ;

BUP 2004

p. 163

solide - Réaction

- Extraction

- Filtration

Point de fusion,

IR, CCM

h + Hotte

Conclusion

Les organométalliques très utilisé en chimie. Précautions d’emploi. Immense importance de la catalyse

homogène.

Manip de secours

Réaction de Heck Fuxa p. 107, JD 36 (synthèse d’un cuprate lithié), JD 32 (synthèse d’un

organomagnésien)

MO 26

Dérivés halogénés.

Introduction :

Définir: élément halogène (élément=concept, pas de propriétés!) corps simple (dihalogènes) ions

(halogénures) corps composés (ex: chlorates) . On peut choisir de ne pas parler de ces derniers

Evoquer les isotopes, mais n influencent pas la réactivitéPrésentation de la colonne des halogènes configuration électronique. Pourquoi on ne considère que Cl,

I et Br. F toxique, corrosif (verrerie spéciale) et As radioactif, rare (44mg dans tout le premier

kilomètre de la croûte terrestre). On ne considère que les degrés 0 et –I.

Place dans la classification périodique. Famille: propriétés similaires, mais évolution au sein d'une

colonne! Connaître les évolutions de l'électronégativité, et des rayons atomiques dans une colonne (les

mettre sur papier !)

Manipuler avec précaution sous hotte des X2 , avec gants nitriles et cristallisoir de thiosulfate de

sodium (réducteur des X2) ou NaOH ( formation des corps composés non toxiques, voir diagramme

potentiel pH)

Plan : même colonne, donc même type de réactivité chimique et de propriétés physicochimiques, donc

des caractères généraux en commun qualitatifs….mais des nuances, que nous montrerons dans la

deuxième partie quantitative ou comparative

I. Synthèse d’un dérivé halogéné


JD 75 Solide Bromation avec Br3-

- Réaction

- Filtration

IR, Tf 1h + Hotte

Produit irritant

IR on a la C=O, et éventuellement s’ils posent la question la CBr

Explication

En milieu acide, l’énol est le nucléophile et attaque Br3-, mais une fois que l’on a effectué la

bromation, on ne trouve plus la forme énole car le brome pompe trop la densité électronique. On n’a

donc qu’une monobromation. Le réactif Br3- est chargé négativement, mais c’est un électrophile, il va

donc être plus sélectif que Br2 et ne va par réagir sur le cycle aromatique (sans doute à cause d’une

répulsion coulombienne entre électrons)

Attention si on attend trop le solide peut se redissoudre dans le milieu


2.Test iodoforme

En milieu acide, on vient de voir que mono, et en milieu basique…

Blanchard

p293

Manip tubes à essai test

iodoforme, caractéristique de

C=O

Tf 30min,

solide

Ne pas diluer l’eau de Javel

Manip : on mélange la solution de NaOCl et celle d’iodure, on voit apparaître un solide jaune. Sur un

tube déjà prêt, on filtre la suspension et on sèche le produit. La température de fusion est caractéristique

Explication

Mécanisme dans les livres de prépa 2e année (ex Tec et Doc) il s’agit d’un test caractéristique des

méthylcétones. Il se produit une trihalogénation en milieu basique, or le dérivé trihalogéné n’est pas

stable en milieu basique, on obtient un acide en présence d’une base forte (CX3) on a donc une réaction

totale. On utilise de préférence le diiode car l’iodoforme apparaît sous la forme d’un précipité jaune.

Remarque : en milieu basique, les H géminés de X deviennent plus labiles après monohalogénation,

donc facilement enlevés (la charge négative est stabilisé par l’effet inducteur de X) et donc

polyhalogénation. Par contre en milieu acide, une fois monohalogéné, l’oxygène est moins nucléophile

car X pompe les électrons, donc pas de polyhalogénation.

II. Réactivité des dérivés halogénés

a. Substitution nucléophile aliphatique

Blanchard

p.167

Daumarie p.71

brut - préparation

- suivi

conductimétrique

2h30 - Hotte

b. Insertion dans la liaison C-X

JCE 1986 p 92

Réactifs :

quantité divisée

par 10

Solvants :quanti

té divisée par 5


sous N2


dosage 1h - Hotte



Fuxa p 49 ;

En plus : BUP

629, Foulon, p

333

En phase

liquide


JCE 1986

p 92

liquid

e

- extraction

- lavage








IR, indice

de

réfraction

1h30 + Hotte


Conclusion

Très important en chimie organique, de bon intermédiaire de synthèse.

Autres réactivités : élimination, monomère (chlorure de vinyle), solvant (DCM)

Manip de secours

Substitution nucléophile aliphatique JD 94, Blanchard p. 198

Bromation d’un alcène Blanchard p. 182, JD 28

Réduction de Luche JD 30

Synthèse d’un organomagnésien JD

JCE 1986 p 92

Réactifs :

quantité divisée

par 10

Solvants :quanti

té divisée par 5


sous N2


dosage 1h - Hotte



Fuxa p 49 ;

En plus : BUP

629, Foulon, p

333

En phase

liquide


JCE 1986

p 92

liquid

e

- extraction

- lavage








IR, indice

de

réfraction

1h30 + Hotte


MO 27

Diènes

Introduction :

Diène deux doubles liaisons C=C. Pas nécessairement conjugué et allène.

I. Synthèse d’un diène

Horner-Wadworth-Emmons

Blanchard-Desce

p 375

Dupont-Durst p.

479

solide - ajout sur bain de

glace

- filtration

IR, Point de

fusion, CCM,

1h30 - Hotte

II. Réactivité des diènes conjugués


- Hydrolyse

- Extraction

- Evaporation

CPV, indice de

réfraction,

CCM, IR

3 h ++ Hotte

* Mode opératoire


Possibilité de séparer endo/exo avec colonne et fractions de 10 mL

Rajouter deux fioles de gardes contenant de la 2,4-DNPH après le rota !!!!!!! Piège à methyl vinyl

cétone !! En sortie de pompe

* Discussion


III. Réactivité des diènes non conjugués

a. Cycloaddition [2+2] intramoléculaire

Actualité

chimique, juin

2000 p 28

solide - irradiation IR, Point de

fusion, UV,

CCM

b . Compétition

Epoxydation régiosélective de la carvone


- Extraction

IR, CPV (JD

21, P=0,8 bar),

indice de

réfraction,

CCM

3h ++ Hotte

Justification : les deux liaisons peuvent subir une époxydation, elles ont toutes deux un comportement

d’alcène bien que l’une des deux ne soit pas totalement double.

Conclusion

Polymérisation (terpène -> caoutchouc)

Transposition (Claisen, Cope, Oxy-Cope,…)

Manip de secours

MO 28

Composés aromatiques

Biblio : Voet pour porphyrine, Perrin pour industrie

Introduction :

Un composé aromatique définition plan dont les électrons sont délocalisée 4n+2, mais aujourd’hui

RMN ! Avantage : gain énergétique du à la délocalisation

Pourquoi le chimiste veut-il synthétiser des molécules aromatiques ?

Synthèse de molécules naturelles cycles aromatique (ex dérivé de la porphyrine dans l’hème de

l’hémoglobine, vitamine B12…) ou molécule d’intérêt. Enjeu faire de la substitution sur les cycles

benzénique stable à priori… casser l’aromaticité. Grande inertie chimique ! (hydrogénation)

I. Synthèse d’un composé aromatique

Fuxa p.175 solide - réaction en phase

solide (alumine)

CCM, IR rapide - Hotte

On disperce de la dicétone sur de l’alumine neutre par agitation. On refroidit, on ajoute goutte à goutte

la benzyleamine. Les réactifs s’adsorbent à la surface. On laisse une heure et on désorbe au DCM.

Evaporation. Contrôle par CCM

II. Réactivité d’un composé aromatique

a. Substitution électrophile aromatique

JD n°55 (mise en

œuvre) n° 92

(traitement)

liquide - lancement de la

manip (bulles)

- extraction

- lavage

CCM (suivi

possible), indice

de réfraction,

CPV, IR

1h30 +

+

Hotte

Discussion qu’est-ce qu’une extraction. Expliquer la SEAr, qui est l’électrophile justifier que l’on fait

qu’une seule addition. Régiosélectivité de la réaction s’explique par les états de transition et

l’intermédiaire de Welland.

Transition : il est possible aussi de faire agir un nucléophile sur le cycle riche en électron, un peu à la

manière d’une substitution nucléophile sur un carbonyle

b. Substitution nucléophile aromatique

Dupont-

Durst p.

460

solide - réaction

- filtration

- recristallisation

dans l’acetate

d’éthyle (mais

longue)

Point de fusion,

IR, test de la

2,4-DNPH

1 h ++ Hotte

Rajouter barboteur à Soude et fiole de garde, remplacer erlenmeyer par ballon + réfrigérant car

dégagement de HCl !

III. Application à la synthèse d’un macrocycle aromatique par SEAr

Synthèse orga,

une approche

exp, Fuxa

p.182

Proportion:

1/4

solide - microdistillation

sous pression réduite

- filtration sur fritté

UV, CCM, IR 2h30 - Hotte

Conclusion

Grand intérêt mais très toxique car intercalant. Pas bon pour la planète.

Porphyrine peut être synthétiser par SEAr de pyrrole.

Manip de secours

Extraction de l’antéhol (Mesplède p. 194)

Oxydation de l’hydroquinone (Blanchard p. 214)

Nitration du toluène (Blanchard p. 135)

Réaction de Sandmeyer (JD 77)

Synthèse de porphyrine (Fuxa p. 182)

MO 29

Chromatographies

Biblio en plus : Skoog, Chavanne

Introduction :

Au cours d’une synthèse organique, le chimiste souhaite suivre l’évolution de la réaction. En fin de

réaction, le chimiste obtient fréquemment des mélanges réactionnels qu’il souhaiterait purifier. Les

séparations jusqu’au milieu du vingtième siècle étaient basées sur l’utilisation de techniques classiques

comme la précipitation, la distillation ou l’extraction. Actuellement, on se tourne de façon quasi-

systématique vers des séparations effectuées par chromatographie. Elle a été source de nombreux prix

nobels, dont delui de A.J.P. Martin et R.L.M. Synge (invention de la chromatographie de partage).

Principe : technique qui permet de séparer des composés grâce à la différence d’affinité à l’égard de

deux phases : la phase mobile et la phase stationnaire. Le composé est transporté par la phase mobile

(gaz ou liquide) à travers une phase stationnaire (solide ou liquide)

I. Chromatographie analytique

1. Chromatographie en phase gazeuse

Blanchard

p.135

Vernin

p.125

Nitration du toluène avec HNO3 dans

H2SO4 conc.

Extraction

On obtient 60% d’ortho, 40% de méta

Ajout de 1ml au lieu de 10 gouttes de

toluène

Utiliser un étalon : le nonane, on peut

injecter o et p ensemble

CPV sur SE30 (presque

conditions de l’octanal,

210°C et 120 °C),

(lavages ?)

Condition dans le JCE

2h30 Hotte

Principe : partage

Phase : mobile : gaz vecteur (chimiquement inerte : He, Ar,N)

Stationnaire : greffée, apolaire

Information : temps de rétention en fonction de la température d’ébullition

Nitration du toluène, jouer sur la pression, c’est plus rapide pour améliorer la séparation, introduire

l’étalon interne

Manip : Faire les lavages (ajout d’éther, on solubilise le toluène nitré) on neutralise la phase organique

avec Na2CO3 (la phase aqueuse change de coloration : serait-ce de l’acide nitreux ?) et injecter en

CPV. On fait varier la colonne, la température (95°C vers 120°C), et la pression du gaz vecteur (1 bar

à 1,4 bar).

Explication : Parler du système d’injection de l’échantillon, four et colonnes (remplies ou capillaires),

systèmes de détection. (Skoog) NB on peut parler de la régiosélectivité intéressante, avec les

proportions statistiques et les proportions obtenus.

Existe sous forme de chromatographie avec une phase liquide immobilisée

Faire la CCM (brut, toluène codépôt)

Transition : on peut la coupler avec des méthodes spectroscopiques optiques ou de masse.

2. Chromatographie sur couche mince

Principe : adsorption

Phase : mobile : solvant + ou – polaire

Stationnaire plaque de silice

Chimie du petit déjeuner p

271

Florilège de chimie

pratique p. 159

Solvants : 90/10 ether de

pétrole AcOEt, 90/10

DCM, MeOH

solide - piler les épinards

- extraire au DCM,

évaporer

- colonne d’alumine

- évaporer

UV,

CCM

2h - Hotte

Sur la préparation : on broye des épinards avec EtOH pour enlever l’eau et tous les autres composés

hydrosolubles, on extrait avec CH2Cl2 les pigments

On teste plusieurs solvants et on voit l’effet. Discussion.

Transition : On utilise la CCM pour avoir une indication du système de solvants à employer.

II. Chromatographie préparative

1. Colonne chromatographique

Principe : adsorption

Phase : mobile système de solvant, stationnaire silice

Différentes sortes de colonnes possibles, silice, glucose

Chimie du petit déjeuner p

271

Florilège de chimie

pratique p. 159

Solvants : 90/10 ether de

pétrole AcOEt, 90/10

DCM, MeOH

solide - piler les épinards

- extraire au DCM,

évaporer

- colonne d’alumine

- évaporer

UV,

CCM

2h - Hotte

Manip : On montre la CCM comme transition. On utilise directement le bon éluant, on montre les

anneaux.

Bien tasser la colonne qui est déjà montée, sécher le sable (être capable de justifier la présence de sable

en haut et en bas de la colonne), verser une petite quantité (la plus petite possible)

Explication : On explique la sélection des échantillons. Puis on caractérise les produits.

2. Colonne échangeuse d’ions

Principe : échange d’ion

Phase : résine échangeuses de cations ou d’anions

Méthodes modernes et efficaces de séparation et d’identification des ions à l’aide de résines

échangeuses d’ions. Elle a conduit à des méthodes automatiques de séparation et détection d’acides

aminés.

BUP 11/1984

(n°668)

Séparation des aa avec une colonne

anionique qui retient la cation. Sargenor

contient de l’acide aspartique et

argmine. pH3,3 argimine passe, pH12

l’acide passe.

Prendre la résine « H+ donor » et EtOH

longues et révélées à la ninhydrine

Conditionnement de la

résine, filtration,

lavages

3h

Dans les premières fractions, on sort l’acide aspartique (faire CCM pour comparer) et le dernier

l’arginine qui ne migre pas.

Conclusion

On a vu l’utilité de la chromatographie, une dernière, la HPLC. Couplé des méthodes de

chromatographie avec des méthodes de détection, par exemple spectromètre de masse.

MO 30

Etudes de composés naturels

Biblio : Paul Arnaud, le Clayden

Introduction :

On va s’intéresser à l’étude de composés naturels, c’est-à-dire qui n’ont pas subit de modifications

synthétiques. Pourquoi s’y intéresser ? Pour comprendre leur rôle dans les divers organismes et pour

essayer d’identifier leur fonctions qu’il pourrait être intéressant d’établir à travers des synthèses

biomimétiques. On peut distinguer plusieurs catégories de composés, et nous allons au cours de ce

montage étudier les glucides, les acides aminés les terpène et les glucides que l’on peut trouver dans les

agrumes.

Transition : comment obtenir les molécules à étudier ?

I. Obtention de composés naturels

Famille étudiée : les terpènes (vient de l’unité isoprène)

Chimie des

odeurs et des

couleurs p 207

liquide hydrodisillation

extraction

IR, indice de

réfraction,

pouvoir

rotatoire

2h30 + Pas de

hotte

On fait deux montages de distillations (pas de vigreux) en calorifugeant bien les ballons (Trois oranges

et trois citrons, dont on récupère l’écorce, on la broye, on la met avec de l’eau chaude dans un grand

ballon, 250mL ou moiex 500mL) On suit l’évolution de la température, le mélange passe à 100°C. On

récupère un peu d’huile essentielle par décantation (pas assez pour sécher).

Manip : On prend un indice de réfraction que l’on compare au produit commercial pour déterminer la

pureté du produit. On peut aussi comparer les spectres IR. On prépare les solutions pour la

polarimétrie, ce qui nous permet de distinguer la quantité de + et – limonène grâce à la loi de Biot

Explication

On trouve 66 du (+) et 34 % du (-) dans le citron et 80% du (+) et 20% du (-) dans l’orange. D’où

l’odeur. Prendre la valeur du Handbook : 125 pour le pouvoir rotatoire et non 106.

Transition : pour étudier un composé, on peut vouloir identifier ces composants.

II. Propriétés de composés naturels

1. Les acides aminés

Famille étudiée : les acides aminés (bloc de base des protéines)

Chimie petit

dej p. 71

- 3 aa fournis





mettre des aa


électrophorèse

2h de

migration

5 mA,

200 V





sèche-cheveux

pendant 3 min très

proche

* Principe :



espèces chargées.





globalement neutre.




* Expérience :








On trempe le papier dans un tampon Na2HPO4/KH2PO4 et on dépose un gros capillaire de jus de citron

ainsi que trois acides aminés, la leusine, la lysine et l’acide aspartique (avec des gants pour ne pas

contaminer la plaque). Après migration sous l’effet du champ électrique (parler du point isobestique et

donc de la charge des acides aminés lorsqu’ils migrent) on révèle à la ninhydrique qui réagit sur les

amines primaires pour donner un composé bleu violet.

* Application :

Séquençage de l’ADN

Transition : étude d’une dernière famille

2. Les sucres

Famille étudiée : les glucides (pratique pour stocker de l’énergie)

BUP 774

p957,

Tomasino spé

p114

On dose le glucose libre et le

glucose contenu dans du

saccharose pour un jus de citron

Test tube à essai, Dosage

en retour

3h (avec

des temps

d’attente)

On montre qu’il faut se méfier du dosage colorimétrique et forcément de mettre en milieu acide (cf les

encres invisibles) car en milieu basique on forme IO3-.

On dose tout d’abord le glucose libre en l’oxydant par I2 en excès, on obtient le gluconate (à un pH

12,5 et dans l’obscurité). On se place en milieu acide et on dose ensuite le diiode par du thiosulfate

(dosage en retour) et on a accès à la quantité de glucose libre. On va hydrolyser le saccharose en

glucose (étape qui a a priori pas très bien marcher, à chaud en milieu acide). On refait les étapes

précédentes ce qui nous permet d’obtenir la quantité totale de glucose après hydrolyse et donc de

remonter à la quantité de saccharose. On peut mentionner le fait que l’emploi d’amidon (thiodène) est

aussi un polymère de sucres !

Attention : prendre de la soude diluée (risque d’isomérisation du glucose en fructose, de polymérisation

des monosaccharides), pas mettre trop de I2 sinon on oxyde le gluconate

Conclusion

On n’a pas parlé au cours de ce montage des blocs élémentaires que sont les acides nucléiques. Les

nucléosides sont également des cibles de synthèses, ils sont modifiés pour déterminer le rôle de chaque

élément, ou pour tester une séquence particulière. Les nucléosides modifiés interviennent d’ailleurs

dans le traitement contre le sida, il s’agit d’antiviraux. (Clayden p1351)

On a souvent recours à la synthèse des composés organiques naturels pour mieux comprendre leurs

propriétés.

MO 31

Réactions de formation de cycles en chimie organique

Introduction :

Définition : un cycle correspond à une chaine carbonée reliée à ses extrémités.

Il existe deux types de cycles : les cycles homogènes et hétérogènes.

� Les cycles homogènes ne possèdent que des carbones comme élément principal (sans se

préoccuper des éléments en périphérie, liés à ces carbones). (ex : le benzène, très utilisé dans

l’industrie)

� Les cycles hétérogènes possèdent d'autres éléments que du carbone dans le cycle central. On

peut retrouver, par exemple, de l'oxygène ou de l'azote (ex : la pyridine).

Intérêt des cycles : rigidification des molécules, réactivité particulière

Nécessité de synthèse : les molécules naturelles sont intéressantes à synthétiser car présentent des

propriétés médicinales ou encore des odeurs particulières. Cependant, ces molécules présentent souvent

des cycles de toutes tailles. Le chimiste doit pouvoir les synthétiser, les techniques varieront selon la

taille du cycle.

I. Formation d’un petit cycle

On cherche à former ici un hétérocycle à trois chaînons (2 C et 1 O)

Intérêt : la fragmentation des alpha-époxycyclanone, via leur tosylhydrazone, en cétone acétyléniques

est une réaction importante de ces composés, qui, lorsqu’elle est réalisée en présence de silice activée,

est d’une efficacité exceptionnelle (95 % rdt sur les deux étapes)

JD 21 liquide Manip en

système

biphasique avec

transfert de phase

Extraction,

lavage (avec

neutralisation),

IR, CCM, réfracto,

CPV (cf 22 avec

0,8 bars)

2h hotte

Attention, ici on a pu faire une réaction régiosélective. En effet, on a attaqué une double liaison

électrophile par un réactif nucléophile. Pour attaquer l’autre double liaison, il aurait fallu utiliser un

réactif électrophile, comme le MCPA

De plus, il y a attaque préférentielle supposée même si on peut pas le démontrer.

Transition : Ici on avait apporté un atome d’oxygène pour former un cycle, pour des plus gros cycles,

on va réunir deux fragments plus importants comme dans la Diels-Alder

II. Formation de cycles communs

On cherche à former ici un cycle à six chaînons (6 C)

Actualité

chimique

juin2000,

Fieser p185

Solide Distillation

Réaction

filtration,

pf, CCM, IR,

UV

+++ hotte

Ici, pas de problème de régiosélectivité, on forme deux produits possibles (endo, exo). Endo plus

stables grâces aux interactions orbitalaires secondaires mais on peut pas le montrer.

Transition : Nous avons vu comment créer des cycles communs, mais dans la nature on rencontre

souvent des cycles de plus grande taille, des macrocycles, comme la porphyrine.

III. Formation de macrocycles

On cherche à former ici un cycle à ???? chaînons

Intérêt : se retrouve dans de nombreux complexes dans le corps humain (chlorophylle avec Mg,

hémoglobine avec Fe)

Fuxa p182

Quantité/2

Correcteur dit

par 10

solide Distiller le pyrrole,

réaction

benzaldéhyde+pyrrole

distillé

Filtration

UV, IR,

CCM

4h ++ hotte

Dilution pour favoriser cyclisation.

Pourquoi solution noire ?

Oxydation à l’air, pourquoi pas DDQ ?

Produit vert, pas oxydé.

UV : bande de soret, bande Q

Conclusion

Ici on a vu la formation de un cycle mais on peut avoir besoin de former des molécules polycycliques

comme les stéroïdes (3 cycles à 6 et 1 cycle à 5 accolés)

Manip de secours : coumarine, knovaengel, JD 38

MO 31

Réactions de formation de cycles en chimie organique

PLAN

Introduction

Intérêt des cycles : rigidification des molécules, réactivité particulière

Nécessité de synthèse : présence de cycles de toutes tailles dans les molécules naturelles, le chimiste

doit pouvoir les synthétiser, les techniques variront selon la taille du cycle.

I. Formation d’un petit cycle

Epoxydation de la carvone

II. Formation d’un cycle commun

Etude de la réaction de Diels-Alder

On peut ajouter une lactonisation

III. Formation d’un macrocycle

Synthèse d’une porphyrine

Conclusion : on peut avoir besoin de former des molécules polycycliques comme les stéroïdes

MANIP

Epoxydation de

la carvone

JD21 Manip en système

biphasique avec

transfert de phase

Extraction,

lavage (avec

neutralisation),

CCM (pentane

ether 70/30,

UV), IR

2h

Etude de la

réaction de

Diels Alder

JD 38 Pas nécessaire de

travailler sous N2, ni

distiller.

L’évaporateur doit

être relié à un

barboteur de

2,4DNPH

Lavage à cause

de l’acide de

Lewis SnCl4,

CPV (210, four

180)

2h30

Justification de

la règle de

l’endo

JD27 NE MARCHE PAS

Synthèse de la

porphyrine

Fuxa p182

Quantité/2

Correcteur dit

par 10

Distiller le pyrrole,

réaction

benzaldéhyde+pyrole

distillé

UV, filtration,

lavage, IR,

reflux,

lancement

4h

Lactonisation JD 91

(mécanisme

ICO)

Synthèse d’une

coumarine

Filtration pf, IR 3h

Changer la Diels-Alder : l’étude de la sélectivité n’est pas convainquante, ex Actualité chimique

juin2000, Fieser p185 (distillation filtration, pf, lancement de manip)

MO 32

Analyse de mélanges, séparation et purification en chimie organique

Introduction : une méthode très répandue est la chromatographie, que ce soit la CCM la CPG ou la

colonne de silice. Elle est le sujet d’un montage en soit, et on va donc s’intéresser plus particulièrement

à d’autres techniques, parfois un peu moins universelles.

I. Analyse de mélange

Chimie petit

dej p. 71

- 3 aa fournis





mettre des aa


électrophorèse

2h de

migration

5 mA,

200 V





sèche-cheveux

pendant 3 min très

proche

* Principe :



espèces chargées.





globalement neutre.




* Expérience :








On trempe le papier dans un tampon Na2HPO4/KH2PO4 et on dépose un gros capillaire de trois acides

aminés, la leusine, la lysine et l’acide aspartique (avec des gants pour ne pas contaminer la plaque).

Après migration sous l’effet du champ électrique (parler du point isobestique et donc de la charge des

acides aminés lorsqu’ils migrent) on révèle à la ninhydrique qui réagit sur les amines primaires pour

donner un composé bleu violet.

* Application :

Séquençage de l’ADN

II. Séparation d’un mélange de 3 composés

Acide benzoïque, chlorobutane, toluene Daumarie p149

Daumarie

150

Solide,liquide On mélange l’acide

benzoïque, le toluène et

le chlorobutane

++ Hotte

1. Par extraction et sublimation

Première méthode de séparation, l’extraction. On a un mélange dans l’éther et on extrait par une

solution d’hydrogénocarbonate. L’acide benzoique est déprotonée et passe en phase aqueuse. Tandis

que le reste, reste en phase organique. Comment le démontrer ?

Dans la phase aqueuse, on rajoute NaCl (on sature pour aider à la précipitation) ainsi que HCl (pour

reprotoner l’acide benzoique qu’il soit sous sa forme neutre) et il précipite ! Pour le caractériser, il faut

le séparer des autres impuretés par sublimation. On fait un point de fusion. C’est bon, c’est bien l’acide.

Maintenant qu’est-ce qu’il y a en phase orga ?

2. Par extraction et distillation

Pour séparer le toluène du chlorobutane, on utilise la distillation. On sèche le mélange sur sulfate de

magénsium anhydre, ensuite on évapore l’éther. Puis on distille sous pression réduite, les deux

composés. On les caractérise par leur température d’ébullition.

III. Purification d’un solide


deux solides

- lavage

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM

1h - Hotte

Explication





Conclusion

Séparation d’énantiomères

MO 33

Réactions de formation de liaisons simples C-C

Introduction :

Pour synthétiser des nouvelles molécules, synthèse convergente nécessite la création de liaison C-C,

mais peu polaire et peu réactive. Un défi que les chimistes ont relevé, en mettant au point des stratégie

de synthèse

I. Mécanisme ionique

Création de liaison CC très recherché en chimie organique. Ici pKa très faible pour composé carbonylé,

intéressant pour éviter base trop forte. Ensuite, il suffit d’éliminer un carbonyle par décarboxylation.

JD 94 liquide - réaction

- extraction

- évaporation


Soude et agent de transfert de phase -> pâte (2 phases et si on laisse trop longtemps pâteux : transfert de

phase se met au fond (plus riche en sel, indice du milieu varie donc on voit trouble). On met dans de la

glace pour empêcher HO- d’attaquer HSO4-. D’ailleurs on met deux équivalents de NaOH pour ça.

Ajout goutte à goutte de transfert de phase : pas besoin (pas exothermique), doit être expérimental pour

avoir un meilleur rendement.


On élimine le chloroforme car nBuNH4,I est soluble dans le chloroforme mais pas dans l’éther (fait

expérimental, car les deux solvants ont même constante diélectrique et moment dipolaire, peut-être

HSAB)

Produit pas pur (CCM : pentane/éther) : reste un peu de réactif

0,28 réactif (0,30)

0,74 produit (0,7 dialkylé et 0,5 monoalkylé)


Transition : création d’une liaison, on peut en faire plus en même temps

II. Mécanisme concerté

Actualité

chimique

juin2000,

Fieser p185

Solide Distillation

Réaction

filtration,

pf, CCM, IR,

UV

+++ hotte

Ici, pas de problème de régiosélectivité, on forme deux produits possibles (endo, exo). Endo plus

stables grâces aux interactions orbitalaires secondaires mais on peut pas le montrer.

Laver la verrerie qui a été en contact avec le cyclopentadiène avec du permanganate de potassium.

Explication : Le cylopentadiène ne peut pas être conservé. On doit faire la réaction de craquage du

dicylopentadiène. La benzoquinone possède des impuretés vertes et noires, liée au pi stacking avec la

forme réduite.

Cycloaddition par voie thermique, possible de continuer 2+2 par voie photochimique

OU


- Hydrolyse

- Extraction

- Evaporation

CPV, indice de

réfraction,

CCM, IR

3 h ++ Hotte

* Mode opératoire


Possiblité de séparer endo/exo avec colonne et fractions de 10 mL

Rajouter deux fioles de gardes contenant de la 2,4-DNPH après le rota !!!!!!! Piège à vinyl

cétone !!

* Discussion


III. Mécanisme radicalaire

JD 11 ; JD

41

solide - Réaction

- Extraction

- Filtration

CCM, IR 2h ++ Hotte

Manip : On verse dans l’éthanol et on constate une précipiation, on filtre et on réalise une CCM.

Explication

Donner le mécanisme radicalaire. On a fait une droite d’étalonnage avec des polymère de masses

molaires connues et on remonte ainsi à la masse molaire du notre, Calcul du rendement.

Eventuellement parler de la viscosimétrie pour caractériser un polymère.

Conclusion

Un grand arsenal mis au point par les chimistes qui témoigne de l’importance de cette réaction.

Un grand enjeu contrôle de la stéréosélectivité (copules d’Evans, énolates de bore…)

La réaction de Suzuki, décrite en 1981, est la plus efficace et la plus utilisée des liaisons pour créer une

liaison simple C-C entre deux systèmes aromatiques.

JD102

(BUP 2004,

p163)

Couplage de Suzuki Réaction, extraction,

filtration, point de fusion,

IR (pas top), CCM (même

un suivi), recristallisation

possible

2h30

Manip : On montre l’extraction et les lavages. L’AcOEt est moins dense que l’eau. On élimine toute

trace d’acide de la phase organique avec le lavage au carbonate

pKa : 9 pour l’acide boronique, 10 pour le carbonate

On lave avec NaCl saturé pour faire un pressechage. CCM, Tf

Explication : la réaction de Suzuki est fréquemment utilisée pour unir des synthons de molécules

complexes lors de synthèse convergentes : deuxième fois que l’on rencontre la création d’une liaison

C-C dans le montage.

Catalyse homogène (avantage/inconvénients), on se place sous pseudo-azote (ie mettre un ballon, mais

on peut tout de même ouvrir le montage). On forme le catalyseur in situ (0,03 éq !), le PPh3 permet de

réduire le Pd

Trace d’homocouplage de l’acide boronique

Le produit synthétisé est un inhibiteur de la caroténogénèse, obtention d’un composé bicyclique est

intéressante.

MO 33

Réactions de formation de liaisons simples C-C

PLAN

I- Mécanisme ionique

On peut ajouter C-alkyalation

II- Mécanisme concerté

Par la réaction de Diels Alder

III- Catalyse par les métaux de transition

Par la réaction de Suzuki

Conclusion mécanisme radicalaire (polymérisation)

MANIP

Matsutake JCE 86 p92 Formation d’un

magnésien et

réaction sur

l’acroléine

Lancement,

dosage possible

2h30

Diels-Alder Actualité

chimique

juin2000 p28

Suzuki JD102

BUP 868 p170

Remplacer

l’hexane par

cyclohexane ou

éther de pétrole

Point de fusion,

lavages EtOAc,

Na2CO3

saumure

3h30

C-alkylation JD94 Agent de

transfert de

phase

CPV, lavages,

lancement

2h

Diels Alder Fieser

Williamson

Filtration,

lavage, ir

2h

Réaction de

Claisen

JD 89 Aldolisation

condensation

Recristallisation,

CCM, pf, IR

1,5

EN PLUS

Montage trop court : tout Diels-Alder pas nécessaire

On peut ajouter : une réaction avec un mécanisme ionique : SN (alkylation d’un beta cétoester), SEAR

(acylation du ferrocène Blanchard), Couplage Heck (fuxa), radicalaire polymère (moyen moins, à

garder en conclusion)

Autre plan (florence)

I- mécanisme ionique

i. Sn

ii. SE

II- Mécanisme radicalaire

III- Mécanisme concerté (Diels Alder)

I. Formation d’une liaison (Sn, SeAr, catalyse)

II. Formation de 2 liaisons

III. Formation de n liaison (polymérisation)

(pleins de manips en plus à regarder)

MO 34

Réactions de formation de liaisons doubles C=C

Biblio: ICO, Clayden

Introduction : Les doubles liaisons, constituées d’une liaison sigma et d’une liaison pi se retrouvent

dans de nombreux composés d’origine naturel (limonène…). Il est donc important de pouvoir les

synthétiser. Ils possèdent une grande réactivité due à une richesse électronique, grâce à la présence de

liaison π , tout en étant très stable.

2 enjeux :

- rendre une liaison plus réactive tout en conservant le squelette carboné

- coupler des molécules entre elles en créant directement une double liaison.

I. Formation de C=C sans allongement de la chaîne

1. A partir d’une liaison simple

Blanchard

193,

Mesplède

(100 manip

de chimie

organique)

p. 75

liquide Déshydratation du

méthyl-2-cyclohexanol

- Réaction-

distillation

- Extraction

Indice de

réfraction, CPV

sur Se30:

injecteur 150°C,

four 70°C IR,

CCM

(condition)

3 h +++ Hotte

On utilise plutôt H3PO4 (une action desséchante plus prononcée)

Manip : lavage (soude pour neutraliser vérifier les eaux mères, puis eau pour enlever la soude),

injection en CPV (piquer les produits commerciaux) On n’a pas vraiment besoin d’un étalon interne car

on a la même masse.

Explication

La régiosélectivité grâce à la règle de Zaitsev

Intérêt : un bon intermédiaire réactionnel on peut ensuite lui faire subir une suite de réactions,

hydratation pour former l’autre alcool plus stable ou une ozonolyse réductrice pour obtenir un

aldéhyde.

Transition : les éliminations ne sont pas très sélectives, or contrôle de Z ou E très important.

2. A partir d’une liaison triple *

BUP à

paraître


- extraction

IR, CCM,

indice de

réfraction, CPV

2h + Hotte

1ml d’alcyne, 0,8mL de quinoléine, 100mg de catalyseur de Lindlar et 50 mL d’éther de pétrole.

Manip : On montre la filtration, le lavage avec une solution d’HCl 1M pour enlever la quinoléine, avec

solution de NaCl saturée (pressechage)

On a les produits Z et E commerciaux, qu’il faut piquer en CPV (SE30, 210 130, 1bar). Calcul du

nombre de mole de H2 ayant réagit en suivant l’évolution de la pression.

Explication

Parler de l’obtention de l’autre diastéréoisomère par réduction avec métal dissous dans NH3. Insister

sur l’intérêt de la stéréochimie (Clayden, le cis-rétinal et son rôle dans la vision).

Transition : Construire en entier la double liaison, très intéressant pour relier des fragments entre eux

lors de synthèse convergente.

II. Formation de C=C avec allongement de la chaîne

1. Crotonisation


deux solides

- lavage

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM

1h - Hotte

Explication





Transition : autre méthode de couplage en présence d’une double liaison C=O

2. Réaction de Wadsworth-Emmons

Blanchard

p375

Réaction de Hörner-Wadsworth-

Emmons

- Réaction

- Filtration

IR, point de fusion (celle

du Z est 80°C), UV-vis

CCM (EdP/AcOEt : 90/10)

2H

Prendre tBuOK, diviser par 2 les quantités

Manip : Montrer le lancement de la réaction, les lavages, prendre un point de fusion. L’IR permet de

voir la disparition de C=O, on a la CH d’une double liaison (3010), on a la déformation CH (1441) et

de CC (E= 989)

Explication

Donner le mécanisme. L’avantage de la HWE par rapport à Wittig c’est que l’on forme un sel de

phosphore soluble dans l’eau (et non Ph3P=O). L’ylure est également plus réactif et peut attaquer des

cétones portant des groupements donneurs. On utilise du DMF car c’est un solvant polaire et qui

possède une grande constante diélectrique. Il renforce la base en séparant les ions. L’ajout de

phosphonate pour former un carbanion stabilisé par délocalisation. On a ensuite une coloration rouge

due au sel de phosphonate. Le lavage à l’eau permet d’éliminer les sels de phosphonates, la base en

excès et les traces de DMF, le lavage au méthanol permet d’éliminer les produits organiques polaires ie

de départ.

Importance dans la vision (cis rétinal)

Dire que la RMN permet de conclure avec plus de certitude quand à la stéréochimie de la liaison

(constante de couplage 14hz)

Conclusion

Prix Nobel de Chauvin Grubbs pour la métathèse qui permet avec un catalyseur de donner une nouvelle

liaison C=C, formation de macrocycles, oléfination de Peterson, élimination de Hoffmann

MO 35

Réactions de formation de liaisons doubles C=O

Biblio : ICO

Introduction

Molécules naturelles qui ont de C=O, et intermédiaires de synthèse intéressants avec un carbone

électrophile et un H en alpha acide.

Couple oxydant/réducteur, tests caractéristiques (2,4DNPH, liqueur de Fehling), caractérisation par IR,

les dérivés carbonylés naturels, utilité en synthèse (allongement de chaîne, carbone chaîne et

nucléophile)

I. A partir d’une simple liaison C-O

1. Oxydation d’un alcool



de sodium

- dosage

- extraction

Dosage, IR,

indice de

réfraction, CPV

30 min

+ 2h

+ Hotte

Explication





d’eau de Javel.








Remarques





2. Transposition *

Chimie

tout p57,

Blanchar

d p200

liquide Transposition pinacolique

- Réaction (mod op

chimie tout avec

hydrodistillation)

- Extraction

- Evaporation

IR, indice de réfraction,

test iodoforme, Test à la

2,4 DNPH et Tf,

1h30 bien

calorifuger,

pas

chauffer

trop fort au

début ?

On peut diviser les quantités par 5.

Explication :

On a une transposition 1,2, avec un moteur qui est la formation d’un carbocation le plus stable, tout

comme lors de la transposition de Wagner-Meerwein. Eventuellement mécanisme au dos d’une feuille.

L’IR montre l’apparition d’une bande C=O

II. A partir d’un double liaison C=N

JD 48 solide Transposition de beckman :

oxime et on chauffe en

présence d’acide sulfurique

- Réaction

- Extraction

- Evaporation

- Recristallisation

Point de

fusion, IR,

CCM ??

3 h ++ Hotte

Prévoir un bain de glace, IR dur à caractériser, car les C=O et C=N sortent au même endroit, la recri

peut être longue

Explication : on a pu former un bon groupe partant, il part lors de la migration. La neutralisation avec

NH3 (pas NaOH pour ne pas ouvrir la caprolactame). On re-dissout avec une quantité minimale d’eau

le sulfate d’ammonium (relargage du caprolactame très intéressant car cette dernière est un peu soluble

dans l’eau. Recristallisation : à deux solvants (ether et pentane), force motrice : départ d’un groupement

sulfonate

Importance de la transposition de Beckman pour la synthèse du nylon, mentionner la transposition de

Hofmann, défaut d’électrons sur un oxygène Bayer-Villiger

III. A partir d’une triple liaison CN

Obtention d’un amide encombré par alkylation du benzonitrile en milieu acide

Daumarie

Concours

p90

solide Réaction de Ritter

- Réaction

- Précipitation

- Filtration

- Recristallisation

CCM, IR, point de

fusion

Benzonitrile et tertiobutanol, ajout H2SO4, dans un bain de glace ;

CCM, attendre 10 min faire CCM retirer l’erlen du bain

reCCM jusqu’à disparition du produit (15 min) puis traitement

Discussion sur le mécanisme

Formation du carbocation, attaque du N sur le carbocation, attaque de l’eau sur le C et on forme

l’amide.

Voie d’accès importante aux amines difficiles à obtenir.

Conclusion

Rappel des propriétés intéressantes. En synthèse obtention industrielle avec le procédé Wacker

MO 36

Réactions de formation de liaisons simples C-N et de liaisons doubles

C=N

Biblio : ICO

Introduction

Intérêt des liaisons CN dans le monde du vivant (aa, peptide, base ADN et ARN), les alcaloïdes et

intermédiaires utiles en chimie organique, entre autres pour des former des composés aux vertus

thérapeutiques

I. Formation de liaisons de liaisons C=N doubles

Mesplède

p79, manip 22

solide Synthèse d’une oxime

- Réaction

- Précipitation

- Filtration

- Recristallisation dans l’éthanol absolu

point de fusion, IR

(bien parlant)

3h

On dissout du chlorhydrate d’hydroxylamine de l’acétate de sodium et de l’eau. On chauffe puis on

ajoute le cyclohexanone, on attend 5 min puis on refroidit

NB peut se poursuivre par une transposition de beckman (cf Blanchard p 364)

II. Formation de liaisons simples C-N simples

1. Synthèse d’un amide et d’une amine

Lidocaïne,

JCE 1999

p1557

solide Acetamide

- Réaction

- Filtration

Lidocaine

- Réaction

- Extraction

- Précipitation et filtration

Pour faire précipiter on va jusqu’à pH 10-12.

Filtration (porosité 4)

IR, Tf,

CCM (DCM-

acétone 9/1)

3h

Les lavages et les extractions peuvent laisser perplexe mais à la fin ça marche.

L’aniline est introduite dans l’acide acétique glacial, avec chlorure de chloroacétyle et de l’acétate de

sodium : on fait précipiter l’amide. On lave avec de l’eau glacée et on sèche.

L’amide est placée dans un ballon avec de la diéthylamine et du toluène. On chauffe à reflux pendant

une heure. Puis extractions :

- Eau

Pour enlever diethylamin hydrochloride et diethylamine en excès (la diethylamine sert de nucléophile

et de piège à HCl, d’où 3 équivalents)

- HCl 3M

L’amine est protonée donc passe en phase aqueuse.

- Eau

Pour commencer à neutraliser ?

On récupère les phases aqueuses et on les neutralisent dans de la soude. Le produit précipite (redevient

neutre) et peut être filtrer (laver avec de l’eau froide).

L’importance de la lidocaïne dans la chirurgie de l’œil (pas chargé pour pouvoir traverser la cornée,

sous forme de chlorhydrate). Pharmacologie intégrée

Sur le net : �� !��"��!��#� ��$��%� &��'�� (��)��# *+�,��'��)��,��- �� (� �.� /��!��!��0��)��)��1��'�� (��,2�(�,��,�3� ��4��,�,��(��)��$-��*+%�

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2. Synthèse d’un dérivé nitré

Blanchard

p.135

Vernin

p.125

liquide Brut réactionnel

Ajout de 1ml au lieu de 10 gouttes de toluène

Faire CPV des trois produits dans propotions

connues. On montre qu’on peut se baser sur les

aires.

Nitration du toluène avec HNO3 dans H2SO4

conc. On obtient 60% d’ortho, 40% de méta ;

avec la méthode de l’étalon interne

- réaction

- extraction

CPV

210°C et

120 °C, IR

Pour la CPV, on peut se passer de la méthode de l’étalon interne étant donner qu’ils sont de structures

proches et sont en plus des régioisomères.

Explication

Après lavage basique, phase aqueuse orange (produit issu de NO2, NO3; phase organique jaune à cause

des produits nitrés.

Régiosélectivité intéressante, avec les proportions statistiques (ortho/méta/para : 2/2/1) et les

proportions obtenues. On a un intermédiaire de Wheland plus stabilisé pour les formes ortho et para,

mais ortho est encombrée, donc on a plus de para. Pas de polysubstitution car NO2 est désactivant.

L’IR donne l’apparition de NO2

Conclusion

(ICO) intérêt industriel avec des polymères (exemple du nylon ou de Kevlar), intérêt pour les

médicaments, stabilité de la liaison C-N des peptides et la synthèse peptidique.

MO 37

Synthèse de médicaments

Biblio : les grands médicaments, Pharmacologie (Page), organic chemistry of drug design, Volhardt

Introduction :

* Définition : On entend par médicament toute substance ou composition présentées comme possédants

des propriétés curatives ou préventives à l’égard des maladies humaines ou animales ou pouvant leur

être administré en vue d’établir un diagnostique médical ou de restaurer, corriger ou modifier leurs

fonctions organiques en exerçant une action pharmacologique, immunologique ou métabolique.

* Histoire : Pendant des millénaires la thérapeutique a reposé sur des bases strictement empiriques. Elle

se bornait à observer l’effet des produits naturels, végétaux pour la plupart, sur le cours de maladie. Au

XVI e siècle apparaît l’idée qu’il faut rechercher un médicament pour chaque maladie. Au début du

XIXe siècle, les chimistes isolent les principes actifs (morphine, caféine, codaine…) Ensuite seulement

viendra l’idée de synthétiser des médicaments : le développement de la chimie coïncident avec la

révolution thérapeutique.

I. Synthèse de médicaments

1. Hémisynthèse de l’aspirine

Obtention de l’acide acétylsalicylique à partir de l’acide salicylique

JFLM orga

p153

liquide Acide salicylique + anhydride éthanoïque dans

verrerie sèche, acide sulfurique comme catalyseur.

Chauffé pour accélérer, refroidir et faire précipiter

dans un mélange eau-glace, filtrer. Recri dans

MeOH-H2O

CCM, Tf, test

des phénols

(Blanchard 212)

3h

Remarque : ça peut prendre en masse mais laisser agiter et ça se redissout, ne pas hésiter à pousser le

chauffage

Volhardt p23 plein d’info sur l’aspirine

En plus l’aspirine est un puissant inhibiteur de la cyclo-oxygénase. Le mécanisme moléculaire de

l’aspirine est l’acétylation du groupe alpha aminé du résidu sérine terminal de la cyclo-oxygénase, ce

qui aboutit à l’inhibition irreversible de l’enzyme (Pharmacologie)

2. Synthèse de la lidocaïne

* BUT : synthèse de l’anesthesique local le plus utilisé dans le monde.

Lidocaïne, JCE

1999 p1557

Acetamide

- Réaction

- Filtration

Lidocaine

- Réaction

- Extraction

- Précipitation et filtration

Pour faire précipiter on va jusqu’à pH

10-12. Filtration (porosité 4)

IR, Tf,

CCM (DCM-acétone

9/1)

3h

Les lavages et les extractions peuvent laisser perplexe mais à la fin ça marche.

L’aniline est introduite dans l’acide acétique glacial, avec chlorure de chloroacétyle et de l’acétate de

sodium : on fait précipiter l’amide. On lave avec de l’eau glacée et on sèche.

L’amide est placée dans un ballon avec de la diéthylamine et du toluène. On chauffe à reflux pendant

une heure. Puis extractions :

- Eau

Pour enlever diethylamin hydrochloride et diethylamine en excès (la diethylamine sert de nucléophile

et de piège à HCl, d’où 3 équivalents)

- HCl 3M

L’amine est protonée donc passe en phase aqueuse.

- Eau

Pour commencer à neutraliser ?

On récupère les phases aqueuses et on les neutralisent dans de la soude. Le produit précipite (redevient

neutre) et peut être filtrer (laver avec de l’eau froide).

L’importance de la lidocaïne dans la chirurgie de l’œil (pas chargé pour pouvoir traverser la cornée,

sous forme de chlorhydrate). Pharmacologie intégrée

Sur le net : �� !��"��!��#� ��$��%� &��'�� (��)��# *+�,��'��)��,��- �� (� �.� /��!��!��0��)��)��1��'�� (��,2�(�,��,�3� ��4��,�,��(��)��$-��*+%�

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II. Synthèse de précurseurs de médicaments

1. Motif de la chalcone


deux solides

- lavage

- recristallisation

Point de fusion,

IR, CCM

1h - Hotte

Explication





2. Motif de la coumarine *

Lactonisation JD 91

(mécanisme

ICO)

Synthèse

d’une

coumarine

Filtration pf, IR,

recristallisation possible

3h hotte

Manip : Filtration, IR,

Info : Grand intérêt des coumarines (sondes fluorescentes, entre autres), parler de la régiosélectivité, du

rôle de l’APTS (activation électrophile) et avoir une feuille avec les différentes étapes du mécanisme

Cf la vitamine K (pharmacologie, structure dans le organic chemsitry drug design) ; exemple de la

Warfarine, excipient dans des médicaments coumariniques, anticoagulants

Conclusion

Vitamine C, que l’on peut doser. Rythme de sortie des grands médicaments est lent, surtout du fait de

la complexité, du coût et de la durée des tests nécessaires avant la mise en vente d’un médicament.

Documents

MO 1 Rôle du solvant en chimie organiquecheron.nico.free.fr/Agreg/CS-MO.pdf · Rôle du solvant en chimie organique Biibl o : ICO, Loupy, Chavanne ... - NA : mesure RMN 31P (bonne