PC* Révisions -Chimie organique

◈Programme III. Structures, réactivités et transformations en chimie organique 1 ( 1er semestre) L’objectif de cette partie est, d’une part, de faire comprendre les enjeux et la logique de la synthèse organique, et, d’autre part, de décrire, d’analyser et de modéliser les transformations organiques à l’échelle microscopique. Cela nécessite l’acquisition de compétences liées à la description géométrique des structures, à l’analyse de la réactivité des espèces et à la description des grands types de réactions, ainsi qu’à l’utilisation d’outils d’analyse spectroscopique. Certaines notions ont déjà été introduites au lycée (diastéréo-isomères Z/E, énantiomères, mélange racémique, conformations, sites accepteur et donneur d’électrons, mouvement de doublet et flèche courbe, modification de chaîne et de groupe caractéristique, substitution, addition, élimination) ; elles seront réactivées et approfondies, notamment par le biais des activités expérimentales. Sans donner lieu à une étude systématique, l’utilisation de la nomenclature IUPAC des composés, déjà engagée dans le secondaire, s’enrichit au fur et à mesure des besoins. ….. Les monohalogénoalcanes sont choisis comme exemple de substrats pouvant subir des substitutions nucléophiles et des b-éliminations. Ils conduisent aussi à la formation d’organométalliques, premier exemple de composés présentant un atome de carbone nucléophile et pouvant donner lieu à des additions nucléophiles sur des composés possédant une double liaison C=O. Les notions sont ainsi présentées sur des exemples donnés, mais dans le but d’une maîtrise permettant un réinvestissement sur des situations analogues. Ainsi, une présentation par mécanismes ou de type fonctionnelle peut être envisagée, au libre choix de l’enseignant. Néanmoins, il s’agit de privilégier une approche mécanistique pour faire comprendre et maîtriser les raisonnements plutôt que pour empiler les connaissances. À travers les contenus et les capacités exigibles, sont développées des compétences qui pourront être, par la suite, valorisées, consolidées ou réinvesties, parmi lesquelles : - relier structure et propriétés microscopiques aux grandeurs et comportements macroscopiques ; - pratiquer un raisonnement qualitatif argumenté pour expliquer un schéma de synthèse ; - maîtriser et utiliser différentes représentations schématiques d’un objet ; - relier les grandeurs spectroscopiques à la structure de l’espèce chimique étudiée.

Notions et contenus Capacités exigibles Mécanismes en chimie organique Substitution nucléophile aliphatique : mécanismes limites SN2 et SN1 ; propriétés cinétiques et stéréochimiques. β-élimination E2 ; propriétés cinétiques et stéréochimiques, régiosélectivité. Addition nucléophile sur l’exemple des réactions opposant un organomagnésien mixte et un aldéhyde, une cétone ou le dioxyde de carbone ; conditions opératoires.

Mettre en oeuvre un protocole expérimental permettant de réaliser une transformation simple en chimie organique. Analyser et justifier les choix expérimentaux dans une synthèse organique. Identifier les sites électrophiles et/ou nucléophiles d’une entité chimique. Utiliser le formalisme des flèches courbes pour décrire un mécanisme en chimie organique. Exploiter les notions de polarité et de polarisabilité pour analyser ou comparer la réactivité de différents substrats. Justifier le choix d’un mécanisme limite SN1 ou SN2 par des facteurs structuraux des substrats ou par des informations stéréochimiques sur le produit. Prévoir ou analyser la régiosélectivité, la stéréosélectivité et la stéréospécificité éventuelles d’une transformation simple en chimie organique (substitution nucléophile, β-élimination E2) en utilisant un vocabulaire précis. Déterminer le produit formé lors de la réaction d’un organomagnésien mixte sur un aldéhyde, une cétone ou le dioxyde de carbone et inversement, prévoir les réactifs utilisés lors de la synthèse magnésienne d’un alcool ou d’un acide carboxylique. Tracer, commenter et utiliser un profil énergétique

Compétitions substitution-élimination.

Contrôle cinétique, contrôle thermodynamique. Un modèle pour l’état de transition : le postulat de Hammond.

à l’échelle microscopique.

Reconnaître les conditions d'utilisation du postulat de Hammond et prévoir l'obtention des produits lorsque deux réactions sont en compétition.

Stratégie de synthèse en chimie organique Intérêt des organométalliques dans la construction d’une chaîne carbonée ; structure et réactivité des organomagnésiens mixtes ; préparation à partir des halogénoalcanes et des alcynes terminaux. Approche élémentaire de la stratégie de synthèse : analyse rétrosynthétique.

Décrire et mettre en oeuvre le protocole expérimental de préparation d’un organomagnésien mixte par insertion de magnésium dans la liaison carbone-halogène. Mettre en oeuvre un protocole de synthèse magnésienne et en justifier les étapes et conditions expérimentales, y compris l’hydrolyse terminale. Justifier l’inversion de polarité sur l’atome de carbone résultant de l'insertion de magnésium dans la liaison carbone-halogène. Concevoir une stratégie de synthèse pour une molécule simple.

VI. Réactivité et transformations en chimie organique (2ème semestre) Les objectifs de cette deuxième partie de programme en chimie organique sont doubles. D’une part, on s’attache à : - réinvestir et compléter les connaissances et compétences mécanistiques acquises au premier semestre, - poursuivre l’acquisition de connaissances concernant les interconversions entre groupes caractéristiques, notamment par les réactions d’oxydo-réduction, - introduire une première approche de la chimie organique du vivant avec le glucose. D’autre part, on complète les apports et la réflexion concernant la stratégie de synthèse. Au delà de l’analyse rétrosynthétique déjà introduite au premier semestre, on introduit les notions de protection de groupes caractéristiques et d’activation in situ (protonation) ou par synthèse préalable d'un dérivé plus réactif, poursuivant ainsi l’analyse de la réactivité des espèces et les choix qui en découlent en synthèse organique. Si la construction du programme privilégie ici une approche liée à stratégie de synthèse, elle n’entrave évidemment pas la liberté pédagogique du professeur dans le choix de sa présentation et de sa progression. La maîtrise des techniques courantes en chimie organique est renforcée par les séances de travaux pratiques choisies de manière à construire, en deux ans, une acquisition effective de l’ensemble des compétences expérimentales attendues. À travers les contenus et les capacités exigibles, sont développées des compétences qui pourront être par la suite valorisées, consolidées ou réinvesties, parmi lesquelles : - analyser des problèmes de complexité croissante ; - identifier dans une situation complexe la partie utile au raisonnement ; - proposer une stratégie d’adaptation ou de contournement pour résoudre un problème. 1 – Activation et protection de groupe caractéristique Notions et contenus Capacités exigibles Activation de groupe caractéristique Activation nucléophile des alcools et phénols. Formation d’alcoolates par réaction acido-basique ou d’oxydo-réduction. Synthèse de Williamson

Comparer la nucléophilie d’alcools de différentes classes à l’aide d’arguments stériques. Comparer la nucléophilie d’un alcool et de son alcoolate Choisir une base pour déprotoner un alcool ou un phénol à partir d’une échelle de pKa. Proposer un mécanisme limite en analysant les conditions opératoires et les caractéristiques structurales des réactifs. Proposer une voie de synthèse d’un étheroxyde dissymétrique.

Activation électrophile des alcools : - Activation in situ par protonation ●déshydratation acido-catalysée d’un alcool tertiaire (conditions opératoires, régiosélectivité et stéréosélectivité éventuelles, mécanisme limite E1) ; compétition substitution-élimination dans le cas des alcools secondaires et tertiaires. ●conversion d’un alcool en halogénoalcane par action d’une solution concentrée d’halogénure d’hydrogène (conditions opératoires, mécanismes limites). - Formation d’esters sulfoniques ●formation d’alcène par élimination basique sur un mésylate (conditions opératoires). ●formation d’halogénoalcane par substitution sur un tosylate ou un mésylate (conditions opératoires). ●formation d’époxyde par substitution Activation électrophile du groupe carbonyle : - Acétalisation des aldéhydes et des cétones : conditions expérimentales (APTS, appareillage de Dean-Stark), mécanisme limite de l’acétalisation en milieu acide. - Hémiacétalisation acido-catalysée du glucose : conditions opératoires, mécanisme limite de l’hémiacétalisation en milieu acide

Interpréter la formation de produits indésirables par la compétition entre les réactions de substitution et d’élimination. Comparer les réactivités des liaisons carbone groupe caractéristique dans le cas des halogénoalcanes, des alcools, des esters sulfoniques et des ions alkyloxonium. Prévoir les produits pouvant se former lors de la déshydratation d’un alcool, indiquer le ou les produits majoritaires. Préciser la stéréosélectivité éventuelle de la formation d’époxydes Commenter dans une synthèse multi-étapes le choix d’une activation in situ par protonation ou par passage par un tosylate ou un mésylate. Expliquer qualitativement l’augmentation de l’électrophilie du groupe carbonyle par protonation de celui-ci. Discuter la régiosélectivité de la réaction d’hémiacétalisation du glucose. Interpréter la mutarotation du glucose par le caractère renversable de l’hémiacétalisation.

Protection de groupe caractéristique Protection/déprotection du groupe carbonyle par un diol (conditions expérimentales, mécanisme de l’hydrolyse acide). Protection/déprotection du groupe hydroxyle par formation d’un étheroxyde benzylique.

Justifier la nécessité de protéger un groupe caractéristique dans une synthèse multi-étapes. Identifier les étapes de protection et de déprotection d’un groupe carbonyle, d’un groupe hydroxyle, d’un diol 1,2 ou 1,3 dans une synthèse multi-étapes. Approche documentaire : à partir de documents, identifier différents modes de protection/déprotection du groupe hydroxyle impliquant notamment des éthers silylés.

2 – Réactions d’oxydo-réduction en chimie organique Du groupe alkyle au groupe carboxyle et inversement Les groupes caractéristiques et leur niveau d’oxydation. Oxydation des alcools selon leur classe ; principe de l’oxydation contrôlée des alcools primaires

Identifier, le cas échéant, une interconversion entre groupes caractéristiques comme un processus d’oxydation ou de réduction du substrat ; associer les demi équations d’oxydoréduction correspondantes. Déterminer le ou les produits d’oxydation d’un alcool selon sa classe. Identifier le produit d’oxydation d’un alcool primaire à l'aide de données expérimentales ou spectroscopiques

Oxydation des alcènes Passage au diol par action catalytique de OsO4 en présence d’un co-oxydant. Coupure oxydante par action d’un mélange OsO4/NaIO4 (oxydation de Lemieux-Johnson) principe et conditions opératoires, intérêt en stratégie de synthèse

Représenter un cycle catalytique simple. Identifier le catalyseur dans un cycle catalytique donné.

Réduction des composés carbonylés Réduction des composés carbonylés en alcool par action du tétrahydroborate de sodium (conditions opératoires, mécanisme réactionnel).

Analyser à l’aide de données expérimentales la chimiosélectivité de réducteurs dans le cadre d’une stratégie de synthèse

Exercice 1 : Obtention du para-methoxyphenylacétonitrile H

Le protocole est le suivant : a) À une solution de para-(chlorométhyl)anisole G dans de l’acétone (ou propanone) est ajouté par petites portions du cyanure de sodium (NaCN) puis de l’iodure de sodium (NaI). Le mélange est chauffé à reflux pendant 16 heures. b) Le mélange réactionnel est filtré. La phase solide (essentiellement composée de chlorure de sodium NaCl) est jetée. c) La phase liquide est évaporée sous pression réduite de façon à éliminer l’acétone. d) L’huile obtenue est diluée dans un mélange bi-phasique benzène/eau. La phase organique est isolée, séchée et évaporée sous pression réduite. e) Le brut réactionnel est alors purifié par distillation sous pression réduite (Téb = 94-97°C sous une pression de 40 Pa). On mesure alors un indice de réfraction pour le produit de nD = 1,588. 1- Quelle est la nature de la réaction de G en H ; justifier . 2-L’iodure de sodium (NaI) permet d’augmenter sensiblement la vitesse de la réaction. Comment appelle-t-on un tel composé ? Donner la structure de l’intermédiaire réactionnel faisant intervenir NaI et expliquant l’accroissement de la vitesse de réaction. 3- Proposer un mécanisme de formation du composé H .Donner l’allure du profil réactionnel associé à la transformation de G en H en présence ou non de NaI. 4-Pourquoi est-il indispensable d’évaporer l’acétone avant d’effectuer la séparation liquide-liquide ? Exercice 2: La Fluviricine B1 (1) est un antibiotique appartenant à la famille des macrolactames.

HN

O

1

N

O

N

O

CH3Ph2

II1- Combien d’atomes de carbone asymétriques la fluviricine B1 comporte-t-elle ? En déduire le nombre de stéréoisomères possibles de cette molécule.La molécule à l’origine de la synthèse est l’auxiliaire chiral imidazolidinone 2, utilisé car il est facilement obtenu à partir de l’éphédrine, un composé naturel L’imidazolidinone 2 est mise à réagir en présence de diisopropylamidure de lithium (LDA) et d’un composé bromé pour donner 3 avec un rendement de 94%

N

O

N

O

CH3Ph2

LDA, THF, -78°C

CH2 CH CH2Br

N

O

N

O

CH3Ph3

H

94% II2- En admettant que l’action du LDA sur le composé 2 conduit à l’anion représenté ci-dessous , proposer un mécanisme pour cette étape . Justifier brièvement la réponse.

II3-Déterminer en la justifiant la configuration absolue de chacun des atomes de carbone asymétriques de la molécule 3.

II4- Quelle autre molécule 3bis aurait-on pu obtenir ? Quelle est la relation de stéréoisomérie entre 3 et 3bis ? II5- Une autre voie de synthèse soumet le composé 2 à l’étape suivante :

N

O

N

O

CH3Ph2

LDA, THF, -78°C

ICH2CH2CH2N3

7

Proposer une structure de Lewis pour ICH2CH2CH2N3. En vous aidant de la question précédente déterminer la formule de 7 Données : numéros atomiques H : 1 C : 6 N : 7 I : 54

II6. Le composé bromé utilisé dans la première étape , mis en solution dans le méthanol conduit à un dérivé oxygéné selon une réaction monomoléculaire . Interpréter et proposer un mécanisme réactionnel

Exercice 3 : L’analyse rétrosynthétique d’un agent antitumoral conduit à l’aldéhyde A comme synthon . On se propose ici d’analyser quelques étapes de la préparation de ce synthon à partir du but-3-én-1-ol (1) selon le schéma réactionnel indiqué ci-dessous :

III1) La première étape consiste à protéger la fonction alcool ; interpéter . Proposer un autre réactif permettant de réaliser cette protection . Proposer un mécanisme de formation du composé 2 . On donne la formule du TBDSCl ( chlorure de tertiobutyldiméthylsilyle ) et on rappelle que le silicium est situé juste au dessous du carbone dans la classification périodique .

III2) Donner la formule topologique du composé 3 .A l’aide d’un cycle catalytique , justifier que le tétraoxyde d’osmium OSO4 puisse être utilisé en quantité catalytique. III3) Donner la formule topologique de 4 et proposer un mécanisme pour sa formation . La transformation de 3 en 4 est –elle stéréosélective ? Justifier l’utilisation du chlorure d’ammonium . III4) L’intermédiaire 5 n’est pas isolé . Il se réarrange spontannément en composé 6 . Ce réarragement suppose un transfert intramoléculaire d’électrons .Proposer un schéma pour ce transfert . III5) Indiquer la nature de la transformation du composé 6 en aldéhyde . On indique la formule topologique du DIBAL :

Exercice 4 : Le but de ce problème est d’étudier la synthèse de l’alcool monoterpénique I de formule :

IV1. On fait agir le bromoacétynylmagnésium sur la propanone. Après réaction et hydrolyse acide, on isole A.

IV1a. Proposer une méthode de formation du bromoacétynylmagnésium à partir des composés organiques et minéraux de votre choix. On donnera la structure des réactifs et du solvant des différentes étapes de cette préparation. IV1b. Donner la structure de A et le mécanisme de sa formation.

Le composé A est transformé en des étapes non étudiées ici en composé B.

Br

OH

B

IV2 . La déshydratation intramoléculaire de B en milieu acide conduit à un mélange de deux isomères de position C et D. Donner la structure de ces deux isomères et expliquer pourquoi l'un d'eux - C - est obtenu majoritairement. IV3. On forme le composé organomagnésien dérivé de C. Celui-ci est opposé au méthanal. Après réaction, hydrolyse acide et purification, on obtient D. On transforme ensuite la fonction alcool de D en dérivé monochloré E.

IV3a. Donner les formules semi-développées de D et E. IV3b. Donner un réactif permettant de passer de D à E et écrire l'équation-bilan de la réaction. Expliquer notamment pourquoi le chlorure d'hydrogène ne permet pas de réaliser efficacement cette transformation.

IV4. L'action de l'organomagnésien dérivé de E sur la buténone conduit après réaction, hydrolyse prudente et purification à un mélange de l'alcool recherché F (obtenu sous forme de racémique) et d’ un isomère G.

IV4a. En Justifiant la réponse, représenter IR, stéréoisomère de F de consignation R. IV4b. Dans cette réaction, I'organomagnésien joue-t-il le rôle de réactif nucléophile ou de réactif électrophile ? Justifier la réponse. IV4c. Proposer un mécanisme pour la formation de F .

IV5 . Le composé F est purifié par distillation fractionnée . Donner un schéma annoté du montage . Exercice 5:

Le Trichodermatide A dont la formule est représentée ci contre présente une activité anti-cancéreuse . Une voie de synthèse rapide et stéréocontrolée a été proposée par le chimiste japonais Hiroya et ses collaborateurs à partir de l’acide tartrique , précurseur chiral abondant de formule HOOC-CHOH-CHOH-COOH.

V1. On part du stéréoisomère de l’acide tartrique pour lequel le descripteur stéréochimique des deux atomes de carbone stéréogène est S ; le représenter dans l’espace . La première séquence réactionnelle est la préparation de l’aldéhyde chiral G selon le schéma réactionnel suivant :

C6H13

OTs

O

O

D

NaI

E

MgBr

C6H13

O

O

F

C6H13

O

O

O

O3

HG

V2.Le composé A est un acétal que l’on pourrait aussi obtenir par action de la propanone sur le réactif de départ. Donner sa formule . Proposer un mécanisme de formation du composé A. Quel est l’intérêt de cette première étape ? V3.La réduction de A peut elle être réalisée en présence de NaBH4 ? V4. Préciser les conditions opératoires permettant de transformer le composé B en composé C. V5. Préciser la nature et le mécanisme de la réaction de formation du composé D à partir du composé C. Le mode opératoire de cette réaction indique les quantités suivantes pour les deux réactifs 10mmolede ditosylayte C et 2 mmole de réactif de réactif de Grignard. Quelle raison peut on donner à ce choix ? V6. Les caractéristiques du composé F sont les suivantes

• [ ]α 20

D = −30,4° (c = 0,78 g.mL−1, CHCl3) [valeur de la littérature : [ ]α 15

D = −31,0° (c = 2,9 g.mL−1,

CHCl3)]. • 1H RMN (solvant CDCl3) : δ = 5,84 (m, 1H), 5,10 (m, 2H), 3,64 (m, 2H), 2,31 (m, 2H), 1,52(m, 2H),

1,37 (s, 6H), 1,28 (m, 8H), 0,88 (t, 3H, J = 6,2 Hz). Quelle est la signification de [ ]α 20

D , comment interpréter la différence de valeurs pour cette grandeur ?

Attribuer les différents signaux du spectre de RMN de F V7.Analyser les étapes de formation de l’aldéhyde G à partir du composé D . Proposer en particulier d’autres conditions opératoires pour la dernière étape.

Correction Exercice 1 :Extrait de Agro Veto , filière TB , 2011 I3a. Il s’agit d’une réaction de substitution nucléophile où l’ion cyanure intervient comme nucléophile .

Pour l’ion cyanure , le site nucléophile est le carbone , comme l’illustre la formule de Lewis : I3b . Un tel composé est désigné par catalyseur . En fait l’ion iodure I - étant un meilleur nucléophile que l’ion cyanure CN- , on observe d’abord une SN impliquant I - comme nucléophile , Le produit intermédiaire formé est alors :

Mais l’ion iodure est aussi un très bon nucléofuge , on peut alors envisager sur le produit iodé intermédiaire une SN impliquant cette fois ci l’ion cyanure comme nucléophile , d’où l’obtention de H .

I3c. l’acétone est un solvant organique , miscible avec le benzène , mais aussi avec l’eau .Par ailleurs le composé H est soluble dans l’acétone . Ainsi, comme l’acétone est miscible au solvant organique (toluène) et à l’eau , elle entrainerait le composé H dans les deux phases organique et aqueuse, ce qui rendrait son isolation difficile I3d . l’analyse du protocole expérimental fourni conduit à I3e . La phase organique est séchée par exemple sur sulfate de magnésium I3f- L’indice de réfraction est mesuré à l’aide du réfractomètre d’Abbe . La valeur de cet indice est un

indicateur de la pureté du produit . Exercice 2 : (Extrait de Mines- Ponts , PC , 2010 ) I4a- Un atome de carbone asymétrique est lié à quatre substituants différents : la fluviricine B1 en compte

3 . Ce nombre étant impair , il n’est pas possible d’avoir des composés de type méso ; aussi , le nombre total exact de stéréoisomères est 23 = 8 . Par conséquent :

la molécule1 représentée admet 7 stéréoisomères . I4b- . Le LDA est utilisé en synthèse organique en tant que base forte (peu nucléophile) . Par réaction acide base sur le composé 2 on forme un ion énolate , c’est l’anion donné dans l’énoncé . Cet anion est un nucléophile potentiel . En présence du composé bromé il se produit alors une réaction de substitution nucléophile . Le nucléophile chargé et le solvant THF ( peu polaire aprotique ) favorisent un mécanisme de type SN2 .

Phase organique Composé G n’ayant pas réagi Composé H formé Benzène

Phase aqueuse Solution aqueuse de (Na+, CN-) et de (Na+ , I-) n’ayant pas réagi

I4c-La justification des configurations absolues suppose le classement CIP des substituants .

C2 C3 C5

N > C3-Ph > CH3 > H N > C2-N > Ph > H C-O > C8 > C6 > H R S R

I4d-Le composé 3bis serait :

Les composés 3 et 3bis présentent 3 atomes de carbone asymétriques et ne différent que par la configuration absolue d’un seul de ces carbone : ils sont diastéréoisomères I4e - La seule difficulté de la structure de Lewis demandée correspond à l’extrémité N3 : il faut que la règle de l’octet soit respectée pour les trois atomes d’azote . Remarque : une structure de Lewis doit faire apparaître TOUS les doublets , liants et non liants

Par analogie à l’étape A1 , l’étape B1 consiste en une substitution nucléophile utilisant un ion énolate comme nucléophile ; cet ion énolate résultant de l’action de la base LDA sur le composé 2. A priori I et N3

- sont deux groupes nucléofuges potentiels , cependant la liaison C- I est plus polarisable que la liaison C – N : la réaction de SN se produit au niveau de l’extrémité iodée de la molécule . Enfin au niveau de la stéréochimie on conserve la même sélectivité que pour l’étape A1 . Dans ces conditions , le composé 7 admet pour formule :

I4f- A partir des indications fournies , on identifie la réaction qui s’est produite il s’agit encore d’une réaction de substitution nucléophile impliquant le méthanol comme nucléophile . Plus précisément le nucléophile étant le solvant , on parle de réaction de solvolyse . De plus , l’indication « monomoléculaire » , c’est à dire ordre 1 permet d’identifier le mécanisme : SN1

Description du mécanisme 1) Formation du carbocation par rupture hétérolytique de la liaison C- Br

2) Addition nucléophile du méthanol

3) Stabilisation de l’alkyoxonium par perte d’un proton :

H2C CH CH2 O

CH3

H

H2C CH CH2 O CH3 + H+

Exercice 3 ( Mines Ponts , PC , 2015) 1- Cette étape permet de protéger le groupement fonctionnel alcool ( il pourrait réagir avec l’organomagnésien ou être oxydé).

Une autre méthode de protection des alcools est de la transformer en étheroxyde .

Exemples : ROH + CH3OCH2Cl → ROCH2OCH3 + HCl ROH + PhCH2Cl → ROCH2Ph + HCl

2. Les conditions décrites ( OsO4 , NaIO4) sont celles d’une réaction de Lemieux –Jonhson (clivage oxydatif) ; on obtient l’aldéhyde :

3. Le composé 4 résulte de l’addition nucléophile d’un organomagnésien sur l’aldéhyde , suivie par une hydrolyse acide ( acide : NH4

+ ) L’ammonium est un acide plus faible que HCl : on évite toute réaction de déshydratation compétitive de l’alcool formé.

OTBDS

OH

4

Mécanisme :

Cycle catalytique

Hydrolyse acide :

►En milieu aqueux acide ( « MgBr+ » ) évolue vers Mg2+ et Br -

L’addition nucléophile de l’organomagnésien peut se faire de façon équiprobable selon les deux faces du plan contenant le groupe carbonyle : on obtient un mélange des deux stéréoisomères

la réaction n’est pas stéréosélective.

5.Le réarrangement de 5 en 6 est aussi appelé transposition ( réarrangement intramoléculaire )

En présence de l’hydrure DIBAL , la fonction ester de 6 est réduite en fonction aldéhyde .

Exercice 4 : ENSAIT , PC , 2000 IV1. L’organomagnésien envisagé est un organomagnésien acétylénique : la méthode classique de préparation ne conduit pas à de bons rendements . Il est préférable de procéder en deux étapes 1ère étape : préparation de l’organomagnésien CH3 MgBr selon la méthode classique ( (C2H5)2O comme solvant , milieu anhydre , introduction du dérivé monohalogéné CH3Br, goutte à goutte dans une suspension de magnésium ) CH3Br + Mg → CH3MgBr 2ème étape : réaction acide –base entre l’organomagnésien précédent et l’acéthylène ou éthyne

CH3MgBr + H C ≡ CH → CH4 + HC≡ CMgBr

Remarque : préparation d’un organomagnésien selon la méthode classique garde à CaCl2

réf rigérant à boules

ampoule de coulée

plaque chauff ante avec agitation

support élévateur

RX en solution

Mg en copeaux+

solvant

introduction d'un gaz inerte

eau

Précautions

◆milieu rigoureusement anhydre sinon :

RMgX + H2 O → RH + ½ Mg(OH)2 + ½ MgX2

◆Introduction progressive du dérivé monohalogéné de

façon à ce qu’il se trouve en défaut sinon

RMgX + RX → R-R + MgX2

◆l’organomagnésien peut être sensible à l’oxydation : il

faut éviter la présence de O2 (et CO2)d’où l’introduction

d’un gaz inerte tel que l’argon

b. Par addition nucléophile de l’organomagnésien sur la propanone , on forme un alcoolate de magnésium. L’hydrolyse de cet alcoolate fournit l’alcool A : IV2. Le composé B est un alcool tertiaire et il se prête donc facilement à une réaction de déshydratation intramoléculaire via un carbocation . Le carbocation ainsi formé peut évoluer vers deux composés éthyléniques régioisomères , le composé majoritaire , d’après la règle de Saytev, correspondant à la double liaison la plus substituée. IV3. a Si on utilisait HCl au lieu du chlorure de thionyle , on observerait ici l’halogénation compétitive au niveau de la double liaison. IV4. a b. L’organomagnésien intervient comme nucléophile : le carbone lié au magnésium , élément électropositif , porte une charge partielle négative et constitue donc un site nucléophile . c. Mécanisme d’addition de RMgX sur C=O :analogue à celui 1b IV5. cf TP

Exercice 5 : V1. Encore l’acide tartrique …..

HC CMgBr O HC C OMgBr

HC C OMgBr + H2O HC C OH + 1/2 MgBr2 + 1/2Mg(OH)2

A

OH

Br Br+ H++ H2O

Br Br Br

ou

DE

Br BrMg1) H2CO

2) H2O

HO

F

HO+ SOCl2 Cl + SO2 + HCl

G

HO

OH > C2 > C4 > CH3

2 4

Le classement CIP des substituants s’écrit -OH > -COOH > -C-COOH > H V2. Le composé A résulte d’une réaction de trans –acétalisation ; sa formule est indiquée ci contre . Il s’agit d’une étape de protection du diol Le mécanisme est analogue à celui de la réaction d’acétalisation ; les groupes –OH interviennent comme nucléophiles

HO

HO CO2CH3

CO2CH3

OCH3H3CO

+ H

OCH3H3CO

HHO

O CO2CH3

CO2CH3

H3CO

H

+ CH3OH

OCH3H3CO

H

HO

O CO2CH3

CO2CH3

H3CO

H

HO

O CO2CH3

CO2CH3

H3CO + H

HO

O CO2CH3

CO2CH3

H3CO

H

HO

O CO2CH3

CO2CH3

H3CO

HHO

O CO2CH3

CO2CH3 O

O CO2CH3

CO2CH3

+ H V3. La réduction des fonctions ester en alcools ne peut pas être réalisée par le borohydrure de sodium , il faut un hydrure plus fort tel que LiAlH4. V4. Le tolsylate est obtenu en traitant l’alcool par le chlorure de tosyle TsCl en présence d’une base de type amine tertiaire Et3N. V5. Il s’agit d’une réaction de SN , utilisant l’organomagnésien comme nucléophile , le tosylate étant un bon groupe partant, le mécanisme le plus vraisemblable est SN2. On introduit le RMgX en défaut pour éviter de réaliser la SN sur les 2 groupes tosylate. V6. [ ]α 20

D est le pouvoir rotatoire spécifique du composé F….il ne dépend pas de la concentration de la

solution utilisée lors de la mesure de l’activité optique . L’écart de valeur observée peut s’interpréter par le fait que le composé F obtenu lors de la synthèse n’est pas énantiomériquement pur . Analyse du spectre RMN1H :