Cours Chimie Organique - Poly

Janvier 2005Version 4.0 Tables des matières PKA DES PRINCIPAUX ACIDES ET BASES ORGANIQUES ET INORGANIQUES LISTE DES FONCTIONS UTILISEES EN CHIMIE ORGANIQUE Carbones, Hydrogènes Carbones, Hydrogènes, Oxygènes Carbones, Hydrogènes, Oxygènes, Azotes Carbones, Hydrogènes, Oxygènes, Azotes, Soufres, ... GENERALITES Formation des liaisons Hybridation Tableau des énergies de liaisons Acides et Bases de Lewis STEREOCHIMIE Quelques définitions Représentation de Fischer Représentation de Newman Cas des allènes Atropoisomérisme Tableau récapitulatif des isoméries CONFORMATIONS EFFETS ELECTRONIQUES Effets inductifs Effets mésomères Tables de données PROTONS ENANTIO ET DIASTEREOTOPIQUES Protons énantiotopiques Protons diastéréotopiques ALCENES Généralités Hydrogénation Additions électrophiles Oxydations Addition radicalaire Cycloaddition Diènes Substitution Iodoéthérification 1 7 7 8 9 10 13 13 13 14 14 15 15 18 19 20 20 21 23 25 25 26 27 29 29 29 33 33 33 34 35 37 37 37 38 38 Métathèse des oléfines ALCYNES Généralités Acidité Réduction Additions électrophiles Isomérisation HYDROCARBURES AROMATIQUES Généralités Substitutions électrophiles SEAr Substitutions Ipso Substitutions nucléophiles aromatiques SNAr Oxydations Réductions Action sur le H en position benzylique Protection de l'aniline Réaction de Kolbe Réaction de Reimer Teiman Protection de la position para DERIVES HALOGENES Généralités Nucléophile et nucléophilie Substitutions nucléophiles Eliminations Fragmentation de Grob Dérivés dihalogénés Réduction des dérivés halogénés ORGANOMETALLIQUES Généralités Lithiens Magnésiens Caractère nucléophile des magnésiens Tableau des réactions avec un réactif de Grignard (R-MgX) Organocuprates ALCOOLS ET PHENOLS Propriétés des alcools Propriétés des phénols Liaisons hydrogènes Halogéno-alcanes Halogénation des alcools Déshydratation des alcools Oxydation des alcools et glycols Réactions particulières aux phénols Ether oxydes Epoxydes-Oxiranes 38 41 41 41 42 42 43 45 45 47 49 49 50 50 51 51 51 51 51 53 53 53 53 55 58 58 58 61 61 61 62 63 63 64 65 65 65 65 66 66 67 68 69 71 71 Epoxydation de Sharpless Oxydation par le réactif de Dess – Martin Réactions spécifiques aux phénols ALDEHYDES ET CETONES Généralités Formation des dérivés carbonylés Protection des dérivés carbonylés Réactivité des dérivés carbonylés Tests caractéristiques des dérivés carbonylés Réduction et Oxydation des carbonylés Alkylation Action des Organométalliques Dérivés dicarbonylés ACIDES CARBOXYLIQUES ET DERIVES D’ACIDE Généralités Préparation des dérivés d'acides Estérification Hydrolyse des esters Préparation des amides Organométalliques Réductions Décarboxylation Action du diazométhane ou réaction de Arndt-Eistert Amides et Nitriles Réactivité en α Condensations Alkylation d'un ester Système malonique Hydroxyalkylation Acides Alcools GLUCIDES Généralités Chimie des Sucres Oxydations Dégradation de Whol Dégradation de Ruff Protection des alcools vicinaux Agrandissement des chaînes Action de l'hydroxylamine Synthèses diverses AMINES Généralités Alkylation Elimination d'Hofmann Acylation Sulfonation 72 73 74 75 75 76 78 78 83 84 85 88 89 91 91 92 93 94 95 96 97 98 98 99 100 101 101 101 101 103 105 105 106 106 107 107 108 108 108 108 111 111 112 112 112 113 Nitrosation Réactions sur les carbonylés Méthodes de préparation Réarrangements AMINO-ACIDES Généralités Fonction Acide Fonction Amine Protection et déprotection d'une fonction amine Préparation Réaction de Dakin-West Couplages peptidiques Composition des peptides COMPOSES DU PHOSPHORE Généralités Nucléophilie Réaction de Wittig Réaction de Horner-Wadsworth-Emmons Caractère thiophile Réactifs fonctionnalisés Applications de la réaction de Wittig Réaction de Wittig et Allylation COMPOSES DU SOUFRE ET DU SELENIUM Généralités Thiols Fonction Sulfure Sulfoxydes Stabilisation des carbanions au pied du soufre Emploi des dérivés du soufre en synthèse Comparaison entre les thioéthers et les composés du sélénium Dérivés à double liaison CS Réactif de Lawesson COMPOSES DU SILICIUM Généralités Stabilisation des carbocations en β Stabilisation des carbanions en α Liaisons Silicium – Hétéroatome Réarrangement de Brook COMPOSES DU BORE Généralités Hydroboration des alcènes Réactions sur les alcynes Régiosélectivité des composés comportant un hétéroatome en position vinylique ou allylique Hydroboration des dérivés carbonylés Réduction énantiosélective de cétones en alcools (Oxazaborolidines de Corey) 113 114 114 115 117 117 119 120 120 120 121 121 121 125 125 125 128 130 131 131 132 132 135 135 135 136 137 138 139 140 141 142 143 143 143 147 148 150 153 153 154 155 156 157 158 lithien Réactions radicalaires Réactions de couplage Réduction d'alcyne en vinylstannate Echange Halogène – Etain REACTIONS D'OXYDATION Carbone-Carbone-Bore 159 160 160 163 163 163 163 163 164 164 167 167 168 172 174 175 176 177 177 178 181 182 183 185 185 186 188 189 190 192 193 194 197 197 197 199 200 203 203 203 204 206 Généralités Les réactions faisant intervenir le départ d'atomes d'hydrogène Réaction impliquant la rupture d'une liaison C-C Réactions impliquant le remplacement d'un hydrogène par un oxygène Réaction où un oxygène est ajouté au substrat Réactions de couplage oxydant REACTIONS DE REDUCTION Généralités Réactions impliquant le remplacement d'un oxygène (ou un halogène) par un hydrogène Réduction dans laquelle un oxygène est enlevé du substrat Réduction dans laquelle des atomes d'hydrogène sont ajoutés au substrat (cas des insaturations carbonées) Réduction par rupture de liaison CYCLOADDITIONS Généralités Tableau des énergies relatives Réactions intermoléculaires Réactions intramoléculaires Réactions 1.3-Dipolaires Ene réactions Réactions de [3+2] Réactions de [2+2] REARRANGEMENTS SIGMATROPIQUES Généralités Réarrangement de Claisen Réarrangement de Cope Réarrangement de Carroll OXAZOLIDINONES D'EVANS Formation des copules Mécanisme d'action Addition d'électrophiles Condensation aldolique .Transposition Carbone-Bore-Carbone Réactions de couplages Réductions en tous genres COMPOSES DE L'ETAIN Généralités Réaction d'échange étain . Déprotection CHIMIE RADICALAIRE Les différents types de radicaux Réactions de chaînes Transfert d'atomes ou de groupes d'atomes Réactions d'additions Autres réactifs permettant d'obtenir un radical Formation de cycles Utilisation de Bu3SnSnBu3 Formation de radicaux par d'autres méthodes PHOTOCHIMIE Réaction de Norrish I Réaction de Norrish II Arrachement d'hydrogène 1,5 Réactions d'énones en photochimie Cycloadditions Réarrangement oxo-di-π-méthane Réarrangement de diénones Cyclopropane vinylique Formation de cyclopropanes PROTECTION DES FONCTIONS ALCOOLS, AMINES ET CARBONYLES Protection des alcools Protection des diols et des carbonyles Protection des amines COMPOSES DU ZIRCONIUM Hydrozirconation Formation de Métallacycles Méthyle zirconaalcanes Jonction de Cycles Réduction de cycle COMPOSES DU TITANE Hydrotitanation Réaction de Mac Murry Métallacycles avec le titane Réaction de Kulinkovich Réactif de Tebbe Réaction de Pétasis CHIMIE ORGANOMETALLIQUE - LIGANDS Liste de ligands pour la catalyse asymétrique Comparaison des différents types de ligands pour la catalyse asymétrique CHIMIE ORGANOMETALLIQUE - COBALT 208 211 211 212 214 215 216 216 219 219 221 221 222 223 223 224 225 226 226 226 227 227 229 230 233 233 235 236 237 238 239 239 240 241 241 242 243 245 245 246 247 Réaction de Vollhardt Réaction de Nicholas CHIMIE ORGANOMETALLIQUE - PALLADIUM Complexes π-allyles du palladium Couplages Palladocatalysés Réactions Palladocalysées CHIMIE ORGANOMETALLIQUE - RUTHENIUM Hydrogénation Métathèse REGLES DE BALDWIN Règles sur les systèmes tétragonaux Règles sur les systèmes trigonaux Règles sur les systèmes digonaux Angle d'approche Cas de la cyclisation cationique ECRITURE DES MECANISMES REACTIONNELS Flèches de réaction LES SOLVANTS EN CHIMIE ORGANIQUE Solvants aprotiques apolaires Solvants aprotiques polaires Solvants protiques MECANISMES REACTIONNELS - NOTIONS DE BASE Diagramme d'énergie Postulat de Hammond Contrôle cinétique et contrôle thermodynamique MECANISMES REACTIONNELS – EFFETS ISOTOPIQUES Effets isotopiques primaires Effets isotopiques secondaires 247 249 253 253 254 258 261 261 263 275 276 277 277 278 278 279 279 281 281 281 281 285 285 286 287 289 289 290 Abrév. 18-C-6 9-BBN Signification 18 éther couronne 6 9-Borabicyclo[3.3.1]nonane Structure H B B H Ac Acétate H3C O act. AIBN Activé Azobisisobutyronitrile NC N N CN AL Allyl APTS PTSA Acide de Lewis Allyle Acide paratoluène sulfonique (PTSA en anglais) H3C O S OH O aq. Ar Aqueux Aryle : Groupement aromatique substitué par un ou plusieurs groupes Benzyle R Bn Boc tert-butyloxycarbonyle O O Boc2O BTMSA Bz di-tert-butyloxycarbonate Bis(triméthylsilyl)acetylène Benzoyle O TMS TMS cat. CBS Cbz Catalytique Corey, Bakshy, Shibata. Oxazaborolidines de Corey Carboxybenzoyle O O Cy Cyclohexyle Cyclohexane 1,4-Diaza-bicyclo[2.2.2]octane N N CyH DABCO DBU 1,8-Diazabicylo[5.4.0]undec-7-ène N N DCM DEAD Dichlorométhane aussi appelé chlorure de méthylène Diethylazodicarboxylate, à noté que ce composé est très peut stable et qu'il est remplacé par le DIAD (diisopropylazodicarboxylate). EtO2C N N CO2Et DiBAlH Hydrure de Diisobutylaluminium H Al DMAP 4-Diméthylaminopyridine N N DME DMF Diméthoxyéthane Diméthylformamide O O CH3 N H CH3 AcO O DMP Dess – Martin periodinane 1,1,1-triacetoxy-1,1-dihydro-1,2-benziodoxol-3(1H)-one OAc OAc I O O DMS DMSO Diméthylsulfure Diméthylsulfoxyde H3C S CH3 O H3C S CH3 O E Ether éthylique H3C CH3 ed Excès diastéréoisomérique (‘de’ en anglais, pour ‘diastéréoisoméric exces’). Certaines personnes parlent aussi de ‘dr’ qui signifie ‘diastéréoisoméric ratio’, ou 'ds' pour diastéréosélectivité. Enfin, deux écoles s’affrontent entre ceux qui disent diastéréoisomérique ceux qui disent diastéréomérique. Chlorhydrate de 1-(3-diméthylaminopropyl)-3-éthylcarbodiimide N H N N Cl EDC ou EDCI ee ent ERG EtOH Fmoc Excès énantiomérique Enantiomère 'Electron Releasing Group', groupement électrodonneur (inverse de EWG) Ethanol 9-Fluorenylmethoxycarbonyle O O GEA ou EWG Groupe électroattracteur (Electron Withdrawing Group en anglais) GP ou PG Grubbs Groupe protecteur (Protecting Group en anglais) Benzylidène-bis(tricyclohexylphosphine) dichlororuthénium Cl Cl PCy3 Ru PCy3 Ph Grubbs II Benzylidène[1,3-bis(2,4,6-triméthylphényl)-2imidazolidinylidène]dichloro-(tricyclohexylphosphine) ruthénium N Cl Cl Ru N PCy3 Ph HMPA HMPT Hexaméthylphosphotriamide Hexaméthylphosphinetriamide Ici on utilise la définition anglosaxone pour ces composés, en français le HMPT correspond à l' hexaméthylphosphotriamide et inversement pour le HMPA. 1-Hydroxybenzotriazole N O P N N HMPA N P N N HMPT OH N N N HOBt HOMO HSAB IBX 'Highest Occupied Molecular Orbital' ou Orbitale moléculaire la plus haute occupée 'Hard and Soft acid base' théorie des acides et bases durs et mous. Acide ortho-iodoxybenzoïque Oxyde de 10-I-4 iodinane 1-hydroxy-1,2-benziodoxol-3(1H)-one HO O I O O Imd. LAH LDA Imidazole HN N Ou LiAlH4, hydrure double de lithium et d'aluminium. Lithium diisopropylamine N Li OH L-DIPT L-Diisopropyltartrate i-PrO2C CO2i-Pr OH LiHMDS KHMDS NaHMDS LUMO mCPBA Lithium Hexaméthyldisilazane Lithium bis(triméthylsilyl)amide Potassium Hexaméthyldisilazane Sodium Hexaméthyldisilazane CH3 CH3 CH3 Si N H3C CH3 H3C Si Met Met = Li, K, Na 'Lowest Unoccupied Molecular Orbital' ou Orbitale moléculaire la plus basse non occupée Acide méta-chloroperbenzoïque Cl O O O H Mes 2,4,6-triméthylphényle H3 C CH3 CH3 MMPP Magnésium mono peroxyphtalate O O O O O H Mg2+ . 6H2O 2 MOM Méthoxyméthyle O MOPH Ms Réactif de Mimoun : Mélange de MnO5, pyridine, HMPA Méthanesulfonyle O H3C S O napht. NBS NCS NIS Naphtyle N-bromosuccinimide N-chlorosuccinimide N-iodosuccinimide O N X O X = Br, Cl, I NMM N-méthylmorpholine N-oxyde de N-méthylmorpholine O N CH3 NMO CH3 O N O Nu Ox. Oxone PCC ® Nucléophile Oxydation Sel triple de monopersulfate de potassium : 2KHSO5/KHSO4/K2SO4 Chlorochromate de pyridinium N H Cl CrO3 PDC Dichromate de pyridinium N H 2 Cr2O72- Ph Quant. RCM Rdt Red. rt sat. SE Phényle Quantitatif Ring-Closing Metathesis Métathèse par fermeture de cycle Rendement Réduction Température ambiante Saturé Substitution électrophile SN TBS ou TBDMS Tf Substitution nucléophile tert-Butyldiméthylsilyle Triflate Si O F3C S O TFAA Anhydride trifluoroacétique F3C O O F3C O THF TIPSOTf TMEDA Tétrahydrofuranne Triisopropylsilyl triflate Tetramethylènediamine Triméthylsilane Tosylate H3C N N TMS Si O S O Ts TTMSS Tris(trimèthylsilyl)silane TMS TMS Si H TMS . Généralités . . lycos. En chimie organique.html 1 . secondaire. http://membres. Ici le cycle aromatique est substitué par le groupement X. Or ces organométalliques sont aussi de bonnes bases R(pKa > 40). pour pouvoir faire une O-alkylation dans la seconde étape. En revanche les bases de pKa >30 sont des bases fortes. O H R OH +H R OH O -H O R O Notes : • R représente un radical quelconque. Contrairement à la chimie générale où sont utilisés des acides et des bases pour faire des dosages. Ainsi. exemple : alcool primaire. tertiaire). … • Ar représente un groupement aryle. méta ou para. ici NaH (pKa = 35). c'est-à-dire que l'on ne sait pas si X est en position ortho. La première (la plus acide) concerne la protonation (en bleu). c'est-à-dire deux acidités. La représentation utilisée X indique que l'on ne connaît pas la position de X. l'échelle des pKa est grande plus étendue que celle utilisée en chimie générale (c'est-à-dire la chimie dans l'eau). car on travaille dans des solvants organiques et non plus dans l'eau.74) n'est pas une base forte en chimie organique. STOP Les pKa nous permettent ainsi de mieux comprendre certaines notions. Exemple : R = CH3-. on déprotone un alcool (pKa = 16) à l'aide d'une base forte. R OH + NaH R O R' X R O R' Dans l'exemple ci-dessus. CH3-CH2-. Pourquoi les organomagnésiens et organolithiens ne supportent pas la présence des fonctions alcool et acide ? Parce que dans ces fonctions.Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques Une des notions les plus importantes en chimie organique est l'acidité d'une molécule. OH.fr/nico911/chorga. la seconde concerne le déprotonation (en rouge). c'est-à-dire un cycle aromatique mono ou polysubstitué. Il y aura donc réaction acido-basique entre le proton acide de la fonction alcool ou acide et le magnésien. R OH + R' MgX R O + R' H Convention utilisée dans le tableau ci-dessous Les pKa représentés dans le tableau suivant concernent une molécule donnée ou un groupe de molécules (groupe fonctionnel. il y a des protons acides. en chimie organique on l'utilise pour la synthèse.(pKa = 15. Pour certaines molécules il y a deux pKa possibles. 17 3.4 -0.5 -2 -2 -2 H -10 -9 -9 R1 H H2SO4 HBr NH3 NH3 HSO4 Br NH3 NH2 O O H Proton Sponge® O H Ar OR' O H Ar OH O H Ar H Ar H H3O+ O Ar OR' O Ar OH O H2O O H -1.Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques Forme acide H Forme basique H pKa -13 Forme acide N C N C C H N C Forme basique N C N C C N C pKa -5 -5 -4 RNO2H+ ArNO2H+ HClO4 HI R C N H H O O RNO2 ArNO2 ClO4IR C N -12 -11 -10 -10 -10 -10 Ar3NH+ H H H Ar3N O H H O H H H N H R O H R1 R2 R3 O H H O R2 R H H N H R' R O R1 R2 R3 R1 O R2 R H O H R' -3.5 Ar NH2 Ar -1.99 2.53 N Ar2NH2+ HSO4H N S O Ar2NH SO42N S ArSO3H O H R OR' ArSO3O R OR' -6.25 http://membres.4 -7 -7 -7 -7 -7 -6.lycos.29 3-5 3-5 R2 ArOH2 R + ArOH O R OH O Ar R Ar O R O H OH O H Ar Ar HF HNO2 ArNH3+ H R1 N Ar R2 O FNO2ArNH2 R1 Ar N O H R R O O OH 4.fr/nico911/chorga.74 O NH2 -7.5 -6.html 2 .8 S O H R H R S O H -3.5 -1.8 1 1.4 -6 -6 -6 N H H N N H 2.97 3.5 HNO3 O H R NH2 H N NO3O R NH2 N O HCl RSH2+ O H R R' ClRSH O R R' 0. 3 6.36 O S OO O S O EtO O H CH3 O N N H N H O N NH O S OO O S O O OEt DABCO O OH N H O N 8.lycos.fr/nico911/chorga.2 15.88 9 N H 12.5 14.66 10-11 11 11 11 O H O H 5 5.33 10.2 RSH H R1 N H R2 RSR1 N H R2 N H CF3SO2NH2 N H2CO3 H2S H N N H X SH HCO3HSN N H CF3SO2NH N NC O H H NH CN O OR NC O CN O OR 11 11.2 9.Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques Forme acide O R O H O O H H R Forme basique O O pKa 4-5 Forme acide RNH3+ HCO3NH3 Forme basique RNH2 CO32NH2 pKa 10-11 10.5 13 13.5 8-11 10 10 10-11 3 R OH R O R NO2 N N N H R1 NO2 N N N N H R1 OH R2 N R1 O R2 16.30 12 8.5 R1 R2 N R3 R2 N H R3 http://membres.5 11.74 16 O OEt EtO O Ph O Ph O N OH O H N N O CH2 N N H N R3P 9 9 9.82 8.52 15.35 7 7 6-8 8.29 6.24 O CH3OH H2O O CH3OOH- R3P H HCN NH4+ X CN NH3 X OH R - R H R H O 16 16 16.html .6 12 X S O H O O O O MeOOH HOOH O MeOO HOO O O N Bn NH2 NH2 H3C H3 C O O O N O O NH Bn NH3 NH2 NH O H 8. 5 25 25 25 26 H C C H H H H H C C H X NH2 H C C H X NH H C C R CN Me3Si SiMe3 N 44 46 48 50 51 > 51 R CN Me3Si N H SiMe3 CH4 C2H6 H3C H3C H H3C H3C H3C H CH3 C2H5H3C H3C H H3C H3C H3C - X X 31.5 33 S O O R R' 19-20 X X 33.lycos. Le plus basique H3C CH3 Le plus acide H2C CH2 / H3C CH2 / H2C CH HC CH / HC C pKa = 50 sp3 pKa = 44 sp2 pKa = 25 sp Plus concrètement. un proton sur un carbone hybridé sp est plus acide qu’un proton sur un carbone sp2 lui même plus acide qu’un proton sur un carbone hybridé sp3.5 pKa = 15. ressort quelques faits intéressant notamment sur le pKa de certaines espèces en fonction de l’état d’hybridation de leur voisin.4 pKa = 13.5 http://membres.5 HiPr2NNH2X X 20 23 R O OR' R O OR' H2 iPr2NH NH3 CH3 35 36 38 CH2 40 43 43 24. Ainsi.fr/nico911/chorga.1 pKa = 15.5 X X X X H De ce tableau. voici ce que l’on peut observer pour un alcool ou un acide carboxylique : OH OH OH OH pKa = 16.html 4 .Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques Forme acide R1 R2 R3 O R O R R' NH2 R OH Forme basique R1 R2 R3 O NH O pKa 17 17 Forme acide Ph Ph Ph H3C H CH3 Forme basique Ph Ph Ph H3C S O CH2 pKa 31. html 5 . Lorsque l’on veut comparer l’acidité de différents composés organique. une triple liaison (c'est-à-dire une hybridation de type sp) induit une plus grande acidité des protons acides à proximité. Si la charge négative peut être délocalisée.Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques O O OH O pKa = 4.fr/nico911/chorga. STOP http://membres.lycos.2 pKa = 1.2 OH OH pKa = 4. alors l’anion est plus stable et donc l’acide conjugué est plus fort. on regarde la base conjuguée.9 En conclusion.9 OH O pKa = 4. html 6 .lycos.Tableau des pKa des principaux acides et bases organiques et inorganiques http://membres.fr/nico911/chorga. Carbones. C'est là. 3 ou 4 isoprène. 7 http://membres. La liste suivante ne s'intéressera donc qu'au groupement donnant le nom à la fonction. Dans certains cas (les terpènes) on donnera des exemples qui permettent de mieux illustrer cette famille. le candidat de choix étant l’isoprène. une même molécule peut contenir plusieurs de ces fonctions. ce n’est pas correct.lycos. Bien sûr. tout l'intérêt de la chimie organique. puisqu'il faudra faire attention à toutes les fonctions présentes sur une molécule avant de faire une réaction. Pourtant.fr/nico911/chorga.html . Hydrogènes alcènes Z ou cis R1 R2 alcènes E ou trans R1 R2 alcynes disubstitués R1 R2 Alcynes vrais R1 H décaline cis décaline trans Hydrocarbures aromatiques R R Allènes • Carbènes R CH2 Diènes R1 Squelette des stéroïdes 12 11 1 2 10 9 13 17 C 8 7 6 14 D 15 16 R2 3 A 5 4 B cyclohexane : forme chaise cyclohexane : forme chaise inverse (par rapport à la précédente) anthracène 8 9 1 2 cyclohexane : forme bateau naphtalène 8 7 6 5 4 1 2 3 tétracène phénanthrène 6 5 4 3 2 1 10 9 7 8 7 6 5 10 4 3 triphénylène chrysène pyrène Benzo[a]pyrène 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 2 • Terpènes de formules générales (C5H8)nOx : Il semble alors évident que les terpènes proviennent d’un précurseur à 5 carbones. La majorité des structures peuvent être dessiner en joignant ensemble 2.Liste des fonctions utilisées en chimie organique Liste des fonctions utilisées en chimie organique Cette page propose une liste non exhaustive des différentes fonctions que l'on peut rencontrer en chimie organique. on ne tiendra pas compte ici du reste de la molécule. fr/nico911/chorga.lycos. OH O H3 C isoprène S CoA HO2C OH OH acide mévalonique O O CoA : Coenzyme A Limonène Citronellol * * OH Carbones.html 8 . Oxygènes Alcools primaires R OH R1 Alcools secondaires OH R2 O OH Alcools tertiaires R1 R2 R3 OH Aldéhydes O H Cétones O R1 R2 Acides carboxyliques Acétals R' R O R1 O R2 O O OH Hémiacétals O R O H Énols OH Éthers R1 O R2 Peracides Peroxydes R1 O O R2 Diols HO OH Phénol OH Alcools allyliques OH alcools homoallyliques OH Éthers d'énols O R Aldols OH O H Crotonaldéhydes O H alcools propargyliques OH Anhydrides d'acides O R O R O Esters O O R Lactones O O ( )n Époxydes O Oxétanes O Esters glycidiques O O O R Carbonates O O O Cétène • O Orthoesters OMe OMe OMe Acétonide H3C CH3 O O Quinone O O http://membres. Le véritable précurseur est un acétate dont trois unités réagissent pour former l’acide mévalonique plus facilement isolable sous forme de lactone.Liste des fonctions utilisées en chimie organique L’isoprène n’est pas un intermédiaire pour la formation de ces terpènes. Hydrogènes. Liste des fonctions utilisées en chimie organique La différence qui existe entre les acétals et les acétonides est simple : Les acétals sont formé par réaction entre un carbonyle et un diol ce qui fournit un acétal.lycos. Hydrogènes. Carbones. Azotes Aminals N N Oximes OH N Nitriles C N Imines C N Amines primaires H R1 N H Amines secondaires H R1 N R2 Amines tertiaires R3 R1 N R2 Pyridine N Enamines N Ynamines N Hydrazones N N Aminoacides O OH NH2 Aminoesters O O NH2 R Isocyanates N Nitrènes R N Carbamates O O N • O Carbazates O O N N Hydrazine H2N NH2 Oxaziridines O N β-lactames N O α-lactames N O Amides O NH2 O HN R O N R1 R2 Groupe nitro O N O NO2 Lactames O N ( )n Enamides O N Cyanhydrines C N OH Pyrimidine N N Hydropyrimidine N N Pyrazine N N Pipérazine N N Imidazolidine N N Pyridazyne N N Aziridines N Azétidines N Pyrrolidine N Pipéridines N http://membres. Oxygènes. L’acétonide est un cas particulier puisqu’il est issu de la réaction entre un diol et l’acétone.fr/nico911/chorga.html 9 . Azotes. F} R X Organomagnésiens mixtes Organomagnésiens symétriques R Mg X R Mg R Chlorures d'acides Chlorures d’acyles O R Cl Thioacétals S R1 S R2 Thiols R SH Thiones R1 S R2 Thioacides O R SH R OH S Dithioacides S R SH Thioamides S R NH2 Isothiocyanates N C S Sulfone O S O Silènes Si Si Silanones Si O Sililènes Si Organolithiens Organozincites Organocuprates (le métal peut être Li ou MgX) R1 Cu Métal R2 Alanes R Li R ZnX Al Sulfoxydes O S O S O S Sulfamides SO2 NH2 Amidines N SO2R NH2 Sulfimides R O S N R Sulfoximines N S R R Phosphines R2P CH2 R Phosphonates O RO P RO R' Phosphonium R3P H Sélénides RSe CH2 R http://membres.fr/nico911/chorga. Soufres..Liste des fonctions utilisées en chimie organique Oxazole N O Oxazoline N O Oxazolidine N O Oxazolidinone N O O Imidazole N N Pyrrole N Acide carbamique N O OH Urée N O N Imide O NH O Acide hydroxymique O N H OH Triazole N N N H Isooxazole O N Carbones. Dérivés halogénés X={I. Oxygènes. Hydrogènes. .html 10 . Br.. Cl.lycos. ) voisin est appelé position α. On regarde par par rapport à la Par rapport à la fonction Dans ce cas on a deux rapport à la fonction alcène.fr/nico911/chorga. on constate deux fonctions.html 11 . N.lycos. et pas toujours bien décrite. • Nomenclature de divers groupements butyle Le groupement butyle peut exister sous 4 formes : R-nBu R-tBu R-iBu R-sBu R CH3 R CH3 CH3 CH3 R CH3 CH3 R CH3 CH3 Souvent on parle aussi du groupe néo-pentyle : CH3 CH3 CH3 Nomenclature des positions voisines d'une fonction donnée : on regarde une fonction donnée. S. etc. et ainsi de suite. si on regarde par fonction nitrile carbonyle possibilités de rapport à la fonction numérotation carbonyle. puis l'atome de carbone (ou un O. on a : ε γ α ε γ α δ β CN O ε γ α β' δ' γ' ε' • ε γ α O δ β δ β α' δ β http://membres.Liste des fonctions utilisées en chimie organique Nomenclature Cette toute petite partie est faite pour vous familiariser avec la nomenclature usuelle utilisée tous les jours. Liste des fonctions utilisées en chimie organique http://membres.html 12 .fr/nico911/chorga.lycos. lycos. Cas du méthane. Si deux atomes de carbone sont liés par deux liaisons on parle d'alcène. on note deux types de rupture de liaison : Rupture homolytique : Dans ce cas la liaison est Rupture hétérolytique : Dans ce cas la liaison est rompue de façon à donner deux radicaux. La configuration électronique d'un atome de carbone est la suivante : 1s22s22px12py12pz0. L'atome de carbone possède donc la propriété de se lier à quatre voisins et ceci grâce à son état d'hybridation.. dire un anion et un cation. deux atomes d'oxygène. il y a alors 3 liaisons identiques sp2 et une orbitale 2p non hybridée. étude au niveau orbitalaire : H H C H H orbitale s de l'hydrogène orbitale hybride sp3 du carbone Sur le même principe. C'est le cas notamment pour les atomes de carbone. A ce titre. elles se combinent pour former 3 orbitales p et 1 s on parle alors d'hybridation dans l'état sp3. Les orbitales s et p n'étant pas équivalente en terme de stabilité. l'atome de carbone est hybridé sp3 donc les quatre liaisons C-H sont identiques. pour les doubles liaisons l'hybridation est de type sp2.fr/nico911/chorga. c'est-à. C'est alors qu'un des deux électrons de la couche 2s est promu dans l'orbitale 2pz vacante de façon à obtenir l'état excité suivant : 1s22s12px12py12pz1.html 13 .. c'est-à-dire un état excité. etc. donc des espèces qui ne sont pas de même nature. d'hydrogène. orbitale 2p non hybridée liaison π orbitale sp2 liaison σ http://membres. s'ils sont liés par trois liaisons on parle alors d'alcyne. dans ce cas on a donc 3 liaisons σ et 1 liaison π. Ainsi dans le méthane CH4.Généralités Généralités Formation des liaisons Les réactions chimiques font intervenir la formation de nouvelles liaisons mais aussi la rupture de liaisons. cette orbitale forme ce que l'on appelle une liaison π. Deux atomes peuvent être liés entre eux par une ou plusieurs liaisons. A B A +B A B A + B Hybridation Une liaison chimique est donc un lien qui unit deux atomes entre eux. de carbone ou bien un atome d'oxygène et un atome de carbone.rompue de façon à former un couple d'ion c'est-àdire deux espèces de même nature. fr/nico911/chorga.lycos. Ce produit. Acide de Lewis : entité qui possède une lacune électronique et qui cherche à combler cette lacune. représente la lacune électronique Cl Cl Al Cl acide de Lewis base de Lewis + (CH3)3N Cl3Al N(CH3)3 représente la paire libre d'électrons Certains acides de Lewis sont des composés très réactifs et donc peu stable.Généralités Les alcynes sont quant à eux hybridés sp c'est-à-dire deux liaisons σ et deux liaisons π. C’est le cas de l’éthérate de trifluorure de bore. est vendu sous forme d’un complexe qui le stabilise : BF3 acide de Lewis + O base de Lewis F3B O complexe • Force des acides de Lewis : le classement suivant regroupe les acides de Lewis du plus fort au moins fort.html 14 . il devient donc nécessaire de les stabiliser à l’aide d’une base de Lewis. commercialement disponible. orbitale sp liaisons π orbitale 2p non hybridée liaison σ Tableau des énergies de liaisons Liaison C–C C–O C–N C–H S–H C–Cl N–N O-O Energie (kcal/mol) 83-85 85-91 69-75 96-99 82 79 39 38 Liaison C=C C=O C=N O–H C–S C–Br N=N O=O Energie (kcal/mol) 146-151 173-181 181 110-111 61 66 98 119 Liaison C≡C C≡N N–H C–I N≡N N=O Energie (kcal/mol) 199-200 204 93 52 226 Acides et Bases de Lewis • Définitions Base de Lewis : entité qui possède des paires libres d’électrons et qui peuvent les partager. BX3 AlX3 FeX3 GaX3 SbX4 SnX4 AsX5 ZnX2 HgX2 http://membres. CH3Li 2.4 sur une énone conjuguée. c'est-à-dire que ce carbone ne présente pas de plan de symétrie. • Régiosélectivité : Réactivité d'une partie d'un groupe fonctionnel. Cela revient à se poser la question "Ou cela va réagir?". Lorsque ses quatre voisins sont différents on parle de carbone asymétrique. suivant la nature de l'organométallique).2 vs. 1. R-X 2.4 O CH3 R O Exemple d'attaque nucléophile sur une cétone α. http://membres. H H Et Me quatre H D Et Me Quelques définitions • Chimiosélectivité : réaction qui conduit à l'attaque d'un groupe fonctionnel parmi d'autres groupes. εCuBr 2. NH4OH R attaque 1. H2O O O N R O O O N R O Etape diastéréosélective diastéréoisomère non formé Exemple d'alkylation diastéréosélective sur une copule chirale d'Evans • Enantiosélectivité : permet d'aboutir à un énantiomère plutôt qu'à l'autre. substituants sont différents. qui possède plusieurs parties. NH4Cl.2 2 1 3 4 1. CH2OH R COOR1 B2H6 COOH R COOR1 LiHAl(OtBu)3 COOH R CH2OH Exemple de réduction chimiosélective de la fonction acide carboxylique ou de la fonction ester. Cela revient à se poser la question "quel groupe fonctionnel va réagir?". NH4Cl. ses substituants ne sont pas différents.β-insaturée : attaque 1. (Ex : addition en 1.2 ou en 1. ses quatre Carbone asymétrique. lorsqu'il est hybridé sp3.lycos. Carbone non asymétrique. (Ex : hydrogénation chimiosélective de la double liaison carbone-carbone dans une énone).4. • Diastéréosélectivité : conduit à plusieurs diastéréoisomères. on en forme un de façon préférentielle. se lier à 4 voisins. 1. NH4OH R H3C OH attaque 1. -78°C O O N OLi 1. CH3MgX.fr/nico911/chorga. O O N O LDA.html 15 .Généralités : Stéréochimie Stéréochimie L'atome de carbone peut donc. on calcul [α]D par rapport à la concentration en substrat dans la cellule. ce dernier point est détaillé plus loin dans le cas des allènes et de l’atropoisomérisme. R vient de Rectus qui signifie dans le sens des aiguilles d'une http://membres. indépendamment d'autres contraintes possibles telles que les gênes stériques.1. si sa stéréosélectivité est une conséquence directe du mécanisme.lycos. Pour observer cette déviation de la lumière polarisée. • Achiral : molécule dans laquelle il existe un ou plusieurs plans de symétrie. Une réaction stéréosélective est dite stéréospécifique.1 alors son énantiomère à la valeur [α]D = -2. peut présenter une activité optique c'est-à-dire faire tourner la lumière polarisée. En règle générale on ne lui met pas d'unité.fr/nico911/chorga. THF -25°C à rt énantiomère non obtenu Exemple de réduction énantiosélective de cétones en utilisant les oxazaborolidines de Corey • Induction de chiralité : influence d'un centre de configuration donnée sur la formation d'un autre centre.mL) issu de la relation suivante : valeur lue sur le polarimètre [ α ]D = pour faire la mesure on utilise la raie D du sodium à 589nm αLu lxc concentration du substrat dans la cuve. Néanmoins ce pouvoir rotatoire en possède une (°. du solvant et de la température. Une substance dite lévogyre fait tourner la lumière polarisée à gauche.dm-1. on utilise un polarimètre qui donne une mesure de l'angle de déviation de la lumière polarisée.0. Le mélange racémique a quant à lui une valeur [α]D = 0.6eq). exprimée en g pour 100mL de solvant longueur de la cuve dans laquelle on fait la mesure (exprimée en dm. ni suffisante pour rendre la molécule chirale. • Stéréoisomères : isomères qui diffèrent par la disposition spatiale des atomes. Ne pas confondre chiralité (propriété globale d'une molécule) et carbone asymétrique (propriété particulière d'un atome de la molécule) : la présence d'un carbone asymétrique n'est ni STOP nécessaire. en général 1dm) ATTENTION : Il n'existe pas de relation entre le signe de [α]D et la configuration absolue d'un centre asymétrique. alors qu'une substance dextrogyre fait tourner le plan de polarisation à droite.g-1. Ensuite.html 16 . une molécule achirale est superposable à son image dans un miroir. La valeur [α]D est caractéristique d'une molécule en fonction de la concentration. Un carbone asymétrique. • Chirale : qui n'est pas superposable à son image dans un miroir. Dernier point.Généralités : Stéréochimie H Ph Ph N B O 0. si une molécule chirale a une valeur [α]D = + 2.1eq OH R1 R2 R1 OH R2 O R1 R2 Me BH3.THF (0. Br HO H CH3 α Source de lumière Polariseur Lumière normale dans tous les sens Lumière qui oscille dans un seul sens Analyseur Observation La molécule Cellule contenant de l'angle de la molécule optiquement chirale a déviée le plan de la lumière déviation active Indépendamment de l'activité optique. pour chaque carbone asymétrique. [α]D est aussi appelé pouvoir rotatoire spécifique. on attribue une lettre R ou S qui donne la configuration du carbone. S vient de Sinister qui signifie dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. 1 1 S 2 4 3 R 3 4 2 Quelques exemples de détermination de configuration : 4 H R 3 Br 1 CH3 OH 2 Ici on regarde par dessous.fr/nico911/chorga. alors on regarde les substituants liés à ces atomes et ainsi de suite. La triple liaison est alors prioritaire sur le double. Les règles de Cahn-Ingold-Prelog. Si on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre alors le carbone est R si on tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. elle n'est pas chirale. nous disent qu'il faut numéroter les quatre substituants d'un carbone selon des règles de priorité : le substituant 1 est celui dont le numéro atomique est le plus important. et on constate que l'on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. H O H3C H CH3 H H3C * HO * OH 2 centres asymétriques. même si elle possède des centres asymétriques. 1 plan de symétrie. http://membres. pas de la molécule est achirale c'est-à-dire qu’elle plan de symétrie. superposable à son image dans un miroir donc elle est chirale. Pour établir la configuration absolue d'un carbone asymétrique. Exemple de classement de quelques groupes (du plus prioritaire ou moins prioritaire) : I Br Cl O N C C C C C D H Doublet libre Les substituants sont ensuite placés de façon à ce que le substituant 4 soit en arrière du plan. Si deux substituants ont deux numéros atomiques identiques.Généralités : Stéréochimie montre.lycos. 3 R 2 H4 1 On fait la différence entre une triple et une double liaison en admettant que le carbone qui porte ces liaisons est lié respectivement à 3 carbones (pour la triple) et à 2 carbones (pour la double). alors le carbone est S. Puis on regarde dans quel sens on tourne pour aller du substituant 1 au substituant 3. Exemple : Si on à un groupe CH3 et un groupe CH2CH3 alors le groupe 1 est le groupe CH2CH3. 2 centres asymétriques (marqués). 2 Br Ph 3 O R 1 4 OH 3 S 4 CH3 NH2 2 CH3 O 1 Ph Si une molécule possède un plan de symétrie. il faut utiliser les règles de Cahn-Ingold-Prelog. la molécule est non est superposable à son image dans un miroir.html 17 . Attention pour établir les priorités. on s'arrête à la première différence rencontrée. car elle n'est pas superposable à son image dans un miroir. la fonction la plus oxydée est placée en haut alors que la moins oxydée est placée en bas. on parle souvent de composés D et L. Le problème. Au début des années 60. mais est tératogène (qui conduit à des malformations sur le fœtus). même si elle possède des centres asymétriques. on leur administrait de la Thalidomide. Un des énantiomères va faire tourner la lumière dans un sens. Leurs propriétés physiques et chimiques sont identiques. La Thalidomide est une molécule chirale dont l'énantiomère S est un calmant doux. Il a fallu beaucoup de temps pour répertorier tous les cas. pour soigner les femmes enceintes souffrant d'anxiétés et autres nervosités. En fait. ce qui donne : 2 COOH H H atome de carbone OH OH CH2OH COOH H H R 2 OH OH 1 R 3 1 3 CH2OH Pour les sucres. c'est qu'à la naissance. O H3C COOH Ph centre de symétrie Ph COOH O CH3 H H3C H CH3 H H énantiomère : image dans un mirroir non supperposable Cette molécule possède un centre de symétrie : elle est achirale. et elle montre bien cette différence de propriétés. Pour ces composés.fr/nico911/chorga. la chaîne verticale est en arrière du plan et les chaînes horizontales sont en avant. les analyser et comprendre d'ou venait le problème avant d'enlever la Thalidomide du marché. alors que l'autre la fera tourner dans le sens inverse. La Thalidomide. L'histoire suivante est vraie. C’est ainsi qu'un peu d'énantiomère R est venu se mélanger à l'énantiomère S. Pour déterminer cette configuration on http://membres. Cette molécule possède un axe de symétrie : elle est chirale. O ∗ N O O O N H Représentation de Fischer Certaines molécules possèdent plusieurs centres asymétriques. alors que l'énantiomère R n'a aucun effet comme calmant.lycos.Généralités : Stéréochimie Si une molécule possède un centre de symétrie. jusqu'au jour ou la "production a été moins bonne". Les autres substituants (en général H et OH) sont placés sur le côté. C'est le cas notamment pour les glucides (sucres).html 18 . De même. il existe plusieurs méthodes pour les représenter et notamment la méthodologie de Fisher. STOP Les énantiomères sont des composés image l'un de l'autre dans un miroir. Dans cette représentation. dans cette méthodologie. ne contenait donc que l'énantiomère S. à l'exception de leur action sur la lumière polarisée. les médecins se sont aperçus des malformations sur les nouveaux nés. les propriétés biologiques de deux énantiomères sont différentes. elle n'est pas chirale. C'est le cas notamment de la notation thréo. celle de Newman. Il suffit ensuite de placer les substituants en fonction de la stéréochimie de la molécule de départ. Les exemples suivants montrent d’autres composés méso : Et CH3 H H Br Br CH3 H3C Br Br CH3 H Et H OH CH2 OH Et OH OH H Et CH3 CH3 CH3 H CH3 Les composés méso. prenons l'exemple de la molécule suivante PhCHBr–CDCl–CH=CH2. il faut d'abord dessiner la molécule en projection cavalière. méso et érythro. Si ce groupe est à droite alors le composé est D (D comme droite). Notons que le composé méso est un cas particulier du composé érythro. méso COOH H H OH OH COOH érythro COOH H H OH OH CH2OH thréo COOH HO H H OH CH2OH Les composés méso sont donc des composés qui possèdent un plan de symétrie. Il existe une autre représentation. Pour représenter les molécules. -78°C 2. Sucre L H O OH HO OH HO CH2OH HO OH OH CH2OH Sucre D H O OH Aminoacide L CO2H H2N H H H CONH2 Aminoacide D CO2H H H NH2 H CONH2 Le gros problème de la chimie organique ce sont les vielles notations qui ne devraient plus avoir cours mais qui sont encore largement utilisées.html 19 . Il est alors nécessaire de les désymétriser si l’on désire les utiliser en synthèse asymétrique. si il est à gauche alors on a un composé L. Ph N ∗ Li 1. si il est à gauche le composé est L (L comme Left qui signifie gauche en anglais). Un exemple est donné pour chacune de ces notations. si il est à droite alors on a un composé D. L’exemple suivant illustre le cas de cette étape de désymétrisation. Puis on regarde dans le plan de deux atomes de carbone (un devant et l'autre en arrière). Les substituants peuvent être en position éclipsée (c'est-à-dire l'un derrière l'autre) mais c'est une http://membres. Pour illustrer cette méthodologie. même s’ils possèdent des carbones asymétriques.fr/nico911/chorga. largement utilisée. TMSCl ∗ O ∗ N + N OTMS ∗ Cbz N Cbz N [α]D = 0 [α]D <> 0 Représentation de Newman La représentation de Fisher est particulière aux sucres. Pour les amino-acides. non pas d’action sur la lumière polarisée.Généralités : Stéréochimie regarde le groupe hydroxyle (-OH) le plus en bas de la chaîne dans la représentation de Fisher.lycos. le problème est quasiment identique. Cette fois on regarde le groupe amino (-NH2) le plus en haut de la chaîne. que si l'on regarde dans le sens 1 ou dans le sens 2.html 20 . Dans ce cas on parle d'axe de chiralité. Ou bien en position décalée. Donc pour les allènes. voici ce que l'on observe : Sens 1 Sens 2 A C B D D B A C On remarque bien que les deux doubles liaisons sont dans des plans perpendiculaires. comme pour les carbones asymétriques. Prenons l'exemple de l'allène suivant : 1 H • H3C H CH3 2 Sens 1 2 Sens 2 4 H 3 1 H 2 M H 4 M CH3 H3C H CH3 1 CH3 3 Pour les allènes. C'est le cas par exemple des allènes ainsi que des biphényles. c'est la position la plus stable.fr/nico911/chorga. on tombe toujours sur la même configuration M ce qui nous montre que cette configuration s'applique à la fonction allène (C=C=C) et non plus à un seul atome de carbone. Représentation cavalière D Br Ph H Cl Position éclipsée D Br Ph Cl H Position décalée Br D Ph Cl H D'autres molécules présentent elles aussi une activité optique (c'est-à-dire qu’elles sont chirales) sans pour autant posséder de carbone asymétrique. 1 A • B C D 2 Ainsi. possèdent eux aussi un axe de chiralité. On remarque de plus d'après notre exemple. Dans ce cas on http://membres. mais dans des plans perpendiculaires. Atropoisomérisme D'autres composés. Cas des allènes Les allènes sont des composés qui possèdent deux doubles liaisons l'une à côté de l'autre (C=C=C).Généralités : Stéréochimie position peu stable à cause de l'encombrement stérique.lycos. la nomenclature utilisée est M ou P. Les orbitales π de ces doubles liaisons ne sont pas dans le même plan. M lorsque l'on tourne dans le sens des aiguilles d'une montre (équivalent à R pour les carbones asymétriques) et P quand on tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (équivalent à S pour les carbones asymétriques). Pour cela on utilise toujours les règles de priorités de Cahn-Ingold-Prelog. en ajoutant une nouvelle règle : "Les groupes les plus près sont prioritaires par rapport aux groupes les plus éloignés". il existe des configurations absolues. Ce sont les biphényles. si l'on regarde dans le sens 1 ou dans le sens 2. ruthénium. l’hydrogène. pour faire de l'hydrogénation asymétrique.lycos. X U X U X V Axe de chiralité Y V Y V Y U couple d'énantiomère La notion d'atropoisomérisme est très importante. tels que les atomes d’oxygène. à partir d’une formule brute donnée. La rotation n'est pas possible à cause de l'encombrement des groupes présent sur les phényles. Tableau récapitulatif des isoméries • Degré d’insaturation : Le degré d’insaturation d’une molécule représente le nombre d’insaturations présentent dans une molécule en fonction de sa formule brute. Un atome trivalent est l’azote par exemple.I. ou le silicium. et tropos qui signifie tourner).Généralités : Stéréochimie parle d'atropoisomérisme (a qui signifie privé de. En effet. ou de soufre… Un atome tétravalent est un atome tel que le carbone. Pour certains de ces isomères. 4 insaturations. un cycle (peu importe la taille de ce dernier). 3 vraies insaturations dues aux doubles liaisons carbone-carbone.html 21 . les halogènes… En conclusion. une double liaison carbone-oxygène. ce qui induit l'atropoisomérisme. mais varient simplement de part leur position dans l’espace. seuls certains isomères sont représentés). Exemple du BIPHEMP (ce genre de composé possède toujours des noms étranges) PPh2 PPh2 PPh2 PPh2 (S) (R) Dans le cas des biphényles. c'est-à-dire des isomères ou les substituants ne bougent pas de place. Il y a les isoméries cis. il existe des stéréoisomères. Donc en fait les biphényles en question n'ont pas la possibilité de tourner autour de l'axe de chiralité. il est possible de déterminer tous les isomères de constitution pour cette formule. on y retrouve. Bien sûr. quand aux atomes monovalent ils sont plutôt nombreux. plus une insaturation liée au cycle. = 1 + nombre d'atome tétravalent + nombre d'atome trivalent 2 nombre d'atome monovalent 2 On remarquera que dans la formule suivante on ne tient pas compte des atomes divalents. L’isomérie syn. et lorsqu’ils sont dans les plans différents on parle alors d’isomère trans.fr/nico911/chorga. il existe aussi une notation R ou S permettant de différencier les deux énantiomères. plus le nombre d’atomes de carbone est élevé et plus le nombre d’isomères est important (dans le tableau ci-dessous. Ce degré est obtenu par la relation suivante : D. La détermination de cette configuration est fondée sur des arguments mécanistiques en tenant compte des règles de Prelog. Lorsque deux substituants sont tous les deux en avant du plan ou en arrière on parle alors d’isomère cis. Une insaturation est une double liaison carbone-carbone. trans.) ainsi que des ligands chiraux. car elle est la base de l'hydrogénation asymétrique. on utilise un métal de transition (rhodium. trans représente la même chose. selon notre définition. Nous n'aborderons pas ce sujet ici. mais dans le cas de http://membres. se sont de isoméries qui ne s’appliquent qu’aux cycles. Ainsi le benzène admet. etc. R) sont des exemples de diastéréoisomères. (R. R) et (S. Les diastéréoisomères sont des composés qui ne se différencient l’un de l’autre que par la configuration absolue d’un seule centre stéréogène. S. S. S. S). (R. S. ou diastéréomères).lycos. R. S.html 22 . (R. Le tableau ci-dessous regroupe toutes ces notions : Formule brute C15H20O2 Quelques isomères de constitution OH Et Me H3C O OH Ph Et Me O Ph Me O Ph OH H3 C OH CH3 Et O Ph Ph Et O O Et Stéréoisomères Diastéréoisomères O O Ph OH Ph OH O Ph OH O Ph OH Isomérie cis trans (pour les composés cycliques) O Ph OH cis trans O Ph Isomérie syn anti (pour les composés acycliques) Et H3C O Ph OH CH3 syn H3C OH CH3 anti Et O Ph OH Enantiomères O Ph OH O Ph OH http://membres. R. R. R. R). ces composés peuvent être des diastéréoisomères (dans le langage courant on parle de dia. (R. R). alors que des énantiomères on tous leurs centres stéréogènes qui ont une configuration inversée. Enfin. R. S) et (S. R) sont des énantiomères. (R. ou des énantiomères.fr/nico911/chorga. R). S). R. (R. S. (R. (R. ainsi que (R. S).Généralités : Stéréochimie composé acyclique. S. S). R. Généralités : Conformations Conformations En chimie organique. C'est donc une première notion à retenir. Les flèches rouges représentent la partie qu'il faut tordre pour passer d'une forme à une autre. H H 3' 3 2 1 2' CH3 H CH3 Etudions brièvement le cas des décalines c'est-à-dire de deux cycles à 6 chaînons accolés l'un à l'autre. car dans la trans il n'y a pas d'interactions 1. Pour représenter le cyclohexane. H H H Décaline trans : les liaisons C-C de jonction de cycles sont toutes des liaisons en position équatoriale H H Conclusion : la décaline trans est privilégiée par rapport à la décline cis. les substituants préfèrent être en position équatoriale. et les composés en série cyclique.lycos. On appelle ces interactions des interactions 1.3 diaxiales. Nous étudierons donc ici les dérivés du cyclohexane. Un substituant préfère-t-il être en position axiale ou en position équatoriale ? La réponse est simple. c'est-à-dire des interactions entre deux groupes en positions axiales : les groupes en positions 1 et 3 ainsi que 1 et 3'. On parle alors de forme chaise et de chaise inverse.3 diaxiales. Forme chaise Forme bateau Forme chaise On remarque que l'on peut passer facilement d'une forme chaise à l'autre en passant par un intermédiaire forme bateau. il existe deux grandes classes de composés : les composés en série acyclique. il nous reste à aborder le cas des systèmes insaturés.9 kcal/mol de différence de stabilité). http://membres. Car en position axiale. Ax Eq Ax Eq Parlons un peu de la stabilité de ces composés. Tous les substituants en position axiale (Ax) se retrouvent en position équatoriale (Eq) lorsqu'on passe à la chaise inverse (et réciproquement). H Décaline cis : dans ce cas on a deux liaisons H C-C en position axiales et deux liaisons C-C H en positions équatoriales. le groupe méthyle est en position axiale. Forme chaise CH3 CH3 H Forme chaise inverse H CH3 A B Dans la chaise A.fr/nico911/chorga. alors que dans la chaise B (chaise inverse de la chaise A) le groupe méthyle est en position équatoriale.html 23 . Les composés cycliques à 6 chaînons sont les plus intéressants. il existe trois possibilités : deux formes chaise et une forme bateau. Sur le problème des conformations. ils génèrent des interactions avec les hydrogènes en position 3 et 3'. Les formes chaise sont nettement plus stables que les formes bateau (6. Généralités : Conformations 2 3 4 5 1 6 2 1 4 3 3 6 5 2 1 6 5 4 De même pour un système présentant une substitution on à : CH3 H H CH3 H3C Avec. comme pour les systèmes saturés. http://membres. des substituants en position axiale ou en position équatoriale.fr/nico911/chorga.html 24 .lycos. et les effets mésomères. c'est-à-dire un atome ou un groupe d'atomes qui donne des électrons. Si on doit les comparer. Plus la densité est forte. plus l'acide conjugué sera faible. δ. on note les effets inductifs donneurs (notés +I). donc pour les bases conjuguées. ce qui explique le pKa de leurs acides respectif. ainsi le groupe éthyle va être plus riche en électrons. c'est-à-dire qu'il attire les électrons du radical éthyle. http://membres. Ici. Comparaison de la force des acides : Pour comparer la force des acides.76 4.fr/nico911/chroga.html 25 . Les deux effets peuvent exister ensemble dans une même molécule. Forme acide O H OH O H3C OH O H3C H2C OH H3C H2C O H3C O O H O O Forme basique O pKa 3. alors on notera qu'un effet mésomère est toujours plus important qu'un effet inductif Effets inductifs H3C CH2 + δ Cl δ− La polarisation de la liaison induit un déplacement d'électrons le long de la liaison σ : c'est l'effet inductif. et plus particulièrement. on regarde la force de la base conjuguée.Généralités : Effets électroniques Effets électroniques On note deux types d'effets électroniques.86 Pour les groupements attracteurs on a : (NO2 > F > Cl > Br > I) ce qui signifie que Br est plus attracteur que I. On notera dans ces deux exemples que la polarité de la liaison carbone-hétéroatome est changée lorsque l'on passe d'un effet donneur à un effet attracteur.lycos. dans notre cas. la densité électronique sur l'oxygène. qui sont dus à la délocalisation des électrons. Exemple d'effet attracteur (-I) H3C CH2 δ+ Br δ− Exemple d'effet donneur (+I) H3C CH2 δ− MgBr δ+ Ici. plus la base est forte. la densité électronique sur l'oxygène sera plus importante dans le cas de I que dans le cas de Br. Parmi les effets inductifs. les effets inductifs qui sont liés à la polarisation d'une liaison. ainsi que les effets inductifs attracteurs (notés -I).représente une charge formelle négative et δ+ représente une charge formelle positive. le groupe 'MgBr' est donneur d'électrons. 'Br' a un effet inductif attracteur.77 4. il ne dépasse pas la 3ème ou 4ème liaison : Acide CO 2H CO2H Cl Cl CO2H Cl CO2H pKa 4. favorisée par l'électronégativité relative des atomes liés. La forme énol d'une cétone est une forme limite mésomère. toutes les formes mésomères doivent être globalement neutre (autant de charges plus que de charges moins).66 Br CH2 OH O Cl CH2 OH O F CH2 OH Atténuation progressive de l'effet.82 Conclusion : Un atome ou un groupe d'atome (ici COOH) est capable de ressentir les effets inductifs d'un autre atome (ici Cl). Elles sont utilisées notamment dans l'écriture des mécanismes réactionnels. les formes représentées sont appelées formes limites mésomères. A nouveau.8 3.5 2. qui est neutre. Cl.85 2.0 pKa 3. si celui-ci n'est pas trop éloigné.M Exemples de groupements mésomères attracteurs. Lorsque l'on écrit des formes limites mésomères. Br. on note deux types d'effets mésomères. • Effet mésomère donneur + M Classification de quelques groupements mésomères donneurs (classement du plus donneur au moins donneur) : NH2 NHR NR2 OH OR F Cl Br I • Effet mésomère attracteur . Les effets donneurs d'électrons (+M) et les effets attracteurs d'électrons (-M).fr/nico911/chroga. O C O C O STOP O N O C N C N N O http://membres.87 4.87 2.html 26 .0 4.lycos.17 2. F } 2. Pour une molécule de départ. il faut toujours respecter la neutralité de la molécule.90 2.06 4.Généralités : Effets électroniques Acide O I CH2 OH O Electronégativité de X = {I. Effets mésomères Les effets mésomères sont dus à la délocalisation des électrons π et n. c'est une charge positive qui est délocalisé sur le cycle aromatique.Généralités : Effets électroniques Transmission de l'effet mésomère assuré par conjugaison : l'écriture de ces formes mésomères permet de mieux comprendre où iront agir un électrophile et un nucléophile.lycos. un nucléophile. CO2. dans ce cas.html 27 . En effet. c'est donc les positions susceptibles de recevoir un électrophile : O H O H O H O H OH De même. espèce riche en électrons.. Cette charge se retrouve en position ortho et para. ira réagir sur les positions pauvres en électrons c'est-àdire la ou l'on a des charges positives. un électrophile ne peut venir s'additionner sur le cycle en position ortho et para et seuls les positions méta sont "plus nucléophile" et donc plus apte à recevoir l'électrophile. CR3 . D NR3 SR2+ NH3+ NO2 SO2R CN SO2Ar Attracteur (-I) CO2H F Cl Br I OAr CO2R OR COR SH SR OH R Ar R http://membres. des positions ortho et para pour l'attaque d'un électrophile sur le phénol. CH3 . par les formes limites mésomères.fr/nico911/chroga. CHR2 . On constante qu'une charge négative apparaît en ortho et para du phénol. O H H O H O H O En effet. CH2R . Dans ces conditions. on peut expliquer la substitution électrophile aromatique en position méta sur le nitrobenzène. Explication. Formes limites mésomère du benzène : l'écriture de ces formes limites permet de mieux comprendre les règles de régiosélectivité lors des substitutions électrophiles aromatiques.. O N O O N O O N O O N O O N O Tables de données • Groupements à effets inductifs Donneur (+I) O. Généralités : Effets électroniques • Groupements à effets mésomères Donneur (+M) O SNR2 NHR NH2 NHCOR OR OH OCOR SR SH Br I Cl F R Ar NO2 COR CO2R NO CONR2 Attracteur (-M) CHO CN CO2H SO2R SO2OR CONH2 CONHR Ar http://membres.lycos.fr/nico911/chroga.html 28 . Des protons peuvent être énantiotopiques et ne pas être sur le même carbone : Les deux protons rouges sont énantiotopiques mais pourtant ils ne sont pas sur le même carbone. dans notre cas on observe donc un quadruplet intégrant pour deux protons.Généraliés : Protons énantio et diastéréotopiques Protons énantio et diastéréotopiques Protons énantiotopiques Des protons sont énantiotopiques si en remplaçant un des protons par un atome de deutérium. Mais cela vient du fait que la molécule est H 2 Cl symétrique c'est-à-dire que les carbones 1 et 2 possèdent les mêmes CH3 substituants. Pour attribuer la notation R ou S.fr/nico911/chorga.lycos. En effet. Néanmoins les deux protons en rouge sont énantiotopiques. le carbone n'est pas asymétrique. Ici. ses protons ne pourront jamais être énantiotopiques. il faut remplacer l'hydrogène par le deutérium puis on regarde la configuration du carbone asymétrique. Or -CH2D ne peut pas être un carbone asymétrique puisqu'il faut que les quatre substituants soient différents. en H H remplaçant l'un d'eux par un deutérium obtient un couple de Br Cl diastéréoisomères. H3C H Les deux protons en rouge sont diastéréotopiques. on obtient une paire d'énantiomères. Revenons au cas précédent : Chaque proton énantiotopique à une configuration absolue. Si cette configuration est R alors le proton énantiotopique est pro-R.html 29 . En ce qui concerne le groupe CH3. On lui attribue donc une notation R ou S comme pour n'importe quel carbone asymétrique. Car d'après la définition. CH3 1 H Cl CH3 HS Cl HR Le proton HR est dit proton pro-R alors que le proton HS est dit pro-S. 2 CH3 H Cl H CH3 R H Cl D 1 3 CH3 H Cl HR Protons diastéréotopiques Des protons sont diastéréotopiques si en remplaçant un des protons par un atome de deutérium. CH3 H Cl H CH3 H Cl D CH3 H D Cl Les protons énantiotopiques ne donnent qu'un seul signal en RMN. il faut qu'en remplaçant un des hydrogènes par un deutérium on aboutisse à un couple d'énantiomères et donc que l'on forme un carbone asymétrique. Si l'on remplace l'un d'eux par un deutérium alors on obtient un couple d'énantiomères. on obtient une paire de diastéréoisomères. http://membres. les protons en α d'un centre asymétrique sont des protons diastéréotopiques.lycos. http://membres. il n'y a pas de centres asymétriques. CH3 CO2 H3C 1 H3C D H O2C 1 D H CH3 CO2 CH2 CH3 H3C H2C O2C Notons par ailleurs qu'en remplaçant un des protons par un deutérium.Généraliés : Protons énantio et diastéréotopiques H3C H Br H D Cl D Cl H CH3 H Br Souvent.html 30 . on crée un centre asymétrique en position 1. Dans notre exemple. on observe ainsi deux doublets dédoublés intégrant chacun pour un proton. mais pas uniquement.fr/nico911/chorga. il n'est pas nécessaire qu'ils soient en α d'un centre asymétrique. CO2 CH2 CH3 H3C 1 CO2 CH2 CH3 Dans cette molécule. Pour que des protons soient diastéréotopiques. Pourtant. les protons en rouge sont diastéréotopiques. Cela se traduit par un dédoublement des signaux en RMN du proton. Etude des grandes fonctions . . Sur les alcènes. 1 1' 1 2' 2 2' 2 1' Z ou cis E ou trans Les quatre substituants d'une double liaison sont dans un même plan. d'insaturation. la liaison O-Bn est alors hydrogénolysé par action d'hydrogène en présence de palladium. la double liaison (σ + π) est transformée en une liaison simple σ. un carbonyle. • Angles et distances : Dans un système éthylénique (double liaison). il existe plusieurs termes et tous veulent dire la même chose. Dans ce cas. Eπ = 65 kcal/mol. Si les deux substituants notés en 1 ne sont pas du même côté alors la liaison est de stéréochimie E (de l'allemand Entgegen qui signifie à l'opposé).fr/nico911/chorga. • Hydrogénation : C'est l'addition d'hydrogène sur une insaturation. Energie des liaisons : Eσ = 108 kcal/mol. un nitrile. • Hydrogénolyse : C'est la rupture d'une liaison par action d'hydrogène en présence d'un catalyseur. alors on dit que la double liaison est de stéréochimie Z (de l'allemand Zusammen qui signifie ensemble). il suffit de regarder le côté le moins encombré. Une double liaison est composée d'une liaison σ (sigma) et d'une liaison π (pi).html 33 . en revanche pour un système saturé les angles sont d'environ 109°. plus il y a de substituants et plus ils sont proches les uns des autres. et plus généralement de la double liaison carbone-carbone.lycos. La double liaison agit comme un réservoir d'électrons. Pour connaître la face d'approche de l'hydrogène. Ce peut être une oléfine. La liaison π étant d'énergie plus faible que la σ. c'est-à-dire que les deux hydrogènes s'additionnent du même côté de la double liaison. on fait une syn-hydrogénation. les angles de liaisons sont de 120°. Notons aussi que deux atomes de carbones liés par une double liaison sont plus proches l'un de l'autre que ceux liés par une simple liaison. http://membres. Hydrogénation • Définitions : Il m'apparaît nécessaire ici de faire la différence entre hydrogénation et hydrogénolyse. Si les deux substituants notés en numéro 1 sont du même côté. L'étude de ces énergies de liaisons nous montre bien que la liaison π est plus facile à rompre que la liaison σ ce qui explique que cette liaison π sera donc plus réactive et donc plus facile à rompre. elle sera plus réactive ce qui explique que l'on peut faire des réactions d'addition sur une insaturation. un alcyne. 109°27' 120° composé insaturé composé saturé Pour déterminer la stéréochimie de la double liaison. En effet. Traduit mathématiquement ça donne dC=C < dC–C. C'est normal car dans l'espace qui entoure le carbone.Alcènes Alcènes Généralités Pour parler des alcènes. Le meilleur exemple est encore la déprotection du groupe benzyle (voir le chapitre sur les protections). de double liaison ou encore d'oléfine. on classe chacun des 2 substituants d'un même carbone selon les règles de priorité de Cahn-Ingold-Prelog. On parle donc d'alcène. éthylénique ou carbonyle. En revanche. et donc formation du composé dihalogéné en anti. Une fois le carbocation formé. les trois substituants présents sur le carbone sont dans le même plan. la seconde étape est totale. Pt 70% + 30% H H H H2. espèce réactive. 34 http://membres. H CH3 H2. qui se réarrange de façon à devenir le plus stable possible. Mécanisme d'une réaction où le carbocation se réarrange : par migration d'un groupement CH3. lui même plus stable qu'un primaire. il y a formation d'un pont halogénium avec ouverture en anti. le carbocation secondaire formé en premier lieu va aboutir à un carbocation tertiaire qui est plus stable.lycos. Br + Br Br Br Br Br • Oxymercuration : Cette réaction est très intéressante car au vu de son mécanisme on constate qu'il se forme un pont avec le mercure. puis le carbocation réagira avec l'anion présent dans le milieu. on constate ainsi que l'hydrogène se fixe préférentiellement sur la face opposé au groupe méthyle de façon à éviter toute gêne stérique avec le groupe méthyle. Pt.Alcènes L'hydrogénation se fait avec un catalyseur (Pd. Bien sûr un carbocation peut être stabilisé par conjugaison avec la double liaison dû à un groupement.html . or ce pont empêche le carbocation de se réarranger. Ni de Raney) H2 catalyseur H H Exemple de cis-hydrogénation : Ici on étudie l'intermédiaire. Une fois le produit formé il n'est pas possible de revenir spontanément au carbocation. Cette réaction est régiosélective en fonction de la stabilité du carbocation formé. voisin. STOP Un carbocation est une espèce plane. C'est ce que l'on appelle la transposition de Meer Wein. H + HX H X La première étape est réversible. Un carbocation tertiaire est plus stable qu'un secondaire. Pt H CH3 CH3 Additions électrophiles • Hydrohalogénation : Cette réaction consiste à faire l'addition d'un acide HX sur la double liaison d'un alcène.fr/nico911/chorga. H • Halogénation : Lors de l'halogénation. on peut facilement par une réaction d'élimination revenir au composé oléfinique. Il est à noter la formation d'un carbocation. ROH 2. alors c'est l’oléfine la plus riche en électrons qui sera époxydée. http://membres.fr/nico911/chorga. On forme l'alcool le moins substitué.Alcènes H OR 1.lycos. NaOH 1. On peut ensuite procéder à l'ouverture d'un tel cycle (voir Dihydroxylation). NaBH4. Hg(OAc)2. car le bore se met du côté le moins encombré (voir la chimie des composés du Bore).html 35 . O mCPBA ou RCO3H O Cl O O H mCPBA Si il y a plusieurs oléfines (doubles liaisons) dans une molécule. O mCPBA (1eq) Exemple d'époxydation sélective de l'oléfine trisubstituée plus riche en électrons que l'oléfine disubstituée donc plus réactive. Le plus couramment utilisé est le mCPBA c'est-à-dire le méta ChloroPerBenzoïc Acid (en anglais). H2O 2. NaOH H OH Mécanisme de l'oxymercuration démercuration : OAc R1 R2 Hg(OAc)2 R1 Hg H R2 ROH R1 R O H Hg OAc R2 R1 RO HgOAc NaBH4 R2 R1 RO R2 • Hydroboration : Cette réaction est stéréospécifique et régiosélective des alcools. NaBH4. BH3 BH2 NaOH H2O2 OH Mécanisme : BH3 H R 2 HO H OH 2 R B BH2 R R (H2O2 + NaOH) HOO R B R O O H R 2 HOO R R B O R B(OH)3 + 3 B(OR)3 Oxydations • Oxacyclopropane : Pour faire cette réaction on utilise un peracide (3 oxygènes). et que l'on met seulement 1 équivalent de mCPBA. Hg(OAc)2. HO OH 1. Si on place un nucléophile dans le milieu réactionnel. H2O2). Dans un cas on obtiendra le composé syn. le MMPP montre toute sa "puissance".OEt2 O O H H BF3 O Nu • Ouverture des époxydes par attaque d'hydrure : L'hydrure arrive sur le carbone le moins substitué. le MMPP (magnésium mono peroxyphtalate) est utilisé comme agent d'époxydation des doubles liaisons. selon le mécanisme suivant : R R R KMnO4 cc ∆ O Mn O O R O O 2R H 2R OH O • Ozonolyse : Cette technique permet de faire une coupure oxydante de la double liaison en cétone ou aldéhyde. H2O pH = 7 HO OH Lorsque l'on utilise KMnO4 comme oxydant. Un époxyde peut être ouvert en milieu acide (un acide au sens de Lewis. alors celui-ci réagit sur le carbocation formé. comme BF3. il est nécessaire de faire attention aux conditions opératoires. L'inconvénient de cette dernière méthode est que le composé à base d'osmium coûte cher et qu'il est très toxique. Ph O H LiAlH4 Ph OH H • Dihydroxylation : Elle permet de mettre un groupement OH sur chaque carbone de la double liaison. 35. L'utilisation de KMnO4 concentré à chaud conduit à la coupure de la liaison carbone-carbone. 4h Ph O RO OH R CO2Et MMPP O R CO2Et Dans ce dernier exemple. Il est à noter que pour obtenir le composé syn on peut aussi utiliser une quantité catalytique de tétraoxyde d'osmium que l'on régénère par addition d'eau oxygénée utilisée comme cooxydant (OsO4 cat. dans l'autre le composé anti. (Aldrichimica Acta 1993.. i-PrOH pH = 5. H2O KMnO4. Nu OH BF3. mais l'aldéhyde étant en milieu oxydant (car il y a formation d'eau oxygénée) il se 36 http://membres. RCO3H 2.5.fr/nico911/chorga.lycos.Alcènes Mécanisme : Ar O O O R R R R H O Depuis maintenant quelques années. la même époxydation réalisée en présence de mCPBA ne donne pas l'époxyester désirer. sinon le carbocation subit un réarrangement semi pinacolique.html .) O O O O O H Mg2+ .OEt2 par exemple). 6H2O 2 OH Ph RO MMPP. H+. En effet. 26. Ainsi Zn devient ZnO. la plus connue d'entre elles est la réaction de Diels . R1 R2 H R3 O3.Alder. pour une explication plus précise de cette réaction voir la même réaction sur les alcynes). pour initier la formation du radical Br. Celui-ci est alors oxydé. et se fait en présence de peroxyde. il ne se forme donc pas de carbocation. H 2O R1 R2 O H R1 O + R3 R2 R3 OH H O O + H2O2 O O R3 Afin d'éviter la formation de l'acide carboxylique à partir de l'aldéhyde. on utilise un réducteur dans le milieu. ] Me S O Me Me Me S O [ Ox. de même pour les autres réducteurs : Me S Me [ Ox.html .Alcènes transforme en acide carboxylique. La formation du carbène "CH2" peut être obtenue par la méthode de Furukawa. Et2Zn + CH2I2 2 EtI + Zn(CH2I)2 CH2 + I CH2 Zn I Mécanisme de la formation du cyclopropane : R R H CH2 C H2 R R H Diènes • Réduction chimique : Hydrogénation 1.4 typique du butadiène Na + NH3 Liq. il faudra alors ouvrir cet ozonide pour avoir les dérivés carbonylés. Pour éviter cette réaction. A noter que lors que la première étape. on rajoute dans le milieu un réducteur tel du Zinc en poudre ou du diméthyle sulfure. on observe un mélange de 37 http://membres. ] Me S Me O O Ph3P [ Ox. il se forme un composé que l'on nomme ozonide. Na+ eNH3 eNH3 • Réduction par le nickel de Raney : lors de cette réduction du butadiène.fr/nico911/chorga. + HBr ROOR Br Cycloaddition CH2 hν hν D'autres types de cycloadditions existent. (pour de plus amples détails sur ce type de réactions voir le chapitre sur les réactions radicalaires. Car ici la réaction n'est pas ionique. ] Ph3P O Addition radicalaire • Effet Karash : L'effet Karash permet de faire une hydrohalogénation de façon anti-Markovnikov. La réaction est radicalaire.lycos. Dans ce cas. [Ru] + http://membres. Pour cela on utilise le NBS (NBromoSuccinimide). qui permettent d'introduire. ou le NIS. respectivement. O N Br + O NBS Br Iodoéthérification O CO2Me I2. La réaction de métathèse se fait à partir d'un catalyseur spécifique (Ru. si les insaturations sont trop encombrées.html 38 . • ROM pour "Ring Opening Metathesis" ce qui signifie l'inverse c'est-à-dire qu'ici on ouvre une double liaison. Mo. .fr/nico911/chorga. H2 Ni Raney + Substitution On parle ici de substitution en α de la double liaison.Alcènes produits de réduction 1. la réaction de métathèse ne peut avoir lieu. le composé de départ comporte deux insaturations. W. Certains auteurs utilisent le benzène comme solvant. On note aussi l'existence de composé tels que le NCS. NaOH CO2 I O I MeO CO2Me O I CO2Me O Métathèse des oléfines La métathèse est une réaction que l'on peut séparer en deux grandes parties : • RCM pour "Ring Closing Metathesis" ce qui signifie que la réaction de métathèse permet de "fermer" une chaîne carbonée. du chlore et de l'iode. Lors de la réaction il y a dégagement d'éthylène.lycos.4 et 1..). Le plus répandu de ces catalyseurs est le catalyseur de Grubbs dont la formule est représenté ci dessous : (La notation 'Cy' représente un groupe cyclohexyle) Cl Cl PCy3 Ru PCy3 Ph Exemple de réaction de métathèse (RCM) : Assez souvent la réaction se fait au reflux du dichlorométhane. Attention.2.. 6. 1993.. 3 Exemple de réaction de métathèse (ROM) : Blechert. O O O O + OMe OMe [Ru] 2% CH2Cl2. Int.fr/nico911/chorga.Alcènes Mécanisme de la réaction : [M] CH2 [M] [M] [M] STOP Cette réaction permet donc de former des cycles comportant une insaturation. 2. et al. R.lycos. 441. rt 90% OMe O H O O H O OMe http://membres. On peut alors former des cycles à 5. X X ( )n [ Ru ] ( )n X = CH2. Chem. F. O. 3800.. 7. H. ainsi que des "grands" cycles. J. 1996. Il est aussi possible de former des hétérocycles insaturés par cette méthode (là encore. Soc. M. mais nous ne rentrerons pas ici dans de tels détails. il existe quelques exceptions): Grubbs. Am. . Angew.html 39 . 35. on note néanmoins quelques exceptions quant à la formation de ces cycles. Ceci dit. NR n = 1. et al. Ed. Chem. fr/nico911/chorga.lycos.html 40 .Alcènes http://membres. mais sont aussi plus proches que pour un alcène. sont des produits qui possèdent une triple liaison c'est-àdire 1 liaison σ (sigma) et deux liaisons π (pi).html 41 . d'un proton acétylénique se situe aux environs de 25. dans l'éther permet de déprotoner les deux hydrogènes de notre alcyne. les deux atomes de carbone reliés par une triple liaison sont plus proches que pour un alcane. les conditions sont moins favorables et l'on arrache qu'un seul hydrogène. le THF à -60°C par exemple. Lorsque R2 = H on a recours à une méthode indirecte de préparation : R1 H + Et3 Si Br CuCl R1 SiEt3 H R1 H http://membres. ou composés acétyléniques. en terme de distances. On parle d'alcynes vrais dans le cas d'une triple liaison en bout de chaîne (les anglo-saxons utilisent le terme de terminal alkynes) Quand aux triples liaisons à l'intérieur d'une chaîne on utilise le terme d'alcynes disubstitués (les anglosaxons parlent d'internal alkynes). Dans un autre solvant. ce qui explique sa forte réactivité face aux bases fortes comme le BuLi. le long de la chaîne carbonée. H H + nBuLi Et2O Li Li L'entité formée peut réagir sur divers composés pour former des produits contenant une triple liaison : O R Li + R' H R R' OLi H2O OH R R' R Li + R' Br R R' • Réaction de Cadiot – Chodkiewicz : R1 H + R2 X RNH2 CuCl R1 R2 + Cu2XCl L'amine primaire permet de déprotoner l'acétylénique qui va alors réagir avec le cuivreux pour former un cuivreux acétylénique.lycos. la relation suivante : dC C dC C dC C Note importante : En ce qui concerne les composés acétyléniques on utilise une nomenclature qui permet de connaître la position de la triple liaison.fr/nico911/chorga. Alcynes vrais Terminal alkynes C C H Alcynes disubstitués Internal alkynes C C Acidité Le pKa. L'action du BuLi sur l'acétylène (le plus simple des alcynes. voir les deux. de formule C2H2).Alcynes Alcynes Généralités Les alcynes. insaturations de ce type de composés. Il sera donc possible de faire des réactions d'addition sur une. c'est-à-dire l'acidité. On a donc. Comme pour les alcènes. La réaction répond à la règle de Markovnikov. pour l'exemple. ATTENTION : Ici. on attribue la configuration Z et E en considérant que R1 et R2 sont les groupements prioritaires). Pour cela il existe plusieurs méthodes telles que l'addition dans le milieu de quinoléine. si on veut s'arrêter à l'alcène. sur les alcynes on peut ajouter 2 équivalents d'hydracide. soit avec du Lithium dans l'ammoniaque (Li/NH3 Liquide). de façon à obtenir le produit gem-dibromé (le préfixe gem signifie que les atomes de Brome sont sur le même carbone).html 42 . L'étape 2 est celle que l'on cherche à éviter en empoisonnant le catalyseur. ou bien encore d'acétate de plomb. Cette réduction se fait en présence d'hydrogène et du catalyseur au palladium empoisonné par du carbonate de calcium et de l'acétate de plomb. (Attention : ici pour faire simple. on utilise BH3 mais il est préférable d'utiliser BR3 avec un groupe R volumineux afin d'améliorer la régiosélectivité. se liquéfie. il faut empoisonner le catalyseur. Br R H + H Br R + H Br Br R H Br Ici on a fait l'addition sur un alcyne vrai. mais cette fois elle aboutit à la formation d'un énol dont la forme la plus stable est la forme cétone (voir la chimie des composés du Bore). de façon à ce que NH3 qui est un gaz à température ambiante. on aboutit à un mélange d'alcènes Z et E. mais en faisant la même réaction sur un alcyne disubstitué. Le catalyseur de Lindlar ne permet donc pas de réduire un alcène en alcane. c'est-à-dire vers -40°C. R R' Na / NH3 Liq R R' (E) Additions électrophiles • Hydracide : Contrairement aux alcènes. L'étape 1 de cette réaction se fait avec de l'hydrogène et du Palladium. R1 R1 R2 + H X H (Z) X R2 + H (E) R2 R1 X • Hydroboration : Là encore l'hydroboration se fait du côté le moins encombré. Ce qui nécessite de travailler à basse température. http://membres. R1 R2 Pd Lindlar H2 R1 R2 • Réduction chimique : La réduction chimique permet quant à elle de s'arrêter à l'alcène de configuration E.lycos.fr/nico911/chorga. on forme l'alcène Z (cf. les alcènes). le composé E est favorisé pour des raisons thermodynamiques. et en n’additionnant qu'un seul équivalent d'hydracide. exceptionnellement. On peut la faire soit avec du Sodium dans l'ammoniaque (Na/NH3 Liquide).Alcynes Réduction • Réduction catalytique : Lors d'une telle réduction. Etape 1 R R' H2 / Pd (Z) H2 / Pd R R' Etape 2 R R' Le catalyseur de Lindlar permet quant à lui de réduit un alcyne en alcène de stéréochimie Z sans qu'il n'y ai de sur réduction et donc formation de l'alcane correspondant. de sulfate de baryum. Lors d'une réaction catalytique. Les proportions sont variables. html 43 . Cette "légère" différence suffit à elle seule à expliquer la régiosélectivité de l'addition. Puis H. Puis ensuite Br. lors de cette réaction de type anti-Markovnikov. alors dans un premier temps. R H Hg2+ H+ R HO R O • Comme nous l'avons vu pour les alcènes. X R H R H + H R H X • Si on fait une addition d'hydracide sur une triple liaison.lycos. et que cette addition est de type anti-Markovnikov. de passer d'un alcyne disubstitué à un alcyne vrai et réciproquement. au cours d'une réaction d'isomérisation. L'hydratation de l'acétylène (éthyne en nomenclature officielle) donne l'éthanal.fr/nico911/chorga. Pour cela comme précédemment il faut travailler en présence d'un peroxyde pour faire un radical : R H + H Br ROOR Br R Mélange Z + E Séance de rattrapage pour ceux qui n'auraient pas bien suivi : • Si on fait une addition d'hydracide sur une triple liaison.. et que cette addition répond à la règle de Markovnikov alors : Dans un premier temps on additionne H+ sur notre insaturation. c'est encore de passer par un alane ce qui permet de former un alcène E : R H HAl(iBu)2 R H H Al(iBu)2 I2 R H H I Isomérisation Il est possible. on forme un radical X. avec le peroxyde.Alcynes R R' BH3 R H R' BH2 H2O2 / OH R H R' OH R R' O • Hydratation : L'hydratation se fait en présence de sels de mercure et donne un composé dont la forme énol aboutit à la fonction cétone qui est la plus stable. il se forme donc un carbocation (qui bien sûr doit être le plus stable possible). ou une double. OH n-C5H11 N N K OK H ( )5 BuOH DMSO t OH H3C ( )4 http://membres. alors que dans l'autre cas il "arrive en premier". Donc notre radical doit être lui aussi le plus stable possible. il est possible de faire une addition sur la triple liaison de façon à ce que cette addition soit de type anti-Markovnikov. Cette réaction d'isomérisation est rendue possible grâce à l'action de bases. ou une double. viendra se mettre sur notre radical de façon à donner le composé final. qui va venir taper sur l'insaturation.vient taper sur le carbocation de façon à donner le produit final. Le mieux pour éviter le mélange d'isomères Z et E. H R X H R X R H + X Conclusion : Dans un cas l'halogène "arrive en dernier" sur le substrat. html 44 .lycos.fr/nico911/chorga.Alcynes http://membres. fr/nico911/chorga. et les composés non aromatiques qui ne sont ni anti-aromatique. Composés anti-aromatiques : tout les composés représentés ci-dessous sont anti-aromatiques. On a alors un équilibre entre les deux formes même si cet équilibre est fortement déplacé dans le sens de la forme cétone. par une forme tautomère. de devenir aromatique alors c'est cette forme qui sera privilégiée car c'est celle qui donne la plus grande stabilité. ce qui met peut-être mieux en évidence le fait que les électrons π sont délocalisés sur tous les carbones. La première est la notation de Kékulé. Il possède bien 4n+2 électrons π avec n=1 et de plus tous ses électrons π sont bien dans un même plan.. Exemple : Une cétone existe sous deux formes.. chaque critère étant nécessaire mais pas suffisant. . la forme cétone est quasi-inexistante. il faut : • qu'il possède 4n + 2 électrons π (pi) (n=0. O OH O OH • Composés non aromatiques Ce composé n'est pas aromatique. ni aromatique. cette fois on a toujours une cétone. Si un composé ne possède que 4n électrons π alors on dit qu'il est anti-aromatique. Si ces deux conditions sont respectées alors le composé est aromatique. mais la forme majoritaire est la forme énol car dans ce cas on forme un dérivé aromatique donc il y a stabilisation par formation de l'aromaticité. Avant de voir plus en détail la réactivité des composés aromatiques. pour qu'un composé soit dit aromatique..lycos.). • • Composés aromatiques : Le chef de fil des composés aromatiques n'est autre que le benzène. c'est un triène (trois doubles liaisons) conjugué qui possède 4n+2 électrons π mais qui malheureusement ne sont pas dans un même plan. C'est la règle de Hückel. • que tous les électrons π soient dans un même plan. 2. Si un composé à la possibilité. Il existe donc deux formes tautomères pour le benzène de Kékulé. Une autre notation consiste à représenter les électrons π à l'aide d'un 'cercle'. tout dépend de la position des insaturations. En effet. les anti-aromatiques qui ne possèdent que 4n électrons π. ils possèdent tous 4n électrons π. Prenons un autre exemple (voir ci dessous). 1. Il existe donc trois catégories de composés : les aromatiques qui possèdent 4n +2 électrons π.Hydrocarbures aromatiques Hydrocarbures Aromatiques Généralités On parle de composés aromatiques lorsqu'une molécule répond à certains critères. Pour représenter le benzène il existe plusieurs notations.html 45 . cette notation permet de représenter les électrons π à l'aide de double liaisons. Il faut voir l'aromaticité comme une énergie de stabilisation. http://membres. la forme cétone (la plus abondante) et la forme énol (forme minoritaire). nous allons apprendre à les reconnaître. Hydrocarbures aromatiques Passons aux hétérocycles. c'est-à-dire 4n+2 électrons π. Pour cela il faut représenter la molécule en 3D et regarder si tous les électrons sont dans un même plan. Le thiofène et le furanne présentent eux aussi un caractère aromatique pour les mêmes raisons que celles invoqués pour le pyrrole. Donc la règle des 4n+2 électrons π est respectée.html . sauf le jour d'un examen ! Voici donc le [18]annulène qui comporte 9 doubles liaisons soit au total 18 électrons π. car les deux protons sur les carbones 1 et 2 occupent le même espace ce qui déstabilise cette molécule et la rend non plane. Mais cette foisci le doublet libre de l'azote (en rouge) participe à l'aromaticité. Prenons maintenant l'exemple des cycles à 5 chaînons. et notamment l'homologue inférieur de la pyridine à savoir le pyrrole : Toujours la même chose. Composés chargés aromatiques Composé neutre non aromatique O • Pour en finir avec ce sujet. mais engagé dans l'aromaticité alors que dans la pyridine il est libre. Ce composé n'est pas aromatique. enfin presque car ici l'atome d'azote possède un doublet libre (en N bleu). Donc le [18]-annulène répond à la règle de Hückel des 4n+2 électrons π avec n=4.cis-cis-cis-cis-cis-cis-cis-cis-cis-cis-[18]-annulène annulène Cet isomère est aromatique car tous ces électrons π sont dans un même plan. trans-trans-cis-trans-trans-cis-trans-trans-cis-[18]. Mais attention ça n'est pas suffisant pour dire que le composé est aromatique.lycos. Mais ce doublet n'est pas N dans le même plan que les électrons π. 46 http://membres. Autre exemple : 1 2 Ici l'isomère n'est pas aromatique car la représentation en 3D nous montre que les électrons π ne sont pas dans un même plan. alors que leurs homologues non chargés ne sont pas aromatiques. S O • Composés aromatiques chargés : Les composés chargés peuvent eux aussi être aromatiques. c'est-à-dire deux électrons. N H Conséquence directe de cette participation. et prenons l'exemple de la pyridine : C'est exactement le même cas qu'avec le benzène.fr/nico911/chorga. le pyrrole est moins basique N que la pyridine car dans le pyrrole le doublet libre de l'azote n'est plus H libre. voici un exemple "amusant". Hydrocarbures aromatiques Conclusion : Pour qu'un composé soit aromatique il faut respecter les deux règles vues précédemment. La première étape est lente. Lors de la seconde étape on regagne l'aromaticité. H + NO2 NO2 + H • Sulfonation : Pour faire une sulfonation on a besoin de former l'entité électrophile HSO3+. la stéréochimie des doubles liaisons a une grande importance. H CH2Cl AlCl3 H + Mécanisme général de la réaction de Friedel et Crafts : L'acide de Lewis (en bleu) est introduit en quantité catalytique car comme on le voit il est régénéré au cours de la réaction. 100°C) l'utilité d'une telle réaction réversible est détaillée plus loin.fr/nico911/chorga. de plus. Substitutions électrophiles SEAr Mécanisme général de la réaction de substitution électrophile : Ici l'électrophile est noté E. obtenue par le mélange de H2SO4 et de SO3. Mais on remarque. que pour les macrocyles tels que le [18]-annulène. H + E lent E H rapide complexe de Wheeland E + H • Nitration : La réaction de nitration permet d'introduire le groupement NO2 sur un cycle aromatique.html 47 . alors que la seconde étape est rapide. l'intermédiaire réactionnel est appelé complexe de Wheeland. http://membres. Pour cela on utilise un mélange HNO3 + H2SO4 ce qui permet de former l'entité électrophile NO2+.. Cette réaction est réversible (H2O. H+ catalytique. C'est le cas de notre exemple. H H2SO4 / SO3 SO3H + H • Alkylation : La réaction d'alkylation sur un noyau aromatique est plus connue sous le nom de réaction de Friedel et Crafts. Ici on a pris le cas de AlCl3 mais il existe bon nombre d'autres acides de Lewis qui permettent eux aussi de faire des réactions de Friedel et Crafts. le carbocation primaire se réarrange en un carbocation tertiaire. R X + AlCl3 H R + AlCl3X R +R + H H + AlCl3X AlCl3 + HX • Halogénation : Les halogènes ne sont pas assez électrophiles pour pouvoir "rompre" l'aromaticité (voir le mécanisme général de la substitution électrophile). Cet acide permet de générer le carbocation. Lors de cette réaction l'entité électrophile formée est un carbocation. qui peut donc se réarranger afin d'augmenter sa stabilité.. On rajoute donc dans le milieu un acide de Lewis (FeCl3. .) qui rend l'halogène plus électrophile.lycos. AlCl3. on sait que lorsque l'on désire substituer un groupement R sur un noyau aromatique contenant déjà des groupements. -Br. ce sont ces derniers qui définissent l'orientation de R. on introduit un composé en quantité catalytique (AlCl3). -SO3H. D'où l'obligation d'introduire une quantité stœchiométrique. un activant fort.Hydrocarbures aromatiques H + X2 FeCl3 X • Acylation : Cette réaction permet d'introduire un groupement acyle. L'aniline sera plus réactive que le benzène qui sera lui-même plus réactif que le nitrobenzène. NH2 H HNO3 + H2SO4 NH3+ NO2+ NO2 NH3+ OH NO2 NH2 • Action des sels de mercure : 48 http://membres. Dans toutes ces réactions.fr/nico911/chorga. H O + R Cl AlCl3 O R • Polysubstitutions : La polysubstitution respecte les règles de Holleman. En fin de réaction on fait un traitement basique ce qui conduit à l'obtention NH2. NO2 HCl. et NO2. on doit introduire AlCl3 en quantité stœchiométrique car il va se complexer avec le produit formé et ne réagira plus. -CN Que signifient les termes "activant" et "désactivant" ? Ces termes permettent de comparer la réactivité entre le benzène et un composé monosubstitué. Ici c'est différent. NH2 E NH2 E E NO2 E E E NO2 réaction rapide référence réaction lente Modification du "pouvoir directeur" : La réaction suivante montre comment il est possible de modifier le pouvoir directeur d'un groupement fonctionnel afin de diriger la seconde substitution sur un cycle aromatique.lycos.html . Ainsi NH2. un désactivant fort. Groupements ortho et para directeurs : • Activants fort : -NH2. -NHR. bref un mélange bien acide. -OH. Dans ce cas on va introduire NO2+ comme électrophile. phényle • Désactivants faible : -F. Ceci va donc conduire à la protonation de l'aniline qui une fois protonée n'est plus ortho et para directeur. -CF3. -OR • Activants faible : Alkyl. vont réagir de façon différente vis-à-vis d'une SEAr. mais devient méta directeur (NH2 est ortho et para directeur. -COOR. -COOH. Zn(Hg) CF3 CO3H NH2 Cas particulier : Le cas suivant est celui de la nitration de l'aniline par substitution nucléophile aromatique SEAr. D'après ces règles. alors que NH3+ est méta directeur). -I Groupements méta directeurs : • Désactivants fort : -NO2. -Cl. Or pour cela on va générer cet électrophile à l'aide du mélange HNO3 + H2SO4. -NR2. -NR3+. -COR (cétone). vis-à-vis d'une substitution électrophile aromatique. ces règles sont empiriques. lycos. 4. Réaction catalysée par action d'une base très forte et qui se produit via le passage par un aryne intermédiaire. Réaction activé par la présence d'un groupement électroattracteur en positions ortho et para. Cependant. Bien sûr. ou para d'un groupement déjà présent sur le cycle aromatique. cet exemple ne fait qu'illustrer cette réaction. c'est-à-dire là où il y a déjà un groupement sur l'aromatique. par rapport au groupe partant. t-Bu Br Br t-Bu Br Br AlCl3 HCl Br Br H t-Bu Br Br t-Bu Br Br H t-Bu Br Br AlCl3 HCl Br Br H H Br Br Substitutions nucléophiles aromatiques SNAr La réaction de substitution nucléophile aromatique SNAr est moins répandue que la SEAr et nécessite des conditions particulières : 1. SO3H.html 49 .Hydrocarbures aromatiques Hg(OAc)2 HgOAc NaCl HgCl I 2 I Substitutions Ipso On a vu dans les substitutions électrophile SEAr que celles-ci pouvaient avoir lieu en ortho. la substitution ipso est possible. 2.fr/nico911/chorga. méta. mais il se forme aussi d'autres produits aromatique disubstitués par Z et NO2. Réaction dans laquelle l'azote d'un sel de diazonium est remplacé par un nucléophile. Ces substitutions ipso sont particulièrement favorisées lorsque Z = tBu. Le mécanisme envisagé. 3. est en deux étapes et est le suivant : X + Y lent Y X Y X Y X Y X rapide Y + X Exemples : http://membres. Réaction initiée par un donneur d'électrons. L'exemple suivant illustre bien cette réaction : Z Z NO2+ complexe de Wheeland Z NO2 NO2 La substitution ipso est donc une SEAr. SO2Me. SO2R. Il est préférable d'utiliser la réduction chimique de Birch. sont de très mauvais groupes partant. Li.> PhNH. NH2. Alors qu'en série aliphatique NO2. Cl NaOH 300°C 400atm.> ArNH2 > NH3 > I. Si le constituant a un effet donneur alors on a : OMe Li / NH3 Liq H H OMe 1. tBuOH OMe O Il est à noter aussi qu'au lieu d'utiliser un mélange Li/NH3Liq on aurait très bien pu prendre Na/NH3Liq. Br. OH.Na+ Concernant les groupes partant.> Br. Concernant les nucléophiles. COR. comme travail en milieu basique (NaOH à 300°C. Ici on a mis deux équivalents de Li/NH3Liq.lycos. ROOR O O • Oxydation d'une chaîne latérale : Une méthode douce oxyde en alpha du cycle. ∆ H2CrO4 O Réductions La réduction d'un cycle aromatique peut se faire avec de l'hydrogène en utilisant un catalyseur au platine sous une pression de 600 atmosphères. I > N3 > NR3+ > OAr. CHO Plus concrètement l'exemple suivant illustre cette réaction en synthèse. OR. une méthode plus brutale fait une coupure oxydante.> RO> R2NH > ArO.> OH. NH3 Liq 3. CF3.Hydrocarbures aromatiques GEA en para Z MeONa NO2 Cl groupe partant GEA en ortho OMe NO2 Z Z = N2+.html 50 . CN. Le résultat de cette réduction dépend du constituant déjà présent sur le cycle.> H2O > ROH. on peut établir le classement suivant : NH2. ils deviennent de très bons nucléophiles. On remarque que dans la dernière étape on a utilisé l'acide oxalique qui est un acide faible. sous 400 atmosphères) il y a donc réaction acido-basique entre le phénol et la soude.fr/nico911/chorga. lorsqu'il sont liés à un aromatiques. SR. O. O OH H2SO4 KMnO4. dans certains cas il faut trois équivalents c'est notamment le cas des composés contenant un H mobile. c'est donc lui que l'on va introduire sur le cycle aromatique. Cependant.> Cl. mais ce sont des conditions très rudes. NO2.qui est un bon nucléophile en version aliphatique devient un très mauvais nucléophile en série aromatique. Oxydations • Oxydation du cycle aromatique : HNO3 Ag+. CO2R. Le nucléophile est ici OH-.> ArS. Curieusement CN.> Ph3C. si on utilise un acide fort tel que l'acide sulfurique on http://membres. tBuOH 2. OR. SR. on peut établir le classement suivant : F > NO2 > OTs > SO2Ph > Cl. NaOH 2. Si le substituant à un effet accepteur alors on a : CO2H Li / NH3 Liq CO2H 1. alors qu'il y en a en ortho.fr/nico911/chorga. Li. R H2SO4 / SO3 R Br2. tBuOH 2.html 51 . O NH2 Ac2O N O H AlCl3. H2O OH CO2H Réaction de Reimer Teiman Réaction typique du phénol qui permet d'aboutir à la formation de l'aldéhyde salicylique. 6M.lycos. NaOH. tBuOH CO 2H Dans ce cas on a mis 3 équivalents de Li/NH3Liq car on a un H mobile. CHCl3 2.Hydrocarbures aromatiques obtient alors la cétone conjuguée. H+. Action sur le H en position benzylique HO CH2 SeO2 CH3 MnO2 H2SO4 CHO Protection de l'aniline La protection de l'aniline est nécessaire quand on travaille en milieu acide. car on forme l'entité NH3+ qui est méta directeur alors que -NH2 est ortho et para directeur. RX N HCl. Neutralisation OH O H Protection de la position para On protège la position para pour pouvoir faire une substitution en ortho qui n'est pas favorisée lorsque la position para est libre car en para il n'y a pas de gène stérique. AlCl3 R Br HCl. OH + CO2 1. ∆ NH3 neutralisation NH2 H N R R R Réaction de Kolbe Réaction typique du phénol qui permet d'aboutir à la formation de l'acide salicylique. NH3 Liq 3. ∆ R Br SO3H SO3H http://membres. OH 1. fr/nico911/chorga.html 52 .lycos.Hydrocarbures aromatiques http://membres. le chlore.5 > XS = 2. le brome ou l'iode. Un nucléophile est aussi une base de Lewis. c'est-à-dire une entité qui possède une paire libre d'électrons. Plus on descend dans la classification périodique et plus l'atome d'halogène est gros. Ainsi.Dérivés halogénés Dérivés Halogénés Généralités Les dérivés halogénés sont des composés qui possèdent une liaison carbone-halogène. Plus l'atome d'halogène est gros et plus la liaison carbone-halogène est faible et donc facile à rompre. le brome ou l'iode. on peut établir les règles suivantes : R2N RO F le plus électronégatif le moins nucléophile Dans une même colonne de la classification on a : (O est plus électronégatif que S [XO = 3. RSH est plus nucléophile que RNH2. La nucléophilie baisse suivant l'augmentation de l'électronégativité de l'atome qui attaque l'électrophile. dans le cas de -CF3. L'halogène pouvant être le fluor. Ainsi.est plus basique que RS-.lycos.html 53 . • La liaison carbone-halogène est polarisée selon : + δ δ Il est à noter que de façon générale. plus nucléophile que ROH. Cependant.5]. en chimie organique. En effet. RO. F Nucléophile et nucléophilie La nucléophilie est reliée à l'énergie de l'orbitale moléculaire la plus haute occupée (HOMO) d'une base. il est donc moins nucléophile) RS RO La nucléophilie d'un hétéroatome atome augmente si il est attaché à un hétéroatome identique. Quant au fluor on l'utilise sous la forme du groupe -CF3 qui présente des propriétés électroniques particulières. on note le nucléophile par l'abréviation 'Nu'. C'est ce que l'on appelle une substitution nucléophile : il en existe de plusieurs sortes qui sont décrite ci-après. la lettre X représente un C X halogène quelconque à savoir le fluor. comme un atome d'azote par exemple) de façon à éliminer l'halogène en le remplaçant par cette nouvelle entité. c'est ce que l'on appelle l'effet α (du au chevauchement des orbitales autour du centre nucléophile et de l'atome voisin qui possède lui aussi des paires d'électrons libres) : HOO HO Substitutions nucléophiles Les dérivés halogénés sont des espèces capable de réagir avec des entités possédant une paire d'électrons non liant (un anion ou une molécule neutre possédant un doublet libre. En chimie organique. F Conséquence pratique sur l'acidité : CF3SO3H est plus acide que son homologue C C F CH3SO3H à cause de cet effet inductif attracteur. on note un effet inductif attracteur particulièrement important. Les composés bromés et chlorés sont largement utilisés pour préparer des magnésiens (voir le chapitre sur les organométalliques). le chlore.fr/nico911/chorga. http://membres. fr/nico911/chorga. on forme un mélange racémique. Les halogènes ne sont pas les seuls bons groupes partant. nous montre que la réaction de SN1 est d'ordre globale 1 : v = k [RNu]. Il y a alors ce que l'on appelle une inversion de Walden.lycos.html 54 . Cette liaison est la plus faible pour X = I > Br > Cl > F (Plus l'halogène est gros et plus la liaison est faible). En revanche pour des raisons d'encombrement stérique. plus haut. http://membres. que sur un secondaire (exemple : (CH3)2CH-I). La réaction de type SN2 se fait le plus facilement sur un groupe méthyle (exemple : CH3-I). L'halogène qui va partir est quant à lui appelé nucléofuge ou plus simplement groupe partant (Leaving Group. R Z H R' X lent δZ H R R' δX rapide R Z H R' + X L'étude cinétique nous montre que la réaction de SN2 est d'ordre globale 2 : v = k [RNu][X-]. alors on aura inversion de configuration. il faut que la liaison carbone-groupe partant soit la plus faible possible. qui va réagir avec le nucléophile pour former le produit que l'on veut. R X R + lent Nu R rapide + X R Nu L'étude cinétique. le dérivé halogéné est séparé en deux espèces. d'autre part un ion halogène. qu'à cause de l'effet inductif attracteur lié au fluor. Donc si d'après les règles de priorité de Cahn-Ingold-Prelog. tosylates et autres sulfonates sont de très bons groupes partant : O H3C S O R O O F3C S O R O H3C O S O R O Le groupe mésylate que l'on représente souvent avec l'abréviation 'Ms'. Donc si on fait la substitution sur un carbone asymétrique. Les nucléophiles sont classés par "force" et il en va de même pour les groupes partant. • Type SN1 : Lors de cette substitution. • Type SN2' : Substitution pour les systèmes allyliques. On peut donc classer les groupes partant de la façon suivante : OTs > I > Br ~ H2O > Cl >> F. la numérotation des groupements entrant et sortant est la même. il faut un très bon groupe partant et un très bon nucléophile.Dérivés halogénés La réaction de substitution nécessite quelques explications quant au vocabulaire utilisé. Pour qu'un groupe partant soit le meilleur possible. la réaction ne peut pas avoir lieu sur des dérivés halogénés tertiaires (exemple : (CH3)3C-I). D'une part un carbocation. que sur un dérivé halogéné primaire (exemple : CH3CH2-I). et passe par un étape de transition comme représenté ci-dessous. Dans ce type de réaction il n'y a pas de conservation de stéréochimie possible car on passe par un carbocation. Dire que le groupe triflate est un bon groupe partant n'étonnera personne car on a dit. Ainsi. la liaison O-R est d'énergie plus faible. d'autres groupes tels que les mesylates. pour qu'une réaction de substitution ait lieu dans les meilleures conditions. • Type SN2 : Dans ce cas le nucléophile approche du côté opposé au groupe partant. Le groupe Tosylate abrégé par 'Ts'. Le groupe triflate abrégé par 'Tf'. Les meilleurs solvants sont protiques car ils permettent de solvater l'ion halogène par liaisons hydrogènes. On a vu que le nucléophile est l'espèce entrante. pour les anglo-saxons). mais elles favorisent aussi l'élimination par rapport à la substitution. Dans un solvant non ionisant. c'est plan. En règle générale. Br H H2O OH OH + • Sur les systèmes vinyliques. Br NaNH2 NH3 Liq -33°C H3C H3C H3C NH2 + H3C NH2 • Allylique : Lors de ces réactions il se forme un carbocation qui va se réarranger grâce à la double liaison. on obtient. la réaction d'élimination (ou de substitution) avec en plus un produit issu de la réaction de substitution (ou d'élimination). et dans un solvant ionique c'est un mécanisme de type unimoléculaire qui est favorisé. donc réarrangement possible. A faibles concentrations en bases ou en l'absence de base. il n'y a pas de SN1 ni de SN2 possible. or un carbocation. Quand à la SN1 elle n'est elle aussi pas possible car elle nécessite le passage par un cation trop élevé en énergie. on remarque que la substitution de type SN2 n'est pas possible.Dérivés halogénés CH3 Cl H Nu Nu CH3 • Aromatique : On peut aussi faire des substitutions sur des cycles aromatiques. H H2C Br I H2C I H H2C Br H H2C C H Cas particulier : Dans ce cas la SN1 est impossible car elle impliquerait le passage par un carbocation pyramidal. • Type E1 : Passage par un carbocation. en fonction des conditions opératoires. On va donc obtenir un mélange de deux composés. avec une forte concentration en base forte les mécanismes bimoléculaires de type E2 prédominent par rapport au mécanisme SN2.lycos. la SN1 prédomine par rapport à la E1.html 55 . Eliminations Les réactions d'élimination et de substitution sont compétitives.fr/nico911/chorga. Cl Conclusion : sur ce dérivé halogéné. Ces espèces sont réactives et réagissent immédiatement avec le milieu. La SN2 n'est pas possible non plus car le substrat est trop encombré pour espérer une quelconque inversion de Walden. R X R' + B R X R' R R' Pour cette réaction deux mécanismes sont possibles : http://membres. Les bases fortes favorisent un mécanisme de type E2 par rapport à un mécanisme de type E1. avec formation d'arynes intermédiaires. Le meilleur exemple d'élimination selon un mécanisme E1cb est la dernière étape lors de la réaction de Knoevelagel. R X R' R X R' B R R' • Type E1cb : Passage par un carbanion. le proton en vert devient en position anti périplanaire par rapport au groupement partant. Cl Cl H Me A H B H H H Me H Cl H H Me H EtO Me D C 2. C'est-à-dire que la base vient arracher un proton en position anti périplanaire par rapport au groupe partant. http://membres. alors que dans le cas du chloré A il faut passer par la forme chaise inverse afin de trouver un proton en position anti périplanaire et dans ce cas on a le conformère D qui n'est pas favorisé pour des raisons d'interaction 1.Dérivés halogénés Mécanisme uni-moléculaire H O2N R OH MeO O2N R OH O2N R Ph O H Mécanisme non uni-moléculaire R OH EtO Ph O R OH Ph O R • Type E2 : Réaction concertée.3-diaxiale. L'alcène G étant formé majoritairement et ceci en conformité avec la règle de Zaïtsev. En effet. ni même le proton en vert. Le conformère B est le plus stable car c'est celui dans lequel les groupements les plus volumineux sont en position équatoriale. Il y a donc toujours un mélange d'alcènes. Sur ce conformère deux protons en rouge sont en position anti périplanaire par rapport au groupement partant. H R X R' B R X R' R R' Elimination sur les systèmes cycliques : On a vu que l'élimination E2 se fait selon un mécanisme anti. dans le conformère B.lycos. avec approche de la base en anti du groupement partant -X. Cependant. ni les protons en rouge.html 56 . Dans un cas cela conduira au composé G (75%) et dans l'autre cas au composé H (25%). Cl H H Me E H F Me G Me H Cl H Me EtO + Enfin. on constate que la réaction d'élimination sur le chloré E est 200 fois plus rapide que sur le chloré A et ceci simplement parce que dans le cas de E. Conclusion. ne sont en position anti périplanaire par rapport au groupement partant (l'atome de chlore). En revanche sur le conformère chaise inverse C. Ce qui veut dire que le proton arraché par la base doit se trouver dans le même plan que le groupe partant. Le chloré cyclohexanique A existe sous la forme de deux conformères chaise B et C. qui dit que l'on forme l'alcène le plus substitué.3-diaxiale. 1. Concernant le chloré cyclohexanique E la situation est quelque peu différente.fr/nico911/chorga. seul le conformère F est le plus stable (l'autre n'est pas représenté). Donc cette réaction d'élimination est très difficile. Le cas des cyclohexanes illustre bien cette élimination. donc l'élimination peut avoir lieu pour donner l'alcène D. la base peut venir au choix arracher l'un ou l'autre de ces deux protons. L'élimination ne peut donc pas avoir lieu directement. dans ce composé. Le problème c'est que l'équilibre entre les deux conformères B et C est déplacé en faveur du conformère B dans lequel il n'y a pas d'interactions 1. d'un point de vue expérimentale. le conformère F possède deux protons en position anti périplanaire. http://membres. on constate qu'il y a toujours une compétition entre la réaction de substitution et la réaction d'élimination. + E1 25% E1cb ou E2 75% EtOH / EtO100°C t CH3 CH3 Br t BuOH BuOK E1 30% + E1cb ou E2 70% • Exemple d'élimination régiosélective : Une élimination se fait en anti. lors d'une élimination par un alcoolate. Br-. Peut avoir lieu. Car dans chaque cas la force de la base n'est pas la même. en fonction du substrat halogéné et du nucléophile. Pour finir par une élimination en anti. En effet. qui va pouvoir se substituer au nucléofuge. de protoner des anions. encombré. Dans un cas on passe par un mécanisme E1 (formation d'un carbocation et donc la réaction répond à la règle de Zaïtsev). STOP Le tableau ci-dessous résume. CH3 TsCl HO H N CH3 NaI TsO H CH3 O CH3 t t BuOK BuOH CH3 H CH3 I H CH3 H CH3 Dans la première étape on transforme la fonction hydroxyle en groupe tosylate qui est un meilleur groupe partant. on a certes une base qui va permettre une élimination. (tertiaire) Halogénure E1 Pas de E1. mais surtout ils sont très ionisants ce qui convient bien à la réaction de SN1. le cyclohexanol. Le proton (en rouge) au pied du groupe méthyle n'est plus en anti du groupe partant. Les solvants protiques assistent le départ du nucléofuge par formation de pont hydrogène. alors que dans l'autre c'est plus un mécanisme de type E1cb ou E2. Ces solvants sont capables de former des liaisons hydrogène. Peut avoir lieu. Favorisée R2CH-X si on a un bon (secondaire) nucléophile Favorisée dans les Pas de SN2. NH3.html 57 . dans la seconde étape. Puis on fait. et autres alcools.Dérivés halogénés • Exemple : Selon les conditions opératoires. R3C-X solvants protiques. CN-. STOP Les solvants protiques sont des solvants tels que l'acide acétique. l'éthanol. (primaire) Nucléophiles : I-. le type de réaction qui va avoir lieu de façon privilégiée. Favorisée si on a une bonne base. Compétition entre SN2 et E2. pour cela il peut être nécessaire de faire quelques modifications sur la molécule avant de procéder à l'élimination proprement dite. Compétition entre SN2 et E2. car aurait un carbocation halogénure peu R-CH2-X primaire. RS-. SN1 SN2 Pas de SN1 car on Très favorisée. Or si on désire que l'élimination se fasse de façon régiosélective il faut contrôler la stéréochimie du groupe partant. Donc le mécanisme de l'élimination n'est pas le même. l'eau.fr/nico911/chorga. mais on a aussi un bon nucléophile. on a donc fait une élimination régiosélective. E2 Seulement si on utilise une base forte comme RO-. une SN2.lycos. En conclusion de tout cela. donc instable. Compétition entre Favorisée si on E1 et SN1 utilise une base forte. on observe une différence de proportion. Am. OH NaH TsO TsO OH OH OH TsO O O O OH O H 1.fr/nico911/chorga. on remarque que cette réaction de réduction est plus facile avec I > Br > Cl. Acta. OTs. 102. Soc. Par ailleurs. I. X Y C + C C + X Y X = OH.Dérivés halogénés Fragmentation de Grob Cette fragmentation de Grob est un cas particulier d'élimination. 594).lycos. J. Ni Raney pyridine CH3 CN http://membres. par rupture d'une liaison carbonecarbone via un mécanisme concerté (Grob Helv. X CN H2. Cl Y = O .html 58 . 6163). Br. NR2 • Concrètement : X X X Y Y Y Exemples en synthèse : (Pour d'autres exemples voir entre autre Schreiber et al. Chim.4-dibromobutane O H base O SH R S R R Dérivés dihalogénés Un dérivé dihalogéné possédant deux halogènes vicinaux (voisins) peut réagir avec du Magnésium ou du Zinc pour donner l'organométallique intermédiaire qui va se réarranger par une réaction d'élimination. 1980. 38. 1955. R Br Br 1eq (Zn ou Mg) ou 2eq (Li ou Na) R Br MgBr R Réduction des dérivés halogénés • La réduction par le nickel de Raney permet de faire une réduction chimiosélective entre un dérivé chloré et une fonction nitrile. Chem. Dérivés halogénés • Réduction par le Zinc : O Cl Zn° CH3CO2H O CH3 • Réduction par action d'un hydrure selon un mécanisme de type SN2 : Et Me Br H LiAlD4 ou NaBD4.lycos.fr/nico911/chorga. DMSO Me Et H D • Réduction radicalaire R H Bu3SnH AIBN 80°C R X SmI2 HMPT CH3OH R H • Réduction par action des métaux dissout R Cl Na / NH3liq R http://membres.html 59 . lycos.Dérivés halogénés http://membres.html 60 .fr/nico911/chorga. organopotassiques et bien d'autres encore.fr/nico911/chorga. le solvant de la réaction est la TMEDA (TétraMéthylEthylèneDiamine). le solvant de la réaction ne doit surtout pas contenir d'eau sinon le lithien ne pourra pas se former. Le lithium est piégé par la TMEDA. chargé négativement.lycos.Organométalliques Organométalliques Généralités Les organométalliques sont des molécules organiques sur lesquelles on a placé un métal. Donc le lithium peut se dissocier du groupe nBu. mais il existe bien d'autres organométalliques tels que les organozinciques. les entités de signes opposés vont s'attirer et l'on aura la formation du composé R-R'.html 61 . Lithiens Préparation des organolithiens : On prend au départ du lithium et un dérivé halogéné. Donc. Nous n'étudierons ici que le cas du lithium. la liaison R-Mg est ionique à δ δ R X + - 35%). et donc arrache plus facilement un hydrogène. L'anion est donc plus réactif. Le but de la TMEDA est de complexer le Lithium et donc de rendre l'anion plus "Nu". la base ainsi créée est plus réactive. du magnésium et du cuivre. il reste donc dans le milieu le groupe nBu. H + n-Bu Li TMEDA Li + n-Bu H Mécanisme : L'équation suivante résume se qui se passe. mais ce sont aussi de très bons nucléophiles : ils permettent alors de faire des réactions d'alkylation : O R H + R' Li R R' OLi H2O R R' OH http://membres. La liaison nBu-Li est ionique à 40% comme on l'a vu précédemment. Dans notre exemple. La liaison R-M est polarisée de la façon suivante : δ δ R M + (la liaison R-Li est ionique à 40%. Un dérivé halogéné est quand à lui polarisé de la façon suivante : . sans contre ion. Les composés organométalliques sont représentés sous la forme suivante : R-M (M est le métal). On remarque alors que la préparation d'un lithien ou d'un magnésien à partir d'un dérivé halogéné nécessite un changement de polarité du groupe R. Ils formeront donc un nouveau composé lithié capable de réagir sur un autre produit. N n-Bu Li N N Li N + n-Bu H N Li N + Nous venons d'illustrer les propriétés acido-basiques des organolithiens. R X + 2 Li Et2O 0°C Li X + R Li Les organolithiens peuvent réagir sur d'autres composés comportant notamment des H acides. . En effet.. . pour l'avoir appris. ou bien elle peut se faire d'elle même notamment lorsque que l'on fait un magnésien. R MgX + Br Et 2O R O t-Bu MgX 1. La question que l'on se pose est : "Pourquoi utiliser l'éther et non pas un autre solvant ?" Deux réponses à cela : • D'abord. Donc. il en résulte un équilibre dit "Equilibre de Schlenk" 2 R MgX R2Mg + MgX2 R2Mg. l'eau aurait comme action de détruire le magnésien. signe que l'éther qui se distille est anhydre). comme solvant anhydre. la liaison carbone magnésium est à la fois ionique et covalente. R X Et2O Mg° R MgX R' X R R' + MgX2 • Exemples : Les magnésiens sont des nucléophiles très réactifs et permettent de faire beaucoup de réactions. celui-ci ne suit plus l'équilibre de Schlenk. acides carboxyliques. qu'un magnésien est une espèce très réactive.MgX2 Donc si l'éther coordine le magnésien. • Ensuite. En conclusion. 2. On conserve donc dans le milieu le magnésien sous la forme RMgX..fr/nico911/chorga. on remarque que c'est le choix du solvant qui détermine la position de l'équilibre de Schlenk. En effet. l'éther coordine le magnésien le rendant ainsi plus stable. ou les cycles aromatiques pour la préparation du magnésien. Notons que certains magnésiens peuvent être fait dans la triéthylamine.lycos.html 62 .. par contre on la trouve en très faible proportion quand le THF est le solvant. • Mise en garde : Avant d'être des nucléophiles. amines. H2O t-Bu OH http://membres. C2H5 O C2H5 X R Mg O C2H5 C2H5 Application : ArMgX est la forme prédominante dans l'éther. ce qui explique qu'ils ne réagissent pas sur les composés possédant un H acide (alcools. par réaction acido-basique. Ceci dit. c'est-à-dire dans un solvant anhydre. et qu'il doit être généré et utilisé dans un milieu ne contenant pas d'eau. le solvant à utiliser ne doit pas contenir de protons acide qui serait susceptible de réagir avec le magnésien et donc de le détruire.). avec les composés allyliques. Ils peuvent arracher facilement STOP des protons. les magnésiens sont des bases.Organométalliques Magnésiens • Tout le monde sait. On peut donc provoquer la réaction exprès. les époxydes. on utilise de l'éther fraîchement distillé (éther + sodium + benzophénone = solution bleue. cette réaction n'est favorisée qu'en présence de sels métalliques tels que le Nickel.. O R OH + R' MgX R OMgX O + R' H • Synthèse de Würtz : Cette réaction se produit lorsqu'un magnésien est en contact avec un dérivé halogéné. . Acide – Eau Epoxydes Produit R-R' Réaction acido-basique. Nitriles 2. Acc.html 63 . R Li R MgX + D2O R D + Li OD XMg OD Caractère nucléophile des magnésiens (voir Chem.Organométalliques Cl Et2O Mg° MgCl • Les composés organométalliques tels que R-Li et R-MgX peuvent s'avérer très utile pour deutérer une molécule en effet D2O et H2O ont le même comportement vis-à-vis d'un organométallique. Rev. 1975. puisque tous les deux contiennent des protons acides. 272) R R SH S8 R H + H3C MgX H3C H I R3P + MgCl2 I2 PCl3 OEt OEt OEt O Et R O Et H3O+ R O H R MgX Br H SOCl2 O R S R O H2 lC C e M R CH2OMe R Tableau des réactions avec un réactif de Grignard (R-MgX) Réactif Dérivés halogénés (R'-X) Alcools Acides Carboxyliques Esters Amines Aldéhydes Cétones Eau Alcènes Alcynes disubstitués Alcynes vrais Dioxyde de carbone (CO2) Monoxyde de carbone (CO) 1.lycos. déprotonation Alcool tertiaire Réaction acido-basique Alcool secondaire Alcool tertiaire Alcane (R-H) Pas de réaction sur la triple liaison Pas de réaction sur la triple liaison Réaction acido-basique. 1974. 7.fr/nico911/chorga. déprotonation Acide carboxylique Aldéhyde Cétone Alcool http://membres. Chem. Res. 75. 521. déprotonation Réaction acido-basique. néanmoins en les transformant en organométalliques ils leur est alors possible de subir une réaction de couplage.Organométalliques Organocuprates Les organocuprates sont utilisés lorsque R-Li et R-MgX ne sont pas assez réactifs sur le substrat. 2 RLi + CuI R2CuLi En conclusion : des composés halogénés vinyliques sont non réactif en substitution nucléophile.fr/nico911/chorga. http://membres. C'est le cas notamment lorsque R est un vinyle.lycos. MgX + R' Li X R' CuLi 2 + R' X R' La préparation de ces dérivés se fait à partir de deux équivalents d'organométallique et d'un équivalent de iodure cuivreux.html 64 . ainsi que dans les éthers. Dans le cas de cette déprotonation il sera possible de faire une O-alkylation. En effet pour avoir H R ébullition. Les alcools primaires pour lesquels la fonction hydroxyle est reliée à un carbone ne comportant qu'une seule substitution. pourquoi ? Toute l'explication réside dans les liaisons hydrogène. il faut apporter l'énergie nécessaire pour que le composé passe de l'état liquide O R H R vers l'état gazeux. si la charge négative d'un ion phénolate est stabilisée (par résonance) alors le phénol correspondant est "acide". on fait un ion oxonium qui conduira à un carbocation qui pourra subir un réarrangement de façon à donner le carbocation le plus stable. R OH H H R O H R On note trois classes d'alcools. Enfin les alcools tertiaires où la fonction hydroxyle est fixée sur un carbone trisubstituée. O O O O O Liaisons hydrogènes Les alcools ont des points d'ébullitions plus élevés que les alcanes correspondants. c'est-à-dire qu'ils sont à la fois acide et base. OH R1 alcool primaire R1 R2 alcool secondaire OH R2 R3 alcool tertiaire R1 OH Propriétés des phénols Les phénols sont plus acides que les alcools. ces R liaisons n'existent pas et donc les points d'ébullitions sont moins élevés. Notons que dans les alcanes. Il est donc possible de substituer le noyau de façon à y introduire des groupements plus ou moins stabilisants et qui par conséquent rendront le phénol plus ou moins acide. ce qui est dû au noyau aromatique qui permet une délocalisation de la charge négative de l'anion phénolate. Mais dans le calcul de cette énergie il faut aussi compter l'énergie O O nécessaire à rompre les liaisons hydrogène : l'énergie d'une telle liaison est de 5 à H H 6 kcal/mol (beaucoup moins que pour une liaison O-H covalente dont l'énergie est de O 104 kcal/mol).Alcools et phénols Alcools et Phénols Propriétés des alcools Les alcools sont des composés amphotères. halogéno-alcanes. à noter que dans ce cas la base peut être NaH ou le LDA ou encore une autre base assez forte pour déprotoner notre alcool). ils peuvent être protonés par action d'un acide ou déprotonés par action d'une base.html 65 . En d'autres termes. En conclusion. R OH Base R O R' I R O R' Dans le cas de la protonation. Les alcools secondaires pour lesquels la fonction hydroxyle est reliée à un carbone comportant deux substitutions. http://membres. et donc d'obtenir un éther.fr/nico911/chorga. Ici les liaisons hydrogènes sont représentés en rouge. (Voir exemple ci-dessous.lycos. tels les cyclohexanes. Agent de bromation : PBr3. aidé par HOPBr2 qui est un excellent groupe partant : X R OH P X X H X R O P X X R R H O P X X + HOPX2 X Exemple de mécanisme d'action de SOCl2 : Cl R OH Cl O Cl R O S Cl R Cl SO2 S O R O O S Cl Cl H Exemple de chloration d'un alcool sur un centre asymétrique : Dans un cas on fait une SN2 classique avec inversion de configuration (attention à l'ordre de priorité pour la détermination de la configuration R ou S). Ici le nucléophile (c'est-à-dire le groupe entrant) est le groupe hydroxyle -OH.fr/nico911/chorga. Cl HO NaH O Cl O • Cycliques : Dans le cas de composés cycliques. SOCl2. Les agents d’halogénation sont : • Agents de chloration : PCl3. avec formation d'un époxyde.html 66 . Positions axiales Positions axiales .formé au cours de la première étape agit comme nucléophile. http://membres. Dans l'autre cas le solvant intervient dans la réaction et permet de faire une rétention de configuration. la situation est différente. Exemple de mécanisme d'halogénation par PX3 : C'est un mécanisme en deux étapes . l'ion X. -F).équatoriales Cl Base OH O HO H OH O Cl Base Halogénation des alcools L'halogénation permet de remplacer la fonction hydroxyle (-OH) par une fonction halogénée (-Cl.Alcools et phénols Halogéno-alcanes • Synthèse des alcools à partir d'un dérivé halogéné par substitution nucléophile. si les deux groupements sont en positions axiales le résultat ne sera pas le même que si l'un est en axiale et l'autre en équatoriale. le nucléofuge (c'est-à-dire le groupe qui part) est le brome. En effet. -I. POCl3. . -Br. dans la seconde étape.. PCl5.lycos.. Br R OH R OH • Linéaires : En faisant agir une base sur ce composé on fait une réaction d'élimination. car il faut prendre en compte la position relative des deux groupements. ∆ OH + H OH2 minoritaire majoritaire • Spiranes : Cas où le carbocation formé se réarrange. 250°C ou H2SO4. POCl3 C5H5N OH Majoritaire + Minoritaire OH POCl3 Cl C5H5N Déshydratation des alcools Un alcool peut facilement être déshydraté en présence d'acide (160°C ou AlCl3. ∆. Il y aura alors formation d'un carbocation (qui peut se réarranger) et on obtiendra alors un alcène : c'est une déshydratation intramoléculaire. On note qu'une déshydratation intermoléculaire nécessite des conditions plus douces. En présence de H+. Mais de tout façon. 400°C). 140°C) deux molécules d'alcool peuvent se déshydrater afin de former une fonction éther : on parle alors de déshydratation intermoléculaire.html 67 .lycos.Elimination : Lors de la chloration. il se forme en général HCl.Alcools et phénols R' R H R' Cl O O O O R SOCl2 R' R H R' OH SN2 Cl R H H • Chloration . le groupe phényle ayant une bonne aptitude à la migration. HO OH H OH OH O Cas du cyclohexane diol : Tout dépend de la position relative des deux groupements OH l'un par rapport à l'autre. http://membres. Dans certaines conditions (AlCl3. cette molécule est neutralisée par addition d'une base dans le milieu. on observe la migration de la chaîne alkyle. Puis il y a migration d'un hydrogène dans le cas du composé cis. l'ordre de migration des groupements est le suivant : -Ph > -R > -H. il faut retenir que dans tous les cas on forme le carbocation le plus stable. En général.fr/nico911/chorga. Mais le dérivé halogéné formé peut subir une élimination en présence de la base (C5H5N est la pyridine). alors que dans le cas du composé trans. H HO • Cas des diols : • Transposition pinacolique : le carbocation formé se réarrange de façon à être le plus stable possible. on forme l'ion oxonium. CrO3. H2SO4) en aldéhydes. seule l'étude plus précise du mécanisme peut nous montrer que l'oxydation est possible.fr/nico911/chorga. Il existe de nombreuses autres méthodes pour oxyder un alcool en aldéhyde (voir la réaction de Swern dans le chapitre sur les dérivés soufrés ou bien encore la réaction de Dess . Pyridine). Dans les mêmes conditions (Acétone.4) : O HO OH Oxydation des alcools et glycols • Les alcools primaires s'oxydent (Conditions de Jones : Acétone. CrO3.lycos. http://membres.Martin) R OH H [ Ox ] R O HO [ Ox ] R O Mécanisme d'oxydation au chrome : O OH R CrO3 OH Cr O O H H2O R H H O H R H R OH O + Cr O OH OH CrO3 OH R O H O Cr O O R + H2O + H OH H2O OH O + H2O + H O + Cr O OH R cétone. H2SO4). OH H2SO4 OH • Glycols (1.Alcools et phénols Trans H OH OH H H2SO4 O Cis H OH H H2SO4 O H OH • Diols linéaires : Dans ce cas il ne peut pas y avoir formation d'un allène. car ça coûte trop cher en énergie de former un allène.html 68 . Pour éviter de former l'acide carboxylique. On forme donc un diène conjugué. on utilise des conditions opératoires plus douces (Réactif de Collins : CrO3. les alcools secondaires s'oxydent en fonction R1 OH R2 R2 [ Ox ] R1 O Les alcools tertiaires ne s'oxydent pas. Néanmoins dans le cas suivant il y a oxydation car on a un alcool allylique. puis facilement ils s'oxydent en acides carboxyliques. L'utilisation d'autres agents s'avère moins efficace. Ces expériences sont réalisées dans les mêmes conditions que précédemment. OH CrO3 O O D'autres techniques permettent d'oxyder les composés phénoliques : ces techniques sont décrites par Pelter et Elgender Tetrahedron Lett.html 69 . rt 100% • Oxydations des phénols substitués : Voici le résultat obtenu sur plusieurs aromatiques monohydroxylés. R3. C'est-à-dire que la liaison entre les deux fonctions alcools est coupée et il se forme deux composés carbonylés (aldéhyde et/ou cétone.lycos. 28. Le mécanisme de cette oxydation reste encore inconnu. R OH MnO2 ou Cu 350°C R H O L'oxydation des alcools vicinaux par le periodate de sodium (ou l'acide periodique) a pour but de faire une coupure oxydante. R1 R2 R3 R4 KMnO4 R2 R1 R3 R4 OH HIO4 R1 O R2 O R4 R3 HO Réactions particulières aux phénols • Oxydation : formation de la parabenzoquinone. http://membres. PhI(OAc)2 MeOH.fr/nico911/chorga. PhI(OH)OTs) et seul PhI(OAc)2 semble montré une réelle efficacité dans tous les cas. Ph2S/NCS. R2. • Oxydation des hydroxyphénols substitués : Plusieurs agent d'oxydation ont été étudiés (Me2S/NCS.Alcools et phénols O OH K CrO 2 4 H2SO4 O Cr O O O Cr O OH O OH L'oxydation des alcools allyliques requiert des conditions plus douces. 1988. 677. R4). rt 91% O t-Bu O t-Bu HO OH HO OH PhI(OAc)2 MeOH. et il est plus facile de s'arrêter à l'aldéhyde. tout dépend de la nature des groupements R1. rt 94% OH O O t-Bu OH t-Bu O O PhI(OAc)2 MeOH. 126-127) OAc OH PhI(OAc)2 O I Ph ROH O O O OCH3 OCH3 O paraquinone orthoquinone De la même façon. les méthoxyphénols peuvent être oxyder par le nitrate d'ammonium et de cérium (CAN) pour former une paraquinone. par le CAN.Alcools et phénols Me R OH PhI(OAc)2 MeOH. BnO R R R R R = t-Bu.fr/nico911/chorga. CeIV N OMe O O + N H + H http://membres. Me OH MeO R O R Bn MeO OH MeO Bn O mécanisme : (voir Synthesis 1989. MeO. rt CH3CN/H2O O O OMe O Le mécanisme de cette réaction est un mécanisme rédox : CeIV + eCeIII . O OMe CAN. d'un groupement PMB sur l'azote.html 70 . rt R MeO O Me OH MeO Me Me MeO O R = Bn.lycos.eH2O MeOH2 MeOH2 H2O MeO OMe MeO O Me MeO O Me O O Me O O L'équation bilan s'écrit : MeO OMe + 2 CeIV + 2 H2O 2 CeIII + 2 H + 2 MeOH + O O Le même mécanisme est appliqué dans le cas de la déprotection.e. Pour cela on utilise le DMF (DiMéthylFormamide).lycos. Cette voie de synthèse permet quant à elle de préparer base OH + Me I O Me convenablement. l'éther désiré. R O R HX R O R H R OH + R I • Réarrangement de Claisen : C'est une sigmatropie. OH H2C N N OCH3 N2 Ether oxydes • Ethers α-halogénés : Dans notre cas il y a formation d'un éther propargylique.fr/nico911/chorga. Cas particulier des composés gem-dihalogénés : X 2 R1 OH + X R2 base R1 O R2 R1 O • Rupture de la liaisons C-O dans les éthers : la réaction marche mieux lorsqu'on utilise HI > HBr > HCl. le mécanisme de cette réaction est un mécanisme SN2. c'est-à-dire la migration d'une liaison σ le long d'un système π. qui permet de former l'acide salicylique. En générale.html 71 .Alcools et phénols • Réaction de Vilsmeier Haack. R OH + R' X base R O R' Ainsi pour préparer l'éther suivant tBuOMe il existe deux méthodes de synthèse : base Cette voie de synthèse donne de mauvais rendements et I + Me OH O Me seul le produit d'élimination est obtenu. avec un meilleur rendement que la réaction de Reimer Tiemann. OH DMF POCl3 OH O OH • Méthylation : Formation de l'anisol. avec un bon rendement. Formation de l'intermédiaire A qui est le plus stable sous la forme énol car de cette façon on retrouve un caractère aromatique. R O Cl R' MgBr R' CH2OR • Synthèse de Williamson : Cette synthèse permet de préparer des éthers oxydes par des réactions de substitutions nucléophiles. O ∆ A O OH Epoxydes-Oxiranes Les époxydes sont fragiles et peuvent facilement être ouverts par un nucléophile : Nu Nu O O http://membres. Malheureusement cette époxydation n'était pas stéréosélective. d'époxyder la double liaison éthylénique de façon stéréosélective. l'oxygène est protoné et donc le carbone le plus substitué devient le plus riche en électrons donc le plus apte à recevoir l'attaque d'un nucléophile. Chem. qui se réarrange de façon à être le plus stable possible : H O CH3 CH3 H O CH3 CH3 CH3OH HO OCH3 CH3 CH3 ATTENTION : Ici la stéréochimie n'est mise que pour préciser les positions des groupes dans l'espace car dans notre exemple il n'y a pas de centre stéréogène (carbone asymétrique). En fait. Pour l'époxydation de Sharpless.fr/nico911/chorga. on prend l'alcool allylique que l'on écrit sous la forme représentée ci-dessous (Il est important de noter que si l'alcool allylique n'est pas représenté sous cette forme.html 72 . 5974.lycos. avec formation d'un carbocation.Alcools et phénols L'ouverture est aussi possible en milieu acide. Am. le nucléophile attaque sur le carbone le moins encombré O OH CH3OH OCH3 OCH3 O CH3O CH3OH En revanche en milieu acide. pour l'ouverture des époxydes on a : site d'attaque nucléophile sous condition basique O site d'attaque nucléophile sous condition acide Lorsqu'un nucléophile attaque un époxyde non protoné la réaction qui est lieu est une pure SN2. alors la méthode que nous allons décrire ici ne donnera pas la bonne configuration pour les centres stéréogènes de l'époxyde ainsi formé) : J.. http://membres. En résumé. sur un alcool allylique. OH H O O CH3OH O H CH3 H O CH3 OH H liaison déja preque rompue avant que le nucléphile n'arrive Epoxydation de Sharpless L'époxydation de Sharpless permet. 1980. Nous avons déjà vu (voir le chapitre sur les alcènes) qu'il était possible de faire des époxydations sur une insaturation. il y a passage par un carbocation (voir plus haut). l'époxyde ainsi formé pouvant être ouvert en anti par action d'une base ou d'un acide. Soc. C'est une réaction comparable à une SN1. lycos. il est possible d'oxyder des alcools primaires en aldéhydes. que pour cette époxydation de Sharpless. et à température ambiante. mais aussi des alcools secondaires en cétones. dans ce cas on utilise un tartrate le DET (DiEthylTartrate) ou le DIPT (DiIsoPropylTartrate). par exemple). Ti(OiPr)4 CH2Cl2. S)-tartrare R2 R1 t R2 R1 R3 O H O R3 H O BuOOH. Alors bien sûr.5 . en quelques heures. des oxydants qui font le même travail. pas de gène stérique. la réaction se fait très vite. Néanmoins.html 73 . il est nécessaire d'utiliser un inducteur chiral.Alcools et phénols Face Si D-(-)-(S. Le mécanisme de la réaction est quant à lui peu http://membres. à l'ambiante.2h O O O R La réaction se fait à température ambiante après addition de 1 équivalent de réactif de DessMartin. Dans ce cas. C'est-à-dire qu'à partir d'un mélange racémique on peut faire une séparation. R1 H H H O R2 R1 H R2H O H Face Ré Face Ré Dans ce cas. il y a une gène stérique entre le groupement R2 et le groupement entrant. décrit au début des années 80. et de l'autre il n'y aura pas de réaction à cause de la gène stérique. Il est cependant à noter que selon l'état du réactif (à préparer soi-même à partir de l'acide ortho iodobenzoïque) il peut être nécessaire de mettre plus d'un équivalent. il se forme l'époxyde. non odorant (contrairement aux oxydations de type Swern). de s'utiliser même sur des substrats fragiles (époxyde en α de l'alcool. CO2Et OH HO CO2Et DET HO CO2iPr DIPT CO2iPr OH Cette méthode d'époxydation présente un très grand intérêt car elle permet de faire de la résolution cinétique. -20°C R2 Face Ré L-(+)-(R. y en à plein. R)-tartrare R1 R3 O H O On note donc. D'un côté un des deux alcools allyliques va réagir de façon à former l'époxyde. Oxydation par le réactif de Dess – Martin Grâce au réactif de messieurs Dess et Martin. Mais celui ci possèdent l'avantage d'être très efficace. OH R AcO OAc OAc CH2Cl2 I rt.fr/nico911/chorga. Il ne peut pas se former l'époxyde. 0. par couplage d'aryltriflates avec des organocuprates. Soc. Réactions spécifiques aux phénols • Synthèse d'arènes depuis des phénols. 48.lycos. 1991. 0°C 85% O O O Me Le radical R introduit (dans notre cas un méthyle) peut être aussi : nBu. Vinyl. (Tf = SO2CF3). Am. Chem. http://membres. AcO OAc OAc I O O AcO OAc O I O O R + AcOH OAc I O O + AcOH + R O OH R Références bibliographiques : Préparation du réactif de Dess . Préparation et mécanisme d'action du réaction de Dess . O O O OTf Me2CuLi THF..Martin : J.Alcools et phénols connu mais on pense qu'il se rapproche de celui présenté ci-dessous. 2723. Chem. Ph et dépend du cuprate utilisé. 1983.html 74 . Org.Martin : J. MeI est ajouté pour augmenter le réactivité de la réaction. Mac Murry et al. sBu. tBu.. 72777287. Tetrahedron Lett.fr/nico911/chorga. 1983. 113. -78°C puis MeI. 24. 4155-4156. lycos. Celui-ci est fortement déplacé dans le sens de la formation de la cétone. http://membres. Comme les dérivés halogénés. c'est-à-dire la forme sur laquelle la charge négative est présente sur l'atome d'oxygène (c'est-à-dire l'atome le plus électronégatif) et non l'atome de carbone. • Forme tautomère : équilibre céto-énolique Les cétones existent sous deux formes : la forme cétone et la forme énol. on note un équilibre entre ces deux formes c'est l'équilibre céto-énolique. B : Attaque de nucléophile. la forme B est la forme privilégiée. les dérivés carbonylés possèdent un moment dipolaire. représenté ci-dessous : δ + δ O - Pour les aldéhydes.3-dicarbonylés. équilibre déplacé dans le sens de la forme cétone exception O OH O OH cétone énol gain d'énergie due à l'aromaticité Pour les dérivés 1.html 75 .Aldéhydes et cétones Aldéhydes et Cétones Généralités Sous le nom de dérivés carbonylés sont regroupés les aldéhydes et les cétones. On peut d'ailleurs vérifier l'absence de forme énol par étude IR (absence de bande O-H). C : Attaque d'une base. un des deux carbonyles est sous forme énol et l'on observe une liaison hydrogène entre cette forme énol et l'autre carbonyle. H De même pour les cétones on a : Attaque électrophile C O + H C OH Attaque nucléophile HO C O + OH C O Lorsque l'on déprotone en α d'un carbonyle. on note trois types d'attaques possibles dues à la fonction carbonyle : A B O H C A : Attaque d'électrophile. il existe deux façons de représenter l'anion formé : O R1 R2 base R1 A O R2 ou R1 O R2 R3 X R1 R3 B O R2 De ces deux façons possibles de représenter l'anion. celle d'un magnésien par exemple.fr/nico911/chorga. est facile. car sinon on va directement oxyder en acide carboxylique). et le PDC (pyridinium dichromate) dans le DCM. qui peuvent ensuite être facilement oxydé en acide carboxylique.lycos. Ainsi tous les groupes attracteurs d'électrons (par effets mésomères. l'utilisation du réactif de Jones. Pour oxyder on peut utiliser le PCC. Il est alors nécessaire d'utiliser des méthodes d'oxydation qui permettent de s'arrêter à l'aldéhyde (Ne pas utiliser le réactif de Jones Na2Cr2O7/H2SO4/acétone.] R O PCC N H [Ox. ou inductif attracteur) rendront le carbone encore plus électrophile et donc plus réactif. nécessite que le composé à oxyder ne contienne pas de fonction sensible en milieu acide. http://membres.html 76 . Le réactif de Collins (CrO3. Pour éviter la suroxydation il faut éviter la présence d'eau. de même que le PCC (pyridinium chlorochromate) dans le DCM. Alors que les groupements électrodonneurs le rendront moins électropositif et donc moins réactif vis-à-vis d'un nucléophile.] R OH O N H OH R Cl CrO3 o Les alcools secondaires sont oxydés en cétones. pyridine) permet l'oxydation en aldéhyde. O Cl3C H Le plus réactif H H O H3C H O H3C CH3 Le moins réactif Stabiliser par deux effets inductifs donneur O Cl Cl Cl Oδ - δ+ H Formation des dérivés carbonylés • Par oxydation des alcools : o les alcools primaires sont oxydés en aldéhydes. sans suroxydation possible.fr/nico911/chorga. PDC Cr2O722 [Ox. Attention. Plus le carbone du carbonyle est électropositif et plus l'attaque d'un nucléophile.Aldéhydes et cétones liaison hydrogène H O O O O enol conjugué avec le carbonyle • Ordre de réactivité : Etude la réactivité des dérivés carbonylés vis-à-vis de l'attaque d'un nucléophile. sur ce carbone. • Par coupure oxydante de la double liaison.html 77 . et régénéré par NaIO4. • Hydratation des alcynes: Par hydratation des alcynes vrais. Hg2+ R1 HO R2 R1 CH3 O R1 O R2 R1 R2 http://membres. R H.fr/nico911/chorga. pour éviter l'oxydation de l'aldéhyde en acide carboxylique. R1 H H3O+.lycos. OsO4. ou disubstitués il est possible d'obtenir des cétones uniquement (sauf dans le cas de l'éthyne qui donne l'éthanal) . R HO OH O + O H.Aldéhydes et cétones OH R1 R2 OH OH Cr2O72+ H2O O Cr O O H O O Cr O R1 H R2 O R1 R2 Na2Cr2O7 H2SO4. R • Par réduction des dérivés d'acides carboxyliques O R Cl NaBH4 O R H O R N + R1 MgX R R1 Pour plus de détails sur cette dernière réaction voir la cours sur les acides carboxyliques. acétone R1 O R2 O Cr OH O H R1 + O CrIII HO Cr OH O R2 o Les alcools tertiaires ne sont pas oxydables. DMS). Hg2+ R1 HO H3O+. R Soit on utilise une méthode qui permet de couper une double liaison via un diol par action de tétraoxyde d'osmium en quantité catalytique. R H. O3. deux approches sont possibles : Soit on fait une coupure oxydante à partir d'un alcène par action de l'ozone et à ce moment la il est nécessaire d'utiliser un réducteur dans le milieu (Zn°. DCM -78°C Zn ou DMS O + O H. NaIO4 H. mais peut aussi être le plus électronégatif. c'est-à-dire lorsque le nucléophile arrive du côté du moyen. permet de définir la stéréosélectivité de l'attaque d'un nucléophile sur un dérivé carbonylé. on forme toujours un peu de produit dit 'anti-Cram'. Ni Raney H H H Mécanisme de la protection : HS R1 O R2 R1 O R2 H H R1 OH R2 HS R1 R2 SH S OH H R1 R2 SH S OH2 R1 R2 SH S + H2O H + R1 R2 S S R1 R2 S S H Cette réaction est intéressante car on constate que dans le mécanisme H+ permet de générer un ion oxonium ce qui entraîne une perte d'eau.fr/nico911/chorga. Le résultat reste le même. Dans ce modèle. Ce produit 'anti Cram' peut être très faible dans le cas d'un groupement R très encombré (R = tBu par exemple). ou hémiacétal. Une fois la fonction carbonyle protégée.Aldéhydes et cétones Protection des dérivés carbonylés Un composé carbonylé peut être protégé en fonction acétal. que pour le modèle de Cram. puis le thioacétal est réduit en alcane. ou bien d'autres encore. Exemple de protection : La fonction carbonyle est protégée en thioacétal. Cette technique permet donc de passer d'un carbonyle à un alcane. De façon générale. SH SH S S O H2. (Pour plus d'informations. voir le chapitre sur les protections). http://membres. le petit est proche de R pour minimiser la gène stérique.lycos. on remarque que lorsque l'on protège un carbonyle par un diol. n'est pas forcément le plus gros en terme de taille. R1 O + R2 HO HO H R1 O + R2 O H2O Réactivité des dérivés carbonylés On ne discutera pas ici des résultats obtenus à l'aide d'un modèle chélaté. Pour cela il existe deux modèles. de même que le modèle de Felkin. c'est ce que l'on appelle l'angle de Burgi-Dunitz. On va étudier l'attaque d'un nucléophile sur un dérivé carbonylé. Bien sûr. puis il suffira de déprotéger la fonction carbonyle.html 78 . O Moyen Gros R Petit Nu R Petit Nu OH Gros Moyen • • Modèle de Felkin (Modèle basé sur le calcul) L'approche du nucléophile. on peut faire certaines réactions c'est-à-dire des réactions qui ne vont pas détruire la protection. se fait par un angle de 109° avec le carbonyle. Modèle de Cram (Modèle empirique) Le modèle de Cram. Le groupement Gros. les deux oxygènes de l'acétal (ou de l'hémiacétal) formé proviennent du diol. Le groupement gros est le plus éloigné. les deux nécessitent de représenter le carbonylé suivant la méthodologie décrite par Newman. Ainsi un groupe CF3 pourra être mis à la place d'un groupe plus volumineux. et le nucléophile arrive du côté du groupe petit. H2O OH R1 R2 H. • Addition d'un alcynure : l'addition est seulement possible à partir d'un alcyne vrai. O H2 N R APTS -H2O R N N R R O H H2N R H N H N R mécanisme : O R1 R2 + R3 NH2 H H O N R 3 R1 R2 H HO N R 3 R1 R2 H H H 2O N R 3 R1 R2 H 2O carbinol N R1 R3 R2 H H N R3 R2 R1 ion iminium • Amines II : formation d'une énamine (la encore attention à la stéréochimie de la double liaison Z 79 http://membres. à partir d'un aldéhyde on obtient un alcool secondaire. Formation des bases de Schiff.lycos. et à partir d'une cétone on obtient un alcool tertiaire. La réaction se fait avec catalyse acide et en enlevant l'eau du milieu. R + R2 MgX OMgX R1 R2 H. R H+.Aldéhydes et cétones R Petit Gros O Moyen OH Nu Moyen Gros R Petit Nu • Addition nucléophile : • Addition du réactif de Grignard : O R1 H.fr/nico911/chorga. R STOP En conclusion : à partir du méthanal on obtient un alcool primaire. C'est le même type de réaction que dans le cas de l'action d'un organomagnésien. O n-Bu NaNH2 n-Bu R1 R2 OH R1 R2 n-Bu • Réaction avec les amines : • Amines I : formation d'une imine (attention à la stéréochimie de l'imine Z ou E).html . pour cela on utilise le réactif de Wittig (Ph3P=R). R1 O + Ph3P CH2 R2 R2 R1 CH2 + Ph3P O http://membres. La première étape de la réaction permet de former une hydrazone. R1 O R2 NH2NH2 R1 N NH2 R2 Base R1 N NH R2 R2 R1 N NH H2O R1 N NH R2 OH R1 R2 H H R1 N N R2 • Réaction de Wittig : Cette réaction permet de transformer un dérivé carbonylé en un alcène.lycos. NH4Cl NH4OH R CO2Et • Réaction de Wolf Kishner : La réaction suivante permet de passer d'un dérivé carbonylé.N-disubstitué. O HN N O H HN H N Même mécanisme que précédemment mais ici il y a un équilibre entre la forme iminium et l'énamine.html 80 . à l'alcane. H N N • • Amines III : Pas de réactions possible. H3O+ ∆ R1 O + R2 C N H R1 R2 OH2 C N NH3 R1 R2 NH3 C N R1 R2 NH2 CO2H • Réaction de Réformatski : La première étape de la réaction consiste à former un organozincique (une sorte d'organomagnésien). cette dernière étant prédominante.fr/nico911/chorga. Br R CO2Et Zn° R ZnBr CO2Et 1. Les organozinciques sont en générale moins réactifs que leurs homologues organomagnésiens et lithiens. La préparation de cet organozincique demande d'utiliser du zinc activé. La réaction peut être faite à partir de HCN+NH3 ou bien NaCN+NH4Cl. Pour de plus amples informations sur la réaction de Wittig voir le chapitre sur les organophosphorés. Réaction de Strecker : Cette réaction permet de former un α-aminoacide à partir d'un dérivé carbonylé. Les sels d'amines primaire RNH3+ et d'amines secondaires R2NH+ peuvent être utilisé à la place de NH4+ ainsi on obtiendra des produits N-substitué ou N.Aldéhydes et cétones ou E). HO O 2. La base employée peut être : (KOH / HOCH2CH2OCH2CH2OH) ou (tBuOK / DMSO / H2O). Alors que la réaction marche bien dans le cas des aldéhydes. Tetrahedron 1993. Dans le cas d'un groupe R aliphatique alors les rendments chutent par utiisation d'un aliphatique encombré. R1 O R2 NH2OH H2SO4 ou SOCl2 ou PCl5 R1 N R2 OH2 R2 H2O N R2 R1 H2O N R2 R1 H O N H R1 O N R2 R1 H • Réaction de Baylis-Hillman : Cette réaction permet d'additionner des esters acryliques sur les carbonyles. Mécanisme : http://membres. SO2R.sur une cétone. E. La réaction de Baylis-Hillman c'est très vite étendue à d'autres groupements électroattracteurs que la fonction ester. Engl. L. 6931. Bibliographie : Langer.html 81 . alors si l'aromatique possède en ortho et para des groupes attracteurs d'électrons alors la réactivité est diminuée. van Rozendaal et al. Chem.Aldéhydes et cétones • Action du diazométhane : Permet d'insérer un -CH2. où l'on peut agrandir le cycle d'un carbone. CONR2. P. Int. Angew.fr/nico911/chorga. pour l'ester acrylique. Dans notre exemple. La migration du groupe R se fait avec rétention de stéréochimie. qui migre lui-même plus facilement qu'un groupement primaire. Fort et al. Par ailleurs. Tetrahedron 1992. on va considérer que R2 est plus riche en électrons que R1. R1 O + R2 H2C N N R1 R2 O CH2 N N R1 O C H2 R2 • Action de l'hydroxylamine (NH2OH): • permet de transformer une fonction cétone en amine : R1 O R2 NH2OH R1 N R2 OH + R2 R1 N OH LiAlH4 R1 NH2 R2 • permet de transformer une fonction aldéhyde en nitrile : R1 O H NH2OH R1 N H OH Ac2O R1 N H OAc N R1 C N • Transposition de Beckmann : Cette réaction se fait avec rétention de stéréochimie et migration du groupe en trans. CN. 3049. cette réaction est particulièrement intéressante dans le cas de cétones cycliques. concernant les cétones cette réaction nécessite des conditions particulières telles que des hautes pressions : H O OR + Ar O N N OH Ar O OR H La réaction marche mieux pour les aldéhydes aromatiques. 6371.. Ed. Ainsi on note des réactions avec les groupements COR. cependant dans le cas de certains aldéhydes aliphatiques et dans des conditions pousser (long temps de réaction) on observe aussi cette réaction avec les aldéhydes aliphatiques. 39.lycos. donc un groupe tertiaire doit migrer plus facilement qu'un secondaire. 2000. 49. 48. Le groupement qui migre est celui qui est le plus riche en électrons. si R est un aromatique. M. La même réaction peut avoir lieu sur les cycles. Org.Aldéhydes et cétones O H OR + O N N N N Ar O H N Ar O OR N O OR OH Ar CO2R N N O Ar CO2R + N N H Version Asymétrique : S. pour induire la pureté optique (Leahy et al J. 23. E. 119. http://membres. Synth. 25. Soc. H2O R1 R2 R3 Mécanisme de la réaction : La première étape consiste à former l'hydrazone à partir du carbonylé. Les exemples suivants décrivent la version asymétrique de la réaction de Baylis-Hillman : • Dans le cas où l'aldéhyde est remplacé par une imine possédant un sulfoxyde optiquement actif (Shi et al. quand au second il déprotone en α de l’hydrazine. R1 R2 R3 O 1. 1215. 1993. 2BuLi 3.fr/nico911/chorga.. Am. React. Tetrahedron: Asymmetry 2002. 1995). 13. c'est l'oléfine la moins substituée qui est majoritairement formée. Lors de cette réaction. 23. 4317) O O N SO2 R Me Et i-Pr Ph Rdt. 1997. 405 et Tetrahedron Lett. O O + Ph H N O S CH3 Toluène PhPMe2 72% O HN S Ph CH3 ed = 82% • Un autre exemple exploite un sultame comme source de chiralité. (%) 85 98 33 0 + R O H DABCO CH2Cl2 R ee (%) >99 >99 >99 O O R CSA MeOH MeO2C R OH • Réaction de Shapiro : Shapiro et al. Cette réaction permet de transformer une cétone ou un aldéhyde en oléfine. Commun. Chem. 1811. A noter que pour cette réaction on utilise deux équivalents de nBuLi qui peuvent aussi être deux équivalents de LDA.lycos. 1976. Drewes et al. Le premier équivalent déprotone l’hydrazine (NH).html 82 . H2NNHTos 2. 1975. O OH Mécanisme : O + H 2C H OH CH2 H C H Br O + CBr3 OH CBr3 OH + CBr3 O Br Br O + OH CH Br O Br2C H + OH O O O O H O Br Br O HCBr3 • Test caractéristique des aldéhydes : L'utilisation de la liqueur de Fehling (CuSO2 + NH3) permet de caractériser une fonction aldéhyde lorsque la solution vire du bleu au rouge.4-dinitrophénylhydrazine (aussi appelé 2. NaOH. celui-ci pouvant réagir avec des électrophiles : R1 R2 R3 CO2H CO2 R1 R2 R3 Li DMF H3C N H3C H O R1 R2 H R3 O Tests caractéristiques des dérivés carbonylés • Test caractéristique des cétones méthylés : ce test est réalisé en présence d'iode ou de brome. neutralisation. celui-ci étant caractéristique d'un carbonyle précis.lycos. http://membres. et bien sûr la réaction s'effectue à basse température. Lorsque l'on réalise la réaction à basse température en utilisant la TétraMéthylEthylèneDiamine (TMEDA) comme solvant.fr/nico911/chorga.4dinitrophénylhydrazones qui précipite dans un mélange alcool / eau et donne un solide cristallin orage rouge dont il est possible de prendre le point de fusion.Aldéhydes et cétones R1 R2 R3 O H2NNHTos R1 R2 R3 2 BuLi R1 R2 R3 N NH Tos R1 R2 R3 N NLi N2 R1 R2 R3 H R1 R2 R3 Li N NHTos H2 O Les solvants de choix pour cette réaction sont l'heptane et l'éther. O CH3 1. il est possible d'isoler le vinyllithien.html 83 .4DNP) est un test qui s'applique aussi bien aux aldéhydes qu'aux cétones et fournit les 2. O R H + 2 Cu2+ + 5 OH R O liqueur de Fehling O + Cu2O + 5 H2O • Test caractéristique des carbonylés : Le test à la 2. Br2 2. Il faudra alors des conditions poussées. en utilisant du calcium dans l'ammoniaque liquide on obtient l'alcool en position endo alors qu'en utilisant du lithium. Il est plus facile de réduire la double liaison C=C que la C=O par H2 catalytique.Aldéhydes et cétones HN O + NO2 NH2 NO2 CH3OH / HCl N H N NO2 + NO2 Tf = 117°C H2 O Réduction et Oxydation des carbonylés • Hydrure double : Dans un premier temps. puis ensuite quelque soit l'hydrure. on utilise un hydrure que l'on peut noter H-. Li NH3 Liq OH O OH Ca NH3 Liq • Réaction de Darzens : Cette réaction permet de transformer une cétone en un aldéhyde contenant un carbone en plus. Selon la pression on hydrogéné partiellement ou pas des cétones α. R1 O R2 H2. avec formation d'un diol. Ainsi dans l'exemple suivant. en revanche les aldéhydes sont facilement oxydable en acide carboxylique. PtO2 O • Oxydation : Pas d'oxydation possible des cétones. on obtient l'alcool en position exo. mais il est intéressant de noter que suivant le métal utilisé le résultat obtenu n'est pas le même. on forme un ester glycidique qui va réagir avec la soude pour donner l'aldéhyde R1 O R2 ClCH2CO2Et NaOH / H2O ∆ R1 R2 O H http://membres. par KMnO4. O + O Mg / NH3 HO OH • Réduction d'un système cyclique ponté : On sait que les métaux dissous peuvent réduire les fonctions carbonyles.β-instaurées. Ni Raney R1 OH R2 O H2 (1atm) rt. CrO3.lycos. R1 O R2 H R1 O HO R1 O • Réduction par les métaux : C’est une réaction de duplication.html 84 . on utilise de l'eau de façon à faire une hydrolyse et donc à récupérer un substrat neutre.fr/nico911/chorga. R1 O R2 LiAlH4 ou NaBH4 R1 OH R2 • Réduction catalytique : Réduction au Ni Raney sous atmosphère d'hydrogène. Dans un premier temps. html 85 . c'est donc l'énolate de l'aldéhyde qui réagira sur le carbonyle de la cétone O NaOH H "facile" à former O H H3C O NaOH R1 O R1 http://membres. la réaction de Baeyer Villiger est plus rapide que la réaction d'époxydation de la double liaison.lycos. Les aldéhydes sont plus réactifs que les cétones et la forme énol de l'aldéhyde (énolate) est donc plus facile à faire que celle de la cétone. Dans le cas d'une réaction entre un aldéhyde et une cétone.Aldéhydes et cétones Mécanisme de la réaction : R1 O Cl CO2Et B Cl CO2Et R2 O R1 R2 CO2Et Cl R1 R2 O CO2Et NaOH / H2O R1 R2 O H H2O R1 R2 O H CO2 R1 O R2 O O • Oxydation de Baeyer Villiger : Cette réaction forme un ester et c'est le groupement le plus riche en électrons qui migre (tertiaire > cyclohexyle > secondaire > phényle > primaire > méthyle). Cependant dans le cas particulier de double liaison activé on peut avoir époxydation sans Baeyer Villiger (cas non traité dans ce chapitre).crotonisation est une réaction d'autocondensation qui permet le formation d'une liaison carbone-carbone. R1 O R2 mCPBA CH2Cl2 O R1 O R2 Mécanisme de la réaction : O R1 R2 + O O Cl O H H O R1 O R2 O O Cl R1 O O R2 + Cl O OH De façon générale. Pour éviter la Baeyer Villiger il est possible de protéger la cétone sous forme d'acétal puis d'epoxyder. O mCPBA (1eq) O O OH mCPBA (1eq) O O H /H2O O O O mCPBA O OH APTS O Alkylation La réaction d'aldolisation .fr/nico911/chorga. et de déptroger. elle se fait entre une cétone conjuguée (α. R1 O R2 R3 R4 R5 O R6 R7 R2 R3 R6 R1 O R4 R5 O R7 • Annélation de Robinson : L'annélation de Robinson est une variante de la réaction de Michael qui permet ici de former un cycle.. on observe une β-élimination. et un énolate thermodynamique : O base énolate thermodynamique O base énolate cinétique O • Milieu basique : au cours de la réaction. On note cependant qu'en milieu acide les aldolisations sont plus facile avec les cétones. si R1 = H). O R3 H + R2 R1 O R1 H O R1 O R1 O H R3 OH R2 H R3 OH2 R2 R3 R2 • Addition de Michael : L'addition de Michael est une réaction très important. alors que l'aldolisation est plus facile en milieu basique sur les aldéhydes. En revanche. en milieu basique. O R1 R2 O R R1 R2 O R O R R1 R2 O R1 O R2 R R1 R2 R O O B • Alkylation régiosélective en α d'un carbonyle : • Alkylation régiosélective du côté le moins encombré : c'est l'alkylation la plus simple à réaliser http://membres. Su les cétones.html 86 . le composé final est le produit de crotonisation.lycos. si on utilise une base forte O H3C H + H2C H O O O H OH O H O H EtONa ∆ β OH O H α • Milieu acide : le premier composé formé est un aldol (fonctions alcool et aldéhyde. si l'on utilise une base plus forte (EtONa) l'aldol est alors déshydraté pour donner le carbonyle insaturé correspondant.Aldéhydes et cétones STOP Une base faible telle que NaOH est suffisante pour formé l'aldol (Ba(OH)2 est aussi suffisant). et une forme énol obtenue par EtONa par exemple.fr/nico911/chorga. il y a formation possible de deux énolates.β-insaturé). un énolate cinétique. Aldéhydes et cétones car il est facile d'arracher un proton du côté le moins substitué qui est donc aussi le moins encombré.fr/nico911/chorga. 250. La réaction peut avoir lieu. H3O+ R1 O R2 • Alkylation régiosélective du côté le plus encombré : Pour cela on va d'abord faire une alkylation du côté le moins encombré de façon à protéger ou bloquer cette position.lycos. Ainsi. il est alors possible de faire une déprotonation du côté le plus substitué et donc de faire l'alkylation. R2X 2. R3 R1 O R2 + H O H R3 + N H R4 N H R1 O R4 R2 mécanisme : http://membres.html 87 . 647). W. O R1 N H O R1 1. Krosche. au choix en milieu acide ou basique (voir Mannich. C. 1912. Arch. Les produits obtenus sont appelés des bases de Mannich et sont largement utilisé ensuite en synthèse. Pharm. O 2 H H NaOH O H O + CH3OH Mécanisme : OH H O H + OH H O H + H O H H O OH + CH3O H O O + CH3OH • Réaction de Mannich : C'est une réaction qui permet de faire des aminométhylation à partir de dérivés carbonylés et d'un sel d'Eschenmoser. Ne reste plus ensuite qu’à faire une déprotection. O H3C H O OEt O H3C O H KNH2 H3 C O O H R1 X H3C R1 O O H protection NaOH reflux O déprotection R1 H3C • Réaction de Cannizzaro : C'est une réaction en milieu basique qui n'a lieu que sur les aldéhydes qui ne possèdent pas d'hydrogènes en α du carbonyle. Acide mous : Ce sont des atomes de type accepteur. Faible polarisabilité et électronégativité importante. en français dans le texte : Les acides et bases durs et mous). et la différence de régiosélectivité entre un organomagnésien et un organolithien. de petite taille avec une forte charge positive.A η= I représente le potentiel d'ionisation 2 A représente l'électronégativité. qui contient une paire libre d'électrons (p ou d).html 88 . Quelques définitions : Bases molles : Ce sont des atomes de type donneur avec une faible électronégativité et une polarisabilité importante. http://membres. NH4OH Organolithiens CH3 R O 3 4 1.lycos. Pour les plus mathématiciens d'entre nous. NH4OH R H3C OH R 2 1 R 2 1 O O Pour expliquer ce résultat. CH3Li 2. Bases dures : Ce sont des atomes de type donneur avec une électronégativité importante et une faible polarisabilité. NH4Cl. Ce sont des atomes durs à oxyder. les mous et ceux qui sont à la frontière. R1 R2 O H R1 R3 R2 O H R1 H R2 O H R1 OH R2 O H R H H CN H H OH RO2C CO2R N H R1 R2 H R1 O R3 R2 H CN R2 R1 H NO2 R OH R SH Action des Organométalliques Organomagnésiens 4 3 1. volumineux. Acide durs : Ce sont des atomes de type accepteur. Ce sont des atomes faciles à oxyder. Nous allons développer quelques points de cette théorie afin de mieux comprendre ce résultat. NH4Cl. εCuBr 2. Pas de paire libre d'électrons sur la couche de valence. Tout ceci nous mène directement à la classification des acides et des bases selon trois catégories : les durs. sachez que la polarisabilité se calcule suivant la formule : η(éta) représente la dureté (en valeur absolue) I . Forte polarisabilité et faible électronégativité.fr/nico911/chorga. il est nécessaire d'étudier la théorie HSAB (Hard and Soft Acids and Bases. CH3MgX.Aldéhydes et cétones O H R2 O R1 N R2 R3 H O H + R3 N H R4 H R3 N R4 H H R3 N R4 H H R1 H sel d'Eschenmoser R4 base de Mannich Extension de la réaction à d'autre composés : Cette méthodologie est applicable à d'autre composés qui possèdent des hydrogènes mobiles. possédant une faible charge positive. le centre asymétrique garde sa configuration. et les acides mous préfèrent former une liaison avec les bases molles (c'est la théorie HSAB).2 dicarbonylés. Cr2+. On fait donc de l'addition 1.4. Revenons maintenant à notre problème : l'addition d'un organométallique sur une cétone α. CH2. donc deux sites acides près à recevoir une base : une base molle attaquera en 1. H3O+. C5H5N. • R-MgX : Mg2+ est un acide dur mais moins dur que Li+ (3 unités de moins) donc R. AcO-. SO4 . ArNH2.β-insaturée. K+. Pd2+. H-. pH=3 CH3 3 6 2 5 4 1 CO2H • Mécanisme : CH3 H H Br Br O Br OH Br O Br O Br OH O OH CH3 CH3 CH3 Dérivés dicarbonylés Ce sont des dérivés possédant deux fonctions carbonyles. AlH3.est une base dure. SO2. Si l'on écrit les formes mésomères de cette cétone. Zn2+. les 1. La règle est plutôt simple : Les acides durs préfèrent former une liaison avec les bases dures. RCN.lycos. Cu+. Al3+. Sb . ROH. Hg2+. RCO+ Fe2+. SO3.4 1. I-. Transposition de Favorsky Dans cette réaction. F . Mg2+. AlCl3. Ca2+.fr/nico911/chorga. les 1.4 est faite. Cs2+. De façon à avoir une réaction régiosélective on ajoute du cuivre I qui est un acide mou. I2.4 sur le site mou une base dure attaquera en 1. R3C+ Br2 Reste à voir la réactivité de ces entités. RNH2 CO. Ainsi seule l'addition 1. RSH. H2O 2. R3P. Pt2+.Cl . NO+. Carbène. OH . B(OR)3.3 dicarbonylés (dont la forme énol est la plus importante à cause d'une liaison http://membres. Cu2+.4 (sur le site mou).2.html 89 . C6H5+. RS-. Na+. et donc rend R. CH3 6 5 1 4 2 3 CH3 Br2 O Br Br O 1.2 sur le site dur Voyons maintenant nos organométalliques : • R-Li : Li+ est un cation dur donc R. Li+. CO32-.2 ACIDE O O O On a donc deux sites chargés positivement. GaCl3.est une base moins dure dans le cas de RMgX.2 (sur le site dur) mais aussi de l'addition 1. NH3. NO2(RO)3P. Bi . CO2. N3 . C2H4 - H+.Aldéhydes et cétones BASE Dur Frontière Mou 2H2O. Il en existe de plusieurs formes. on à : 1. BF3. BMe3. L'action d'un cuprate ferait elle aussi de l'addition 1. R2O. Ag+. NaOH. R2S. Conclusion R-Li va réagir sur le site dur et donc faire une addition de type 1. R-. Co2+. NO3-. BH3. Fe3+. GaH3. CN-. AlMe3. 2+ 3+ 3+ Sn . C6H6.plus mou. Br . lycos. 1.2 dicarbonylé O O 1.fr/nico911/chorga.3 dicarbonylé O O H O O http://membres..Aldéhydes et cétones hydrogène intramoléculaire) puis les 1.4 et 1.5 dicarbonylés et bien d'autres encore.html 90 .. html 91 . il est parfois préférable d'utiliser des dérivés des acides carboxyliques. O R Cl Comme les alcools et les amines.5 CH3-COOH 118. de façon générale on note qu'il est possible d'avoir accès à des halogénures d'acides.2 -42.Acides carboxyliques et dérivés d’acide Acides carboxyliques et dérivés d’acide Généralités Les acides carboxyliques sont des composés comprenant un hydrogène mobile (c'est-à-dire un proton acide) et un carbone électrophile susceptible de recevoir des attaques de nucléophiles. pour cela se reporter au chapitre sur les effets électroniques dans la section généralités. O H3C O H3C O O H3C O H3C H2C O Anhydride de l'acide éthanoïque.4 CH3-CH2-COOH 141.fr/nico911/chorga. ici composé des acides éthanoïque et propanoïque.1 CH3-CH2-CH2-OH 97.7 CH3-OH 65. La conséquence directe de ces liaisons est une augmentation de la température d'ébullition par rapport à l'alcane correspondant. Chlorure d'acide.6 -88. Anhydride mixte.6 CH3-CH2-OH 78. L'action de l'eau sur cet anhydride conduit à la formation de deux molécules d'acide éthanoïque.lycos.8 Les deux liaisons hydrogènes observés dans le cas des acides carboxyliques sont telles que la température d'ébullition est supérieure à celle des alcools.0 HCOOH 100. O H O R O H O R Liaison hydrogène Tableau de comparaison des températures d'ébullition : ALCANES ALCOOLS Formule CH4 CH3-CH3 CH3-CH2-CH3 ACIDES CARBOXYLIQUES T eb (°C) Formule T eb (°C) Formule T eb (°C) -161. Leur réactivité peut être plus grande. http://membres. Les effets de certains groupes sur l'acidité ne seront pas étudiés ici. contrairement à l'acide éthanoïque. oxygène le plus basique O C O H carbone électrophile proton acide Pour faire certaines réactions. L'action de l'eau a pour effet de détruire le chlorure d'acide. Ce composé ne contient pas de H mobile. les acides carboxyliques forment des liaisons hydrogène. ce qui peut donc être intéressant. R CH2OH CrO3 H2SO4. 92 http://membres. Ils sont très intéressants car lorsqu'ils réagissent. O O R Cl R O R O R OR' R NH2 R N R2 le moins réactif O O O R1 R O O le plus réactif • Méthodes de préparation des acides carboxyliques : o Attaque d'un magnésien sur le dioxyde de carbone (gazeux ou carboglace).Acides carboxyliques et dérivés d’acide • Ordre de réactivité : Etude de la réactivité vis-à-vis d'un nucléophile. ∆ O R OH o Oxydation des aldéhydes : O R H AgNO3 NH4OH O R O H2O O R OH Préparation des dérivés d'acides • Chlorures d'acides : Les chlorures d'acides sont des entités très réactives. PCl5 qui permettent de chlorer un alcool. Il faut éviter de les mettre dans un milieu contenant de l'eau car sinon ils dégagent de l'acide chlorhydrique et reforment l'acide carboxylique correspondant. ou H2O). PCl3. Cependant. ou HClaq. et plus réactifs que l'acide lui même. O R OH Cl SOCl2 O R O S O Cl R Cl O O S O Cl R Cl O Les chlorures d'acides sont des composés sensibles en milieu aqueux. mais aussi (COCl)2. ce qui donne un acide homologué d'un carbone. et hydrolyse en milieu acide (NH4Cl/NH4OH.lycos.html . Plus le carbone du carbonyle est électropositif et plus l'espèce est réactive vis-à-vis d'un nucléophile. On a vu au chapitre sur les dérivés carbonylés que les aldéhydes pouvaient eux aussi être oxydé en acide carboxylique à l'aide du réactif de Jones. R MgBr + O C O NH4Cl O R OH o Oxydation des alcools primaires : oxydation au réactif de Jones. ils ne forment pas d'eau. Parmi les agents de chloration on retrouve SOCl2. ils se décomposent pour redonner l'acide carboxylique correspondant : STOP O R Cl H 2O O R OH • Anhydrides d'acides : Les anhydrides d'acide sont aussi très réactifs. que se soit les alcools ou les aldéhydes dans les deux cas il faut que les substrats soient insensible aux conditions acide.fr/nico911/chorga. pour la formation de certains composés. mais de l'acide chlorhydrique qui peut entrer en réaction avec le milieu. Cet anhydride est préparé à partir de deux molécules d'acide par déshydratation ou par action d'un acide carboxylique sur un chlorure d'acide. Le nucléophile (ici l'alcool) attaque sur le carbone électrophile de l'anhydride. Les rendements maximums que l'on peut obtenir sont figurés ci-dessous. Cependant. ni même mettre de catalyseur. car la réaction est alors totale.html 93 . il est préférable de faire la réaction avec le chlorure d'acide.H2 O O R O ∆ O R OH + R' OH O Les anhydrides d'acides sont des composés sensibles en milieu aqueux.lycos. Dans le cas d'une réaction acide . O R1 Cl + R2 OH R1 O Cl O H R2 R1 O H R2 O R1 O R2 N O + H N H • Anhydride d'acide : Le mécanisme invoqué est du même type. O R1 OH R2 R1 CH 2 R1 O + R2 OH Rdt. Il est à noter que plutôt que d'utiliser de l'acide carboxylique on peut aussi prendre l'anhydride d'acide.Acides carboxyliques et dérivés d’acide O O R OH + R' Cl R' O . On laisse alors le milieu réactionnel évolué à sa guise et on attend que l'équilibre soit atteint. O R1 O + R1 O R2 OH R1 OH O + R1 O R2 O http://membres. on à une réaction équilibrée. • Réaction d'estérification classique : La réaction d'estérification classique est celle que l'on fait lorsque l'on met en contact un alcool et un acide carboxylique sans chauffer. 66% 60% R2 R1 R 2 R1 O R2 + H2O 05% R3 • Chlorure d'acide : ici dans le milieu réactionnel on introduit de la pyridine afin de piéger l'acide chlorhydrique qui se forme. ils se décomposent pour redonner les acides carboxyliques qui le compose : O STOP R1 O R2 O H2O O R1 OH + R2 O OH Estérification Les esters sont préparés par action d'une molécule d'acide carboxylique sur un alcool. dont une consiste à éliminer l'eau qui se forme au cours de la réaction à l'aide d'un appareil de Dean-Stark.alcool. Pour cela il existe plusieurs méthodes.fr/nico911/chorga. en fonction de la nature de l'alcool. Il faut donc déplacer l'équilibre vers la formation de l'ester. ou le chlorure d'acide. voir plus loin. http://membres. Cette réaction marche bien pour les petits groupements tels que les groupements méthyle et éthyle. O R1 OH + CH2N2 R1 O CH3 O • Transestérification : une transestérification permet de changer l'alcool présent dans l'ester par un autre alcool. On peut donc écrire un mécanisme légèrement différent : O HO R1 R1 O O O H prototropie R1 O H R2 HO R1 O O R2 R1 OH R1 O R2 O H • Diazométhane : qui permet de faire uniquement l'ester méthylique. nécessaire à la prochaine étape du mécanisme.Acides carboxyliques et dérivés d’acide mécanisme : O R1 O R1 O H R1 O R1 O O H R2 OH HO R1 R1 O O O H prototropie formation d'un bon groupe partant R2 HO R1 R1 O O R1 OH O R1 O R2 H R1 O R2 O H R1 O R2 O H O O H R2 Attention. Par ailleurs. Pour cela il existe deux possibilités : soit on travaille en milieu acide. soit on travaille en milieu basique. O R1 O R2 + R3 OH H R1 O R3 O + R2 OH • Estérification en milieu acide : O R1 OH NaH (1eq) O R1 O H3 C I O R1 O CH3 Hydrolyse des esters L'hydrolyse permet à partir de l'ester d'obtenir à nouveau l'acide carboxylique et l'alcool de départ.html 94 . il peut être possible de passer d'un ester éthylique à un ester méthylique. ici lors de la prototropie on considère que l'oxygène le plus basique n'est pas celui du carbonyle mais celui en α du carbonyle. Ainsi. au niveau des pKa et vu le voisinage de cette oxygène il n'est pas sur que le pKa du carbonyle soit le plus basique (dans ce cas précis). De cette façon on peut formé un groupe partant.lycos. ATTENTION : sur le chlorure d'acide le diazométhane forme une autre réaction.fr/nico911/chorga. NH2 NH2 NH2 NH2 http://membres. toujours selon le même mécanisme. La paire non liante du groupe NH2 est donc moins disponible pour former une liaison. Il y a donc délocalisation dans tout le cycle aromatique. Il existe une exception : c'est le cas de l'aniline (pKa = 25). les amides sont plus stables et moins réactifs que les amines parce qu'ils donnent des formes de résonance.lycos. C'est-à-dire que le doublet libre de l'azote (le nucléophile) viens taper sur le carbone du dérivé carbonylé (l'électrophile). O R Cl + HN R2 R1 R O Cl N H R2 R1 R N H R2 R1 O R N R1 R2 O Les amides sont peu basiques (pKa = 17 pour le couple RCONH2/RCONH-) contrairement aux amines (pKa = 35 pour le couple RNH2/RNH-). Les amides primaires sont quant à eux obtenu à partir d'ammoniac. car comme pour les amides.Acides carboxyliques et dérivés d’acide • Milieu acide (2 mécanismes admis) • Mécanisme 1 O R1 O R2 H O H R1 O R2 R1 O R2 OH H2O R1 OH OR2 O H H Prototropie H H R1 O O OH R2 H O + R2 OH + R1 OH • Mécanisme 2 alcène O R1 O R2 H H R1 O R2 O R1 OH O + R2 -H + O H2 R2 OH • Milieu basique O R1 O R2 OH R1 OH O OR2 R1 OH O + R2 O R1 O O + R2 OH Préparation des amides Les amides (secondaires ou tertiaires) sont obtenus à partir d'une amine (primaire ou secondaire) et d'un chlorure d'acide ou d'un anhydride d'acide. car elle est réversible et redonne donc l'acide et l'amine. Le doublet libre de l'azote est donc moins disponible.html 95 . La réaction ne peut avoir lieu à partir d'acide carboxylique. O N H H O N H H Toutes les amines n'ont pas un pKa aussi élevé. En terme de résonance.fr/nico911/chorga. Cette faible basicité est due à la délocalisation de la paire libre d'électrons sur l'atome d'azote par recouvrement avec l'orbitale π du carbonyle voisin. l'aniline présente des formes de résonance. Acides carboxyliques et dérivés d’acide Organométalliques • Magnésiens : Les acides carboxyliques sont des composés comportant un proton mobile (un H acide).lycos. il y a donc dans le milieu de l'alcool tertiaire ainsi que de l'ester qui n'a pas réagi. O R OH 2eq CH3Li O R CH3 http://membres. Lorsque l'on ajoute 2 équivalents de lithien.html 96 . il se forme la même chose.HN O O N O i-BuCO2Cl THF. Formation de l'amide : O N O OH HCl. pour cela il existe de nombreuses méthodes. La première étape consiste à former l'amide de Weinreb. -30°C → -15°C On note plusieurs types d'amides de Weinreb dont quelques un sont ici représentés : O N N O N O N OH Monoaddition d'un réactif de Grignard : Il y a alors une chélation avec le métal ce qui empêche la disubstitution du Grignard.fr/nico911/chorga. O R N O R1 MgX Et2O O R MgX H3O+ O R R1 R1 N O Réduction des amides de Weinreb : L'amide de Weinreb peut être réduit notamment par le DiBAlH ce qui après réduction fournit l'aldéhyde. alors il est nécessaire de transformer l'acide carboxylique en amide de Weinreb. ils ne peuvent donc pas réagir sur le magnésien. La réaction que l'on observe est alors une réaction acide . il se forme un alcool tertiaire. O R1 O R2 R3 MgX 1er équivalent O R1 R3 R3 MgX 2ème équivalent R3 R1 R3 OMgX NH4OH NH4Cl R3 R1 R3 OH Si l'on veut vraiment former une cétone à partir d'un organomagnésien et d'un acide carboxylique.base. O R OH + R1 MgX R O + OMgX R1 H NH4OH NH4Cl O R OH STOP Lorsque 2 équivalents de magnésien réagissent sur une fonction ester. on observe la formation d'une fonction cétone. mais la réaction n'est plus totale. Là encore il y a chélation entre l'amide et le métal c'est-à-dire l'aluminium. avec formation de la base conjuguée de l'acide. O R N O DiBAlH O R iBu Al iBu H3O+ O R H H N O • Lithiens : La réaction avec les lithiens est différente. Si on ne met que 1 équivalent de magnésien. OR' LiAlH4 OH R O OR' R CN DiBAlH 1eq -78°C + H2O O R H O R OH B2H6 OH R La réduction par le diborane est sélective de la fonction acide carboxylique. N R2 R1 O R N R1 R2 R LiAlH4 O R H + HN R1 R2 • Réduction sélective : On peut réduire de façon sélective une fonction acide dans une molécule contenant une fonction acide et une fonction ester. O R Cl R2CuLi O R R Réductions • Réduction de la fonction acide et des fonctions dérivées.Acides carboxyliques et dérivés d’acide • Cuprates : L'avantage du cuprate comparé aux magnésiens c'est qu'ici on s'arrête à la fonction cétone. • Réduction des amides en amines. Cl.DMS ou 9-BBN ou H2 cat.fr/nico911/chorga. mais on peut aussi ne réduire que la fonction ester.lycos. BH3. CH2OH R COOR1 B2H6 R COOR1 COOH LiHAl(OtBu)3 COOH R CH2OH • Méthode de Rosemund O R OH PCl5 O R Cl H2 Pd. O R Y R Y = OH. BaSO4 O R H • Action des métaux dissous O R1 O R2 ou R1 CN Na / EtOH OH R1 • Réaction de duplication O O 2 R OEt R Na R O OEt OEt R R O O OEt OEt R R O O R R O O R R O OH 2 Na http://membres. Alors que l'hydrure double de lithium et d'aluminium coupe la liaison entre le carbonyle et l'azote pour donner l'amine secondaire et un aldéhyde. d'autres réducteurs comme les composés à base de bore sont plus doux et permettent juste la réduction du carbonyle sans coupure de la liaison carbone-azote.html 97 . En effet. En effet. εH2O Collidine OH O • Décarboxylation radicalaire : Pour de plus amples détails voir le chapitre sur la chimie radicalaire.Acides carboxyliques et dérivés d’acide Décarboxylation La décarboxylation se produit lorsque l'on chauffe un acide. Or on sait que pour un alcène ces quatre substituants sont dans le même plan. dans certains cas la décarboxylation ne peut avoir lieu. permet dans des conditions douces (c'est-àdire sans chauffer) de décarboxyler une fonction carbonyle. par une réaction de décarboxylation : O R H H CO2H Br2 R H Br Br H CO2H H Br H Isomère Z R O Br R Br Isomère E • Décarboxylation de Krapchau : La réaction de Krapchau. O H O O ∆ OH O O O H O ∆ OH Dans ce dernier cas la décarboxylation ne peut avoir lieu. O R OH N O SH nBu3SnH R H Action du diazométhane ou réaction de Arndt-Eistert On a vu précédemment que le diazométhane pouvait réagir sur un acide carboxylique pour former un ester méthylique. elle conduirait à la formation d'un énol dont les quatre substituants ne sont pas dans le même plan.fr/nico911/chorga. car les quatre substituants (de la double liaison de la forme énol) ne serait pas dans le même plan. O O O CH3 LiI.html 98 . Par contre son action sur un chlorure d'acide est totalement différente.lycos. Si en β de la fonction acide on a une double liaison (alcène ou carbonyle) alors la décarboxylation se fait à température plus basse. Bien sûr. Passage d'une double liaison E à une double liaison Z. il est important de faire attention au produit formé. O R O H 200°C R H O R H O O 50°C R OH R R H O O O R 100°C H + CO2 STOP Lors de ces décarboxylations. O R Cl CH2N2 O R CHN2 H2O Ag2O O R CH2 OH http://membres. le substrat ne doit pas contenir de fonction(s) sensible aux radicaux. on passe par une fonction carbène qui se réarrange en fonction cétène: O R C N N H N2 R CH O R CH C O H2O O R CH2 OH Il est à noter que le réarrangement de Wolff peut être facilité en présence d’un catalyseur au platine. etc.) O R CH2 O R' O R CH R' OH R'N 2 R' O OH O R CHN2 H2 R' N NH R CH2 N R' H R CH2 NH2 O 3 Le mécanisme de la réaction est classique. on constate que les deux mécanismes (milieu acide ou basique) passent par la formation de la fonction amide. Mais dans ce mécanisme d'hydrolyse. O C N R MgX C N MgX R H3O+ R • Hydrolyse d'une fonction nitrile : Les nitriles s'hydrolysent en milieu acide et en milieu basique pour donner l'acide carboxylique correspondant.Acides carboxyliques et dérivés d’acide A noter que l'espèce formée au cours de la première étape peut réagir avec un acide HX pour former un tout autre produit.lycos.html . Si à la place de mettre de l'eau. • milieu basique R C N OH R C N OH H2O O R C NH OH R NH2 OH OH R O NH2 O NH3 + R O NH2 + R O OH • milieu acide 99 http://membres.. de l'ammoniaque.. R X + CN R CN • Action d'un organomagnésien sur un nitrile.fr/nico911/chorga. ou par voie photochimique (hν) Amides et Nitriles • Préparation des nitriles : par substitution nucléophile à partir des dérivés halogéné en utilisant l'ion cyanure comme espèce nucléophile. en présence d’argent (Ag2O. la seconde étape fait intervenir un réarrangement de Wolff. on utilise un alcool R'OH alors on isole directement l'ester (de même on peut remplacer l'alcool par de l'eau. au cuivre. PhCO2Ag). O R CHN2 HX O R X Dans la réaction de Arndt-Eistert. html 100 . Il peut alors être nécessaire d'utiliser des composés plus appropriés : • Réactif de Mimoun : Mélange de MoO5. cat. NaAlEt2H2) et l'hydrogénation catalytique. HMPA (héxaméthylphosphotriamine). LiAlH(Ot-Bu)3/THF. O OR KHMDS O OR Ph O N SO2Ph O O + Ph OR N SO2Ph http://membres. LDA 2. le brome en α peut facilement être fonctionnalisé en fonction amine en rajoutant de l'ammoniac au produit formé. l'utilisation de borane permet cette réduction (BH3/THF.fr/nico911/chorga. Le mélange de ces trois réactifs donne le réactif de Mimoun noté MOPH. L'intérêt de cette réaction est que d'une part en même temps que l'on forme du produit. Me2S O HC SMe OR Dans la pratique. Pour cela dans une première étape on utilise le KHMDS qui est une base forte.lycos. LDA 2. on forme du réactif (flèche en rouge).] H2. DiBAlH. P(OEt)3 O H2 C OR 1. ou bien en fonction nitrile en ajoutant KCN au produit formé. 9-BBN. D'autre part. l'utilisation de O2 (qui est un gaz) n'est pas toujours aisée. MOPH O HC OH OR • Un autre réactif permet lui aussi de réaliser la même réaction. O2. pyridine. LDA 2. pour faire agir un électrophile : O HC OH OR 1. LiBEt3H). il est facile de déprotoner en α d'une fonction carbonyle. AlH3/THF. les hydrure d'aluminium (LiAlH4/Et2O. R CH2NH2 Réactivité en α Réaction de Hell-Volhardt-Zelinski : Qui permet de mettre un Brome en α de la fonction carbonyle. O H2C OR 1. O R CH2 OH PBr3 (Br2 + P rouge) O R CH2 Br + H3PO4 R CH Br O R CH2 OH OH Br2 R Br Br Br O H O R CH Br OH + R CH2 O Br O R CH Br Br L'hydrogène en α d'une fonction carbonyle est acide. De ce fait.Acides carboxyliques et dérivés d’acide R C N H R C N H R C N H OH2 O R OH H R O OH NH3 R H O OH R C N H H O H R C NH2 H O R NH2 O H NH2 H • Réduction des nitriles en amines : Pour cela il existe de très nombreuses méthodes. R CH2NH2 LiAlH4 (LAH) R CN [Red. fr/nico911/chorga. CH2 CO2Et CH2 CO2Et CO2Et CO2Et EtO-Na+ EtOH O O O Alkylation d'un ester Le proton en α d'un ester est acide et peut facilement être arraché par une base telle que le lithium diisopropyl amidure (LDA). Dans notre exemple. Saponification 2. Si l'on part d'une mole de deux esters différents alors on obtient 4 produits différents. R3X O R1 CH R3 OR2 Système malonique Due au deux fonctions esters présentent sur le même carbone. A noter que les meilleurs résultats sont obtenus pour la formation des cycles à 5. Décarboxylation R CO2H Hydroxyalkylation • Réaction de Knoevelagel : Ici.Acides carboxyliques et dérivés d’acide Condensations • Condensation de Claisen : Elle a lieu lorsqu'un ester contenant un hydrogène en α est traité par une base forte. la même réaction peut avoir lieu en remplaçant la fonction ester par un autre groupement http://membres. la réaction est faite en partant de 2 moles d'un même ester. et 7 chaînons. on fait la réaction entre une cétone et un malonate. puis sur l'anion ainsi formé on peut faire une réaction d'alkylation.lycos. A l'aide de l'anion ainsi formé il est possible de faire réagir l'anion formé sur un électrophile pour permettre l'alkylation en α de l'ester. O R1 CH2 OR2 1. il est alors possible de la arracher avec une base relativement faible telle que l'éthylate de sodium.html 101 . 6. ce qui donne un β-cétoester. R O OEt OEt O EtONa EtOH O R R O EtONa OEt R R O O OEt R R H2O H O R O R R R R O H O H2O / H O R O NaOH O R R O O OEt O O OEt R • Condensation de Dieckmann : Lorsque les deux fonctions ester sont contenues dans la même molécule on a une condensation de Dieckmann. LDA 2. Cependant. H H CO2Et CO2Et EtONa CO2Et CO2Et R X CO2Et R CO2Et 1. les deux protons (en rouge) sont très acides (pKa = 13). 1951. Le produit ainsi obtenu est alors décarboxyler à chaud pour donner le cétoester désiré.html 102 . Base 2. Pour une revue voir Johnson. n'est pas un acide fort comme HCl ou H2SO4 capable d'hydrolyser les esters. Daud Org. Dès lors la faisabilité de la réaction dépend fortement de la nature de la base qui vient arracher le proton. H R1 R2 CO2R3 CO2H • Exemple en synthèse : O CN O CO2Me 1.Acides carboxyliques et dérivés d’acide électroattracteur tel que NO2 > CN > COCH3 > COPh > CO2Et > Ph. C'est une réaction de condensation non stéréosélective. React.lycos. R1 O + R2 CO2Et R2 H CO2Et NH R1 CO2H Mécanisme : R1 CO2Et CO2Et NH EtO2C EtO2C O R2 EtO2C EtO2C R1 R2 O H R1 R2 CO2 H2O EtOH CO2H H • Variante : La réaction de Stobbe est une variante à la réaction de Knoevelagel. mais juste NH4Cl. H MeO + MeO2C CO2Me MeO • Mécanisme de la réaction : Dans ce mécanisme on constate qu'un des esters reste inchangé face à l'action d'un acide ce qui est normal car l'acide utilisé (H3O+). Base 2.fr/nico911/chorga. 173. c'est-à-dire un acide utilisé pour un traitement aqueux. http://membres. R1 O + R2 R 3 O2 C CO2R3 1. 6. fr/nico911/chorga.lycos.html 103 .Acides carboxyliques et dérivés d’acide CN MeO2C O O CO2Me CN H réaction acido-basique intramoléculaire CO2Me CO2Me C N CO2Me OH CO2Me N NH O O H CO2Me Base NH CO2H CO2Me H3 O + NH transestérification O CO2Me CO2Me réaction acido-basique intramoléculaire CO2Me OH CO Me 2 O CO2H CO2Me ∆ O CO2Me Acides Alcools • Préparation O R H HCN OH R CN H2O OH R CO2H • Réactivités H R CO2H OH R O O CO2H O OCH3 (R) H3CO O N H H CO2H (R) (R) CO2H H NH2 H O N H http://membres. lycos.fr/nico911/chorga.html 104 .Acides carboxyliques et dérivés d’acide http://membres. par contre s'il est à droite on parlera de D-glucose (cas de l'exemple ci-après). Cette représentation cyclique s'appelle la représentation de Haworth. Toujours pour compliquer notre affaire. Forme β O OH OH OH OH CH2OH HO OH HO O OH HO HO HO O OH OH α-D-glucopyrannose β-D-glucopyrannose H CH2OH HO OH O HO OH OH O CH2OH OH OH OH CH2OH OH HO OH O OH α-D-glucofurannose β-D-glucofurannose • Position anomérique : C'est une position très réactive. lactose. on met la fonction la plus oxydée en haut et la fonction la moins oxydée en bas.Glucides Glucides Généralités Les glucides sont aussi appelés sucres. parlons nomenclature.fr/nico911/chorga. Elle permet de donner la forme α ou β d'un glucide. Lors des réactions radicalaires et celles passant par un carbocation.). Sur cette forme cyclique. Forme α HO HO HO HO O OH OH OH HO OH OH O HO H Dans la représentation de Haworth. on notera que l'anomère le plus réactif est celui en position α. la position ici marquée est la position anomérique. seulement histoire de compliquer les choses encore un peu plus.. Pour certains sucres on fait précéder leur nom d'une lettre majuscule D ou L (ex: D-glucose). on parlera alors de glucofurannose.. mais le cycle formé peut aussi être à 5 chaînons (4 carbones + 1 oxygène). Leur nom se termine en général par le suffixe "ose" (ex: Saccharose qui est le sucre de table. Puis on regarde le groupement -OH le plus en bas s'il est à gauche on parle alors de Lglucose. O OH O OH Dans la représentation de Haworth. la position ici marquée est celle qui détermine la configuration D ou L d'un glucide. Car en fait les formes linéaires sont toujours en équilibre avec une forme cyclique. 105 http://membres. . c'est le radical ou le carbocation α qui se forme de façon prioritaire à cause des lobes orbitalaires de l'oxygène qui gène la position β. en chaîne linéaire (représentation de Fischer). Jusque là c'est simple. on parle aussi de α-D-glucose et de β-D-glucose. maltose. il y a une position anomérique.lycos. Néanmoins on peut favoriser la position β en encombrant fortement le carbone voisin de la position α. glucose. Pour représenter un sucre.html . cellulose. Le cycle qui se forme peut être à 6 chaînons (5 carbones + 1 oxygène) on parlera donc de glucopyrannose. avec un groupement qui est au dessus (β) ou en dessous (α). H+ OH OH O OCH3 OH Oxydations • Phénylhydrazine : Ph H O H O CH2OH O ou 3 H N NH2 H N NHPh N NHPh H3O+ H O O OH HO ou • Br2 / H2O : Seul l'aldéhyde est oxydé en acide carboxylique.lycos. H O OH HO OH CH2OH Br2 H2O HO O OH HO OH CH2OH • HNO3 : Oxydant assez fort puisqu'il permet d'oxyder l'aldéhyde mais aussi l'alcool primaire en acide carboxylique. H O HO OH HO OH OH CH2OH HO HO HO OH H H2O HO HO HO OH O MeOH HO HO OH H O CH 3 HO O O OH CH3OH HCl HO HO HO OH OCH3 H O CH3OH.Glucides Chimie des Sucres • Action du méthanol en milieu acide : On fait une réaction d'éthérification. Pour déplacer l'équilibre dans le sens de la formation du cycle. H O OH HO OH CH2OH HO HNO3 HO OH O HO O OH http://membres. il faut éliminer l'eau formée au cours de la réaction.html 106 .fr/nico911/chorga. lycos. H O OH [ Ox ] HO O OH Fe3+. on peut donc utiliser l'ozone pour faire des réactions sur les fonctions du sucre. l'acide périodique fait une coupure oxydante des diols.html 107 . on va acétyler tous les groupements hydroxy. H O OH HO OH OH CH2OH NH2OH H N OH OH HO OH OH CH2OH Ac2O N CN AcO CH3ONa OAc CH3OH OAc OAc CH2OAc HO CN O OH OH CH2OH H HO O OH OH CH2OH Revenons sur cette réaction : dans la seconde étape. PhH2CO O O3 / CH2Cl2 OCH2Ph OCH2Ph OCH3 OCH2Ph OCOPh OCOPh OCH3 OCOPh OH PhOCO O CH3ONa CH3OH OH OCH3 OH HO O Dégradation de Whol La pyridine va réagir sur le H (en rouge d'après une réaction acido-basique) pour faire une élimination de AcOH et former la fonction Nitrile. H HO HO OH O OCH3 O HIO4 O H O OCH3 + H O OH • Traitement à l'ozone : On remarque que les "sucres" sont résistants à l'ozone. par action de l’anhydride acétique. H2O2 H2O H O http://membres.fr/nico911/chorga. puis par action de la pyridine on forme le nitrile : H N OH OH Ac2O H N OAc N N OAc AcOH OAc Dégradation de Ruff Elle permet elle aussi de réduire la chaîne par élimination d'un atome de carbone.Glucides • Action de l'acide périodique : comme on l'a vu pour les alcènes. c’est l’inverse de la dégradation de Whol. H HO OH OH CH2OH O HCN HO OH OH CH2OH CN OH + HO HO OH OH CH2OH CN Hydrolyse réductrice (Na/Hg) H O OH HO OH OH CH2OH + H HO HO OH OH CH2OH O Action de l'hydroxylamine H O OH HO OH OH CH2OH NH2OH H N OH OH HO OH OH CH2OH H2 CH2NH2 OH HO OH OH CH2OH Synthèses diverses Le point de départ de la synthèse. avant protection est le produit suivant : H O OH HO HO OH CH2OH H CH3 O TsO O O O O N O OH O O O O CN ∆.fr/nico911/chorga.html 108 . ∆. voir le chapitre sur les protections HO OH OH OH O OCH3 CH3COCH3 APTS HO O O O O O Agrandissement des chaînes La réaction de Kilieni-Fisher permet un agrandissement de chaîne.lycos.Glucides Protection des alcools vicinaux Pour plus d'informations. H+ HO HO OH CH3 HO O TsCl lH 4 LiA O O O O O Na CN O O O O O 1. NaBH4 HO HO CH2OH OH OH CH2CN http://membres. APTS dioxane 2. On parle alors de disaccharide à jonction 1-4. Un disaccharide est un sucre qui comporte deux cycles.lycos. Exemple de Disaccharide : Le maltose HO 4 HO HO 3 2 O 1 HO OH 4 O HO 3 2 O 1 OH OH http://membres.fr/nico911/chorga. ne forme qu'un seul cycle (pyrannose ou furannose). Ce qui signifie que le premier cycle est joint au second par la position anomérique (position 1) et que le second cycle est joint au premier par la position 4.Glucides Disaccharides Un monosaccharide est un sucre qui. comme le D-glucose.html 109 . Glucides http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 110 . Ainsi. il sera facile de déprotoner (mais aussi de protoner) les amines primaires et secondaires. Chacune de ces catégories possèdent ses propres propriétés.Amines Amines Généralités Les amines sont classées selon quatre catégories : Les amines primaires de types RNH2. De façon générale. Ainsi.fr/nico911/chorga. Il y a alors une inversion de configuration par changement d'état d'hybridation (sp3 → sp2 → sp3). Il n'en reste pas moins que le centre azoté est asymétrique. les amines secondaire de type R2NH.Prelog (en comptant le doublet libre comme dernier groupe). ce qui empêche toute chiralité. impliquant une amine comme nucléophile. Cette inversion est telle qu'elle a lieu plus de 1000 fois par seconde. R2 R R1 N 1 R2 R2 H N R1 N H H H R1 N N R2 H R1 R2 http://membres.Ingold . L'azote peut former quatre liaisons (voir les ions ammonium quaternaire).lycos. Ainsi. il en est autrement. sont plus rapide avec : R1 N H R2 R NH2 R1 N R3 R2 Conclusion : Les amines secondaires sont de meilleurs nucléophiles que les amines primaires. on peut dire que les amines sont de bonnes bases. Le problème avec l'azote. L'azote est enrichi en électrons grâce à l'effet inducteur donneur des groupes R. On ne peut pas parler de la basicité des amines sans évoquer leur nucléophilie. si les trois groupes présents sur l'atome d'azote sont différents. Me Et Et Me N H (S) N Me H Et sp3 (R) H N sp2 sp3 Pour les ions ammonium quaternaire.html 111 . mais l'encombrement autour de l'atome d'azote est tel que l'azote devient moins nucléophile. les réactions nucléophiles. pour les amines on remarque la présence de liaisons hydrogène. les amines tertiaires de type R3N et enfin les ions ammonium quaternaire de type R4N+. on peut établir une configuration R ou S pour ce centre azoté. La conséquence directe de cette liaison est une augmentation de la température d'ébullition d'une amine par rapport à l'alcane. c'est qu'il existe un effet connu sous le nom "d'effet parapluie". alors d'après les règles de Cahn . puisque ses quatre substituants sont différents. les amines tertiaires devraient être les meilleurs nucléophiles. En effet il n'existe pas de mécanisme qui permette de passer d'un énantiomère à l'autre : Bn Ph N Me Et Bn N Ph Me Et Comme avec les alcools. Suivant ce principe. L'atome d'azote a une géométrie de type tétraédrique (c'est un atome hybridé sp3). c'est la règle de Zaitsev. En revanche ce n'est pas possible pour les amines tertiaires et cela se comprend bien au vu du mécanisme : O R Cl N H R1 R2 O R Cl N R2 H R1 R N R2 H R1 O R N R2 R1 O Réaction de Schotten . CH3I NH2 N(CH3)3 OH-.5 CH3-CH2-NH3 16. on en conclut que les liaisons hydrogène formées avec les amines sont d'énergie plus faibles que celles formées avec les alcools. secondaire ou tertiaire par de l'iodure de méthyle de façon à convertir la fonction amine en ion ammonium quaternaire.7 CH3-OH 65.html 112 . Puis le groupe hydroxyle va permettre l'élimination selon le mécanisme suivant : R2 R1 H NR2 CH3 R1 OH H R2 NR2 CH2 R1 R2 Suivant la même méthodologie. Or ici on fait une élimination anti Zaitsev. La première réaction consiste à traiter une amine primaire.lycos.6 CH3-CH2-CH3 -42.1 CH3-CH2-CH2-OH 97.3 CH3-CH3 -88. H2O 98% 2% Le mécanisme de la réaction est de type E2.Baumann : Méthode qui permet de former une fonction amide à partir http://membres. lorsqu'on fait une élimination on abouti au produit le plus substitué.Amines Tableau de comparaison des températures d'ébullition : ALCANES ALCOOLS AMINES Formule T eb (°C) Formule T eb (°C) Formule T eb (°C) CH4 -161. il est possible d'obtenir une triple liaison en faisant une élimination à partir d'un 1. En général.8 Les températures d'ébullition des amines étant inférieurs à celles des alcools correspondants. H R N H + H3C I R CH3I H N CH3 H R H3C N CH3 H3C Elimination d'Hofmann L'élimination d'Hofmann permet d'obtenir le produit le moins encombré.0 CH3-NH2 -6.fr/nico911/chorga. ∆ ou Ag2O.4 CH3-CH2-CH2-NH2 47. L'inconvénient majeur de cette réaction c'est que la réaction se poursuit jusqu'à obtenir l'ion ammonium quaternaire.6 CH3-CH2-OH 78. Alkylation L'alkylation consiste à faire agir un dérivé halogéné avec une amine.2 bis ammonium : R1 H3N R2 NH3 OH R1 R2 Acylation Il est possible d'acyler les amines primaires et secondaires par des chlorures d'acyle ou même des anhydrides d'acide. Amines d'une fonction amine et d'un chlorure d'acyle. La même réaction entre une amine et un acide carboxylique n'a pas lieu. O R NH2 + R' Cl H NaOH, H2O C2H5OH O R' N R Sulfonation La sulfonation est une méthode (chimique) qui permet d'identifier le type d'amine auquel on a à faire. Une méthode spectroscopique, comme les infrarouges, nous permettrait aussi de savoir si on a à faire à une amine primaire ou secondaire. • Amines I : Le produit de sulfonation est insoluble dans l'eau O H3C S Cl + R NH2 O H3C O S N O H R • Amines II : Le produit de sulfonation est soluble dans l'eau O H3C S Cl + O R1 N H R2 O H3C S N O R2 R1 • Amines III : pas de réaction Nitrosation • Amines I : On forme un carbocation, qui va pouvoir se réarranger de façon à être le plus stable possible. Puis il réagira avec un anion. R N N O H H R N N OH H H R N N OH R N N OH H R N N R • Amines II : R N H R' NaNO2, HCl H2O, 0°C R N R' H HCl R' O N R N N O • • Amines III : pas de réaction à froid, décomposition à température ambiante. Réaction de Sandmeyer : Le mécanisme invoqué pour cette réaction est de type radicalaire, au cours duquel le cuivre change de degré d'oxydation (CuI → CuII). Le diazonium est réduit par le cuivre, il se forme alors un radical aryle (aryle : cycle aromatique mono ou polysubstitué) CH3 NH2 NaNO2, HCl 0°C CH3 N2+, ClCuCl, 60°C CH3 Cl • Diazotation : La diazotation permet entre autre de faire des couplages. Cette réaction est utilisée notamment pour la préparation de colorants. Le rouge de paranitroaniline est préparé à partir d'une réaction de diazotation. L'énorme inconvénient de ces réactions réside dans les conditions opératoires. En effet, il ne faut pas dépasser les 5°C, car au dessus de 5°C le produit se dégrade et libère de l'azote. http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 113 Amines NH2 NaNO2, HCl 0°C N N N N CH3 N CH3 CH3 N N N CH3 Réactions sur les carbonylés • Amines I : Formation d'une imine intermédiaire, qui peut être réduit en amine secondaire. O + R NH2 N R [ H2 ] N R H • Amines II : Formation d'un ion iminium, qui conduit à une amine tertiaire. R1 O + N H R2 R1 N R2 [ Red. ] N R2 R1 Méthodes de préparation • Synthèse de Gabriel : C'est la synthèse à connaître, car elle est la base de la préparation des amines, des amino acides, et d'autres réactions importantes comme la réaction de Mitsunobu et bien d'autres. O N H O ∆, B R X O N R O H2N NH2 O NH NH O + R NH2 Par action de l'hydrazine (NH2NH2) sur le phtalimide on peut libérer l'amine selon le mécanisme ci-dessous : O N R O H2N NH2 O O H H N NH2 N R O O H N NH2 NH R O NH NH2 O N R H O NH NH O + R NH2 NH NH O N R H H O Une des meilleures méthodes de préparation consiste à utiliser une méthode indirecte : Dans un premier temps on fait une substitution nucléophile avec une fonction amine masquée, puis on libère l'amine. • Grâce à cette méthode, on rajoute un carbone sur l'amine. R X + CN X LiAlH4 ou H2 cat R CN R CH2 CH2 NH2 http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 114 Amines • L'utilisation d'un autre nucléophile permet de n'introduire que la fonction amine désirée. R X + N3 X R N N N LiAlH4 ou H2 cat R NH2 • Préparation des amines secondaires méthylés : O R NH2 O Cl O O N H R LiAlH4 H3C N H R • Réduction du groupement Nitro : Le groupement -NO2 peut être réduit et conduire au groupement -NH2. Les réducteurs peuvent être : H+/(Fe ou Zn) ; H2 / Ni Raney ; H2 / (Pd ou PtO2) R NO2 [ Red ] R NH2 • Blocage du doublet : Lors de certaines réactions il peut être nécessaire de bloquer la réactivité du doublet de l'azote. Pour cela la meilleure méthode est de l'engager dans un mécanisme de mésomérie. R NH2 R H N O CH3 CF3 Base R N O CF3 H3C I R N O CF3 H2O OH - CH3 R N H R O N H CF3 • Amine I encombrée : La méthode de Ritter permet de faire la synthèse d'une amine primaire encombrée. H H3C C N N C CH3 H2O N C CH3 H O H3C OH NH2 ∆, H3O+ O H N C CH3 H O Réarrangements Dans tous ces réarrangements, lorsque le groupe R est chiral, la chiralité est conservée dans le produit final, sans changement de configuration absolue. • Hoffmann : O R NH2 Br2 NaOH O R N H Br R NH2 OH O R N Br R N O R N C O H2O CO2 • Curtius : http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 115 Amines O R Cl N3 O R N N N R N N N O R N R NH2 O R N C O H2O CO2 • Schmidt : O R OH H O R N3 O R N N N R N N N O R N R NH2 O R N C O H2O CO2 http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 116 Amino-acides Amino-acides Généralités Les amino-acides sont des composés qui possèdent une fonction amine (basique) et une fonction acide carboxylique (acide). On note plusieurs familles d'amino acides. Les α-amino-acides (les fonctions amines et acides carboxyliques sont portés par le même carbone), les β-amino-acides (la fonction acide est en β de la fonction amine). α-amino acides COOH NH2 β-amino acides COOH NH2 Nous étudierons ici essentiellement la réactivité des α-amino-acides. Les amino acides sont très important en biochimie car c'est eux qui constituent les protéines (longues chaînes constituées de différents amino acides). Les protéines sont obtenues à partir des amino acides naturels, il en existe une vingtaine. Il est à noter que les amino acides naturels ont une configuration absolue de type S ou L en représentation de Fischer. H R COOH NH2 H2N R COOH H Il existe néanmoins une exception pour la Cystéine. En effet, la configuration spatiale reste inchangée. En revanche, l'ordre de priorité change donc la configuration de l'amino acide est R. Souvent, les acides aminés sont représentés sous forme ionique, l'acide est déprotoné et en contrepartie l'amine est protonée. NH3+ est un groupe électroattracteur, donc le carboxyle d'un acide aminé est plus acide que celui d'un carboxyle 'ordinaire'. La liaison hydrogène intramoléculaire qui se forme stabilise la forme acide et donc augmente l'acidité. Liaison hydrogène intramoléculaire H N H H O δδ- O R http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 117 Amino-acides Formule COOH NH2 H H3C H H H COOH NH2 COOH NH2 H COOH NH2 H (S) COOH NH2 COOH NH2 H H COOH NH HO H COOH NH2 HO HO H COOH NH2 COOH NH2 (R) H O H2N H COOH NH2 H COOH NH2 H2N O H H2N H H2N N NH COOH NH2 H COOH NH2 H N H COOH NH2 Nom Code à 3 lettres Code à 1 lettre Glycine Gly G Alanine Ala A Valine Val V Leucine Leu L Isoleucine Ile I Phénylalanine Phe F Proline Pro P Sérine Ser S Thréonine Thr T Tyrosine Tyr Y Aspargine Asn N Glutamine Gln Q Lysine Lys K Arginine Arg R Tryptophane Trp W pKa (COOH) 2.3 2.3 2.3 2.4 2.4 1.8 2.0 2.2 2.1 2.2 2.0 2.2 2.2 2.2 pKa (NH2) pI 9.6 9.7 9.6 9.6 9.6 9.1 10.6 9.2 9.1 9.1 8.8 9.1 9.0 9.0 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0 5.5 6.3 5.7 5.6 5.6 5.4 5.7 9.7 10.8 2.8 9.4 5.9 http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 118 7 2. d'où les protéines s'éloignent sans qu'il n'y ait de cristallisation.2 9.fr/nico911/chorga.6 9.7 5.lycos. C'est au point isoélectrique que les molécules s'agrègent.1 5.9 2. on voit que cette valeur n'est pas toujours vérifiée et ce à cause de l'acidité du groupe R. De façon générale. Si le pH augmente ou diminue alors il y a apparition de charges.3 9.html 119 . on peut dire que les amino acides sont des composés amphotères. c'est-à-dire le point isoélectrique où le pH pour lequel la protonation est égal à celui de la déprotonation.Amino-acides Formule N H N H HS H COOH (R) COOH NH2 NH2 COOH NH2 H S H COOH NH2 HOOC H HOOC COOH NH2 Nom Code à 3 lettres Code à 1 lettre Histidine His H Cystéine Cys C Méthionine Met M Acide Aspartique Asp D Acide Glutamique Glu E pKa (COOH) pKa (NH2) pI 1.6 2. on remarque la valeur pI.8 9. dans le tableau ci-dessus.2 7. Fonction Acide • Réduction : Conservation de la stéréochimie R H2N COOH LiAlH4 ou BH3 H2N R OH • Ester R H2N * COOH SOCl2 H2N O R Cl R1 OH H2N O R O R1 Pour éviter la racémisation on peut faire : R H2N * COOH + R1 OH SOCl2 R H2N * O O R1 Méthode plus douce : http://membres. la valeur de pI est déterminée par la relation : pKa pI = COOH + pKa 2 NH3 La détermination de cette valeur est très importante puisqu'on détermine ce point pour les protéines afin de les faire cristalliser. c'est-à-dire à la fois acide et basique.3 1. De façon générale. Mais.2 10.8 3.0 2. et donc il y a répulsions de ces charges.2 Dans le tableau précédent. Amino-acides O O R OH + Cl O OMe MeO O R O R1 OH O R O R1 Fonction Amine Réaction stéréochimiquement très propre. HBr • Groupement FMOC : 9 FluoranylMethOxyCarbonyl O H O N H R R NR3 R + CO2 + H2N COOH FMOC • Groupement CBZ : BenZyloxyCarbonyl O O N H CBZ R COOH H2 / Pd Ph CH3 + H O O N H R COOH H2N R COOH Déprotection : Hydrogénolyse.html 120 . HBr / CH3CO2H Préparation Pour l'introduction du groupement -Br en α de la fonction acide.fr/nico911/chorga. R Br COOH NH3 R COOH NH2 • Réaction de Strecker (NaCN. Cette méthode présente l'inconvénient d'avoir un mauvais rendement. Voir la réaction de HellVolhardt-Zelinski dans le chapitre sur les acides carboxyliques. R H2N COOH NaNO2/HCl N N O R O H R O H2O O HO R COOH Protection et déprotection d'une fonction amine • Groupement BOC : tertioButylOCarbonyle O R H2N COOH + t-BuO O t-BuO O O BOC O N H R COOH déprotection : H3O+.lycos. O C N H CN OH2 NH3 CN NH3 H3O ∆ COOH NH2 http://membres. TFA (acide trifluoroacétique) / CH2Cl2. NH4Cl) : le carbonyle de départ peut être un aldéhyde ou une cétone. 1730 Couplages peptidiques Les aminoacides sont utilisés lors de la synthèse peptidique dont ils sont les "monomères" des peptides. 91-109 J.Amino-acides • Méthode de préparation de Gabriel : O COOEt N O K + Br COOEt A O R NH NH O + H2N NH2 H2N COOH 1. 1988. EDC Et N C N (CH2)3 NMe2. Rev. Base O COOEt N COOEt O O Saponification O H N O R COOH ∆ O N O COOH R COOH R Br O N COOEt R COOEt Réaction de Dakin-West On traite un α-amino acide avec un anhydride d'acide en présence de pyridine. Lors d'une réaction de couplage peptidique il est nécessaire de rajouter un agent de couplage. Parfois. L'EDC est un bon exemple d'un tel agent. 17. A 2.fr/nico911/chorga.html 121 . il est aussi possible d'entreprendre la réaction inverse de dégradation du peptide afin de connaître les aminoacides qui le constitue.HCl H Et R1 O H N O N R2 NH2 O R1 N R2 H H + Et H N O N O R1 HN R2 + Et H N O H N Composition des peptides On vient de voir qu’il était possible de former des peptides à l'aide de réactions de couplage. http://membres. Les protéines sont constituées d'α–amino-acides alors que les peptides naturels peuvent être constitués de β ou γ–amino-acides ainsi que d'autres amino-acides naturels. on ajoute aussi au milieu réactionnel du HOBt afin d'éviter toute épimérisation des centres stéréogènes. Cependant. O COOH + R NH2 R1 O O R1 R1 O N O R R1 N H + CO2 Chem. 1974. mais d'autres composés comme le DCC sont aussi utilisés. Chem. Org.lycos. Soc.HCl N H N N Cl HOBt OH N N N Le mécanisme invoqué est le suivant : O R1 OH + Et N C N (CH2)3 NMe2. 39. Le peptide A est "dégradé" pour fournir le peptide B qui à son tour va lui aussi subir une dégradation et ainsi de suite.fr/nico911/chorga.Amino-acides • La dégradation de Edman est une méthode de choix qui permet de déterminer les 30 à 40 premiers aminoacides d'une protéine. cette méthode ne peut être envisagée que sur le site soufré de la méthionine. Cependant.lycos. S NH2 N C S + R O A S H N O N R H2O / H H N S H N R O OH NH Ph N H R O NH NH H HCl/AcOH Ph H N S O H N R + H3 N B • Il existe aussi d'autres méthodes de dégradation et notamment les méthodes faisant intervenir le bromure de cyanogène. Cette méthode ne marche que dans le cas ou le NH2 terminal est libre c'est-à-dire que cette méthode ne peut pas être utilisée dans le cas de cyclopeptides. H N O N H S R' Br CN R O NC S H N O N H R' R O CH3 H N HN R' H3O O O + R O R H N O O + H2N CH3 http://membres. car en fin de réaction on forme de l'homosérine facile à analyser.html 122 . ni de peptides N-acylés. C'est donc une méthode qui permet de déceler la présence d'une méthionine. Organoéléments en synthèse organique . . Composés du Phosphore Composés du Phosphore Généralités Les composés organophosphorés sont très utiles en synthèse. Cl O Cl PR3Cl Cl Cl • • Autres exemples de substitution : Préparation d'un ylure pour la réaction de Wittig : R3P + R' CH2 X R' CH2 PR3. de même qu'il est possible de faire de la RMN 1H et 13C.lycos. Cl H O PR3Cl Cl + R3P O • Halogénation d'un époxyde : La réaction se fait par un mécanisme de type SN2. car le phosphore se couple avec les noyaux de spin ½ donc le 1H et le 13C.html 125 . Ainsi on observera des constantes de couplages de type 3J et 4J en proton mais aussi en carbone. Nucléophilie • R3P Halogénation d'un alcool : Réaction de type SN2. O R3PCl. • Nomenclature : Comme pour le soufre et le bore. Néanmoins. un gros problème se pose dans le cas de la RMN 1H et 13C dans le cas où la molécule comporte un atome de phosphore. avec toutes les variantes qu’elle comprend. O + Cl Cl R3PCl. La réaction la plus connue est certainement l'oléfination de Wittig. X nBuLi R3P CH R' http://membres. les composés du phosphore ont une nomenclature bien à eux. O P 3 4 N 2 O O 1 Ainsi dans l'exemple suivant tous les carbones et les protons représentés vont se coupler avec le phosphore. L'exemple le plus marquant est celui du carbone 2 pour lequel on aura une constante de couplage 1J = 150Hz. Trialkyle phosphite Acide phosphonique Acide phosphinique O O P O Dialkyle phosphite O O P H O Phosphonate O P O O O P OH OH O P OH H • RMN : Le phosphore possède un spin ½ il est donc possible de faire de la RMN 31P. On voit bien l'inversion de configuration entre l'intermédiaire réactionnel et le produit final.fr/nico911/chorga. Les signaux sont donc dédoublés. DMF ClO4 ' R' N 3 SH R' R' R' S R'' I N3 (H3C)2N PR3 = (H3C)2N P (H3C)2N R' O PR3Cl R' O PR3Cl. 39. ClO4 I • Réaction de Vilsmeier Préparation du réactif de Vilsmeier : (Ici X représente Cl ou Br) R N R H O SOCl2 + ou Ph3P Br.Br R N R H X Exemple d'utilisation : O O H Br N H R R O Br N R R O N R R OH N R PR3 R Br O H H2O. H3CO H3CO P H3CO + R X H3CO H3CO P R O CH3 X H3C X + H3CO H3CO P R O • Réaction de Corey-Fuchs : Tetrahedron Lett. O R Ph3P + CBr4 Ph3PBr. Une méthode consiste à rendre le phosphore moins réactif (P+ est amorti par effet donneur de l'azote. 3769-3772.attaque moins facilement R').html 126 .fr/nico911/chorga. 1972. H+ Br N R R Br R3P O N R R • Réaction d'Arbuzov : Cette réaction permet de former des phosphonates qui pourront ensuite facilement être utilisé pour des réactions de Wittig. CCl3 H O R' R' O PR3Cl R' Cl + R3P O • Le problème des réactions entre un alcool et un composé à base de phosphore. Il est alors possible de faire d'autres types de substitutions. c'est que les complexes intermédiaires sont très réactifs. et ont tendance à réagir vite pour former de l'oxyde de triphénylphosphine. Br Ph3P Ph3PCBr2 H R CBr2 nBuLi R H H R Li nBuLi R Br http://membres. 5-6.lycos.Composés du Phosphore • Réaction de Mukayama : R3P + Cl CCl3 R3PCl. ce qui implique que Cl. CBr3 Ph3PCBr3. fr/nico911/chorga.html 127 . on a fait une inversion de configuration. Ph3P Zn(OTs)2 R1 OTs R2 R3 M R1 R3 R2 http://membres. Ph3P O H3C R1 S R2 LiOH R1 SH R2 • Variante pour la formation d'un dérivé halogéné OH R1 R2 DEAD. mais attention la configuration absolue (c'est-à-dire R ou S) ne change que dans le cas où l'ordre de priorité des groupes (selon les règles de CahnIngold-Prelog) ne change pas.Composés du Phosphore • Réaction de Mitsunobu (la flèche avec le rond signal l'étape au cours de laquelle on a une inversion de configuration). (EtO2C-N=N-CO2Et est communément abrégé en DEAD) EtO2C CO2Et N N Ph3P R O H R OH EtO2C N N CO2Et R O PPh3 CO2Et EtO2C + HN N EtO2C CO2Et HN NH + Ph3P O + H2O O O R Ph3P O OH Dans cette réaction. Ph3P ZnBr2 R1 Br R2 • Variante pour la substitution d'un hydroxyle par un groupe alkyle (Ici M représente un métal de type magnésium. etc…). lithium. OH R1 R2 DEAD. • Variante pour la formation d'une amine O R O PPh3 CO2Et EtO2C + HN N N R O H2N NH2 R NH2 + O O NH NH O N H O • Variante pour la formation d'un thiol O OH R1 R2 H 3C SH DEAD.lycos. NMe2 H3C CHO CO2Et H3C Me2N PPh3. Br . Dans un premier temps on forme un ylure (cet ylure peut être commercial. Wittig-Horner etc…). O R3P H R 2 O PR3 H R1 R2 ou O PR3 R1 R2 + R1 R2 R1 R2 R1 • Système stabilisé : Si on prend un ylure stabilisé.html 128 . la formation de l'oxaphosphétane est rapide. http://membres. dans ce cas la sélectivité n'est pas totale. on est sous contrôle thermodynamique.Composés du Phosphore Réaction de Wittig Le mécanisme de la réaction de Wittig est assez classique.lycos. c'est le cas de certains ylures stabilisés). la réaction est lente. L'ylure va réagir avec le carbonyle pour former un oxaphosphétane qui évoluera vers la formation de l'oléfine de stéréochimie Z ou de stéréochimie E.Ph3P CH3 1. PhLi / LiBr (2eq) RCHO 2. Le secret de la réaction réside dans l'utilisation de 2 équivalents de LiBr. non pas en oléfine mais en alcyne. on est sous contrôle cinétique. et il peut facilement s'adapter aux différentes variantes de la réaction (Horner-Wadsworth-Emmons. il se forme l'oxaphosphétane érythro donc l'oléfine Z. Br KHMDS CO2Et • Si le contre-ion est petit. Dans le cas de la modification de Schlosser la sélectivité trans est quasi-totale (97-99% en fonction du substrat). il se forme l'oxaphosphétane thréo donc l'oléfine E. d'où on aura l'oléfine E. il se forme le produit thermodynamique. qui permet de transformer un aldéhyde. utilisée pour former l'ylure X . la formation de l'oxaphosphétane est lente. on forme donc l'oxaphosphétane thréo.Ph3P B Métal Ph3P + Métal • Si le contre-ion est gros. PhLi / LiBr t HCl / KO Bu R CH3 Il existe une autre réaction de Wittig. Exemples d'ylures stabilisés : Ph3P O B Ph3P O Ph3P O O B Ph3P O O • Système non stabilisé : Dans ce cas tout dépend du contre-ion (noté Métal) de la base. • Méthode de Schlosser pour la préparation des oléfines E.fr/nico911/chorga. Malheureusement. En revanche. Aldéhydes Cétones Li O TMS R1 H THF -78°C → rt C N2 R1 R2 R1 O Li C N2 TMS THF -78°C → rt R1 R2 Mécanisme : Li O TMS R1 R2 C N2 LiO R1 R2 TMS N2 R1 • N2 TMSOLi R2 N2 R1 R2 L’utilisation du réactif de Seyfert-Gilbert.html 129 . pTsN3. 4-16h 70-97% R Récemment. permet lui aussi le même type de réaction. Miwa. rt. 8h R Mécanisme : O R H + O (MeO)2P N2 R O O OMe O P OMe N2 R • N2 H N2 R Cas particulier : O (MeO)2P H N2 R K2CO3. T. Shioiri Synlett. rt. Aoyama. CH3CN. Roth et al. (Synthesis 2004. MeOH. ont développés une méthode en un seul pot. 107). MeOH. rt Rdt = 84% N2 O CO2Me OTIPS OTIPS La même réaction peut être faite sans utiliser de réactif au phosphore qui est une variante au réarrangement de Colvin (K. qui permet de préparer in situ l’ylure. et de le faire ensuite réagir sur le carbonyle pour former directement l’alcyne : O O P OMe OMe 1.Composés du Phosphore O O O (H3CO)2P CO2Me O K2CO3 MeOH. 2h 2. rt R O N2 K2CO3. le problème étant qu’il n’est pas commercialement disponible et qu’il doit être préparer avant utilisation (une seule étape pour sa synthèse) : O R H + N N O O P OMe OMe K2CO3. RCHO. le cas des cétones est différent. MeOH. K2CO3. MeOH.fr/nico911/chorga. 59-62). rt R O O (MeO)2P OMe O http://membres.lycos. rt. 1994. T. contrairement à la réaction de Wittig classique où l'on avait un atome de phosphore chargé positivement ici le phosphore n'est pas chargé. Emmons. ce qui doit jouer un rôle important au niveau de l'état de transition. on change complètement la sélectivité de la réaction. N. Exemple de réaction : Pour cette réaction on utilise des phosphonates dont on a vu une méthode de préparation plus haut (voir la réaction d'Arbuzov) O EtO P EtO O OMe 1. Bien que connues depuis les années 60 (Wadsworth.lycos. CN. Scutt. J. Base 2. • Variation de Still-Gennari : En modifiant les groupes CH3-CH2-O du phosphonate par des groupes CF3-CH2-O.html 130 . 2331). . O Li O OMe O K (F3C-H2C-O)2P O OMe (H3C-H2C-O)2P R CO2Me R O 18-couronne-6 R CO2Me O Li (H3C-H2C-O)2P O OMe CH3 O K (F3C-H2C-O)2P O OMe CH3 R CO2Me CH3 R O 18-couronne-6 R CH3 CO2Me • Cyclopropanation de Wadsworth-Emmons : Cette réaction permet de transformer un époxyde en cyclopropane. D. elle a été mise en valeur lors d’une synthèse totale (Armstrong. BnO O WEC BnO CO2Et H2 N CO2H NH2 Lors de cette synthèse la cyclopropanation de Wadsworth-Emmons (WEC) est faite à partir de l’expoxyde chirale et fournit le cyclopropane avec un très haut degrés de pureté enantiomérique (>95%). Soc. 83. 1961. Am.Composés du Phosphore Réaction de Horner-Wadsworth-Emmons C'est une variante de la réaction de Wittig. ee > 95% Ph CO2Et http://membres. W. J. d'ou l'utilisation d'une base plus forte. CO2R. il va donc falloir utiliser une base beaucoup plus forte. Récemment. comme le montre l’étude menée sur le substrat model suivant : O O Ph (EtO)2P CH2CO2Et NaH. Le mécanisme de la réaction n'est pas connu et donc la raison de la sélectivité trans reste assez STOP obscure. 2003.fr/nico911/chorga. Bien que le mécanisme ne soit pas connu. 150°C 51%. il n'est pas difficile de voir que l'on a mis un groupe CF3. etc…) ce qui va permettre de stabiliser la charge négative et donc de former l'oléfine trans. donc le phosphore est moins riche en électron. Chem. On va donc créer un nucléophile plus fort. S.c'est-à-dire un groupe inductif attracteur. Lett. 1733). En effet. cette réaction n’a pas connue un grand développement en synthèse. Org. RCHO R O OMe Dans ce cas on a plus de mal pour faire la déprotonation. . W. xylenes. Le centre qui sera déprotoné possède un substituant à effet mésomère (Alcényle. A. La WEC s’effectue selon un mécanisme de type SN2 avec une complète inversion de configuration. 5. H2O ( )n ( )n OH Cl OH Cl S O ( )n O S P(OMe)3 ( )n • Transformation d’une double liaison Z en E mCPBA H+. mCPBA H+. R1CHO R1 R N H3O+ R1 R O • Préparation d'une cétone conjuguée. O (EtO)3P + R N EtO P EtO R N 1. O (EtO)2P CHCO2Et Ph O O P(OEt)2 CO2Et EtO O Ph (EtO)2P O H O SN2 Ph CO2Et O Ph Caractère thiophile • Transformation d’une double liaison E en une double liaison Z (pour les cycles >7 chaînons). O R1 Ph3P + Cl RO nBuLi Ph3P OR H R1 OR H3O+ R1 O • Préparation d'une cétone. H2O ( )n ( )n OH Cl OH Cl S O ( )n O S P(OMe)3 ( )n Réactifs fonctionnalisés • Méthode utilisée pour rajouter un carbone à un aldéhyde. ainsi on obtient l'aldéhyde homologue supérieur. (CH3)2CO H3C • H3C N R R NR2 1 CH3 O H3C R • Réaction d’aza-Wittig H 3C R Ph3P + R N N N Ph3P N N N R N Ph3P O H 3C CH3 H3C N R http://membres.lycos. R O EtO P EtO R 1 N H R O EtO P EtO R R 1 1.fr/nico911/chorga. Base 2. suivie d’une migration du phosphonate d’un carbone vers l’oxygène. NaH 2. L’espèce ainsi obtenue est un bon groupe partant.Composés du Phosphore Mécanisme : La première étape est l’ouverture nucléophile de l’époxyde par l’ylure. et la fermeture du cycle selon un processus SN2 conduit à l’obtention du cyclopropane.html 131 . il est possible de faire une Wittig sur un carbonyle pour introduire une chaîne allyle. 4029. TsCl. Voir Yamamoto et al Tetrahedron Lett. R NH2 • Sans hydrogène. KN(SiMe3)2 CHO n-C5H11 n-C4H9 OH n-C5H11 I . NaI O O O O HO OH I OH 1. Dans la dernière étape on met un excès de LiBr.Composés du Phosphore • Formation d'une fonction amine : L'utilisation d'hydrogène peut être un inconvénient si le substrat contient des doubles liaisons. Ph3P C6H13. 1.lycos.Br 2. En revanche.html 132 Ph 3P . http://membres. Pyridine 2. 24. mais avec du phosphore H2O Ph3P + R N3 N2 R N PPh3 R NH2 • Ouverture des époxydes et formation d'oléfines : O H R1 Ph3P H R2 H R1 O H R2 Ph3P O R1 H H R2 R1 R2 Ph3P • Préparation de quelques ylures Ph2PH + CN H Ph P Ph Ph Ph P Ph C H Ph P Ph Ph Ph P Ph CN Ph P Ph Ph Ph P Ph CN N Ph3P + CO2Et O OEt CO2Et CO2Et Applications de la réaction de Wittig Dans la première étape l’ylure est non stabilisé.Ph3P OH n-C5H11 H3O 1. C4H9CHO n-C5H11 n-C5H11 Réaction de Wittig et Allylation De la même façon que dans le cas d'une réaction de Wittig 'ordinaire' sur un carbonyle. • Avec hydrogène R X N3 R N3 H2 cat. 1983. on prépare un ylure instable avec un petit cation afin de former l’alcène E. BuLi / LiBr excès 2. on le prépare à partir d’une base contenant un gros cation afin d’obtenir l’alcène Z.fr/nico911/chorga. en utilisant les organophosphorés on peut éviter la réduction par l'hydrogène. MeI O R H 1. Ti(OiPr4) 2. il n'y a pas de réaction sauf dans le cas ou l'on rajoute 2-3 équivalents de HMPA ce qui conduit à la formation de l'alcène E majoritaire.lycos. Ph2P nBuLi. L'addition de MeI dans le milieu conduit alors à l'alcène Z. HMPA (2-3eq) 2. lorsque l'on part de l'oxyde d'allyldiphénylphosphine. dans une première étape le titane se complexe à l'allyldiphénylphosphine et donne l'adduit a-érythro sous forme unique. HMPA (2-3eq) 2. O R H LnTi PPh2 PPh2 Me MeI R O PPh2 R O R En revanche. MeI R R oléfine E En modifiant la structure de la phosphine de départ. O O 1. Ti(OiPr4) THF.Composés du Phosphore O R H 1. on peut former des oléfines disubstituées : O 1. Ph2P tBuLi. MeI R Me http://membres. MeI R oléfine Z Le mécanisme est le suivant. Ti(OiPr4) THF 2. Ti(OiPr4) THF.html 133 . O R H Ph2P Me nBuLi.fr/nico911/chorga. Ph2P nBuLi. lycos.Composés du Phosphore http://membres.html 134 .fr/nico911/chorga. être transformé en thiol.Composés du Soufre et du Sélénium Composés du Soufre et du Sélénium Généralités Le soufre est un élément dont la chimie est très développée. Et ceci à cause du fait que dans le cas du soufre. R X + NaSH R SH A noter que la même réaction peut avoir lieu dans des conditions neutres : l'halogénure est d'abord traité par F. R MgX R MgX + S8 R S MgX H R SH R S R L'action de sulfure d'hydrogène sur un alcool (seulement pour les alcools primaires). le soufre est important pour le corps humain. qui est bien meilleur que H2S. os. Malheureusement la réaction se poursuit et l'on forme en même temps du thioéther. il existe une grande différence entre l'oxygène et le soufre. pour les halogénures d'alkyles secondaires les rendements sont plus faibles. L'oxydation de Swern est certainement la réaction la plus connue qui utilise cette chimie. il est nécessaire à la fabrication du collagène (protéine fibreuse et résistante. Dans la classification périodique des éléments. en effet leur structure électronique est bien différente. car dans ce cas c'est la réaction d'élimination qui a lieu. conduit à la formation d'un thiol. Les composés possédant une double liaison C=S sont en général moins stables que leurs homologues qui possèdent une liaison C=O. et des tissus conjonctifs). On aura donc des fonctions thiols (-SH) dont la réactivité est semblable à celle des fonctions hydroxyles (-OH). comme il existe des fonctions C=O. • Synthèse à partir de la thiourée et d'un dérivé halogéné : une autre voie de préparation consiste à utiliser la thiourée. ce qui n'est pas le cas pour l'oxygène. dans la vie de tous les jours. C'est la protéine structurelle constituante d'une partie importante des tendons. R OH + H2S Al2O3 R SH + H2O R S R Il est possible de former les thiols à partir des halogénures d'alkyles correspondants. en présence d'alumine. la plus abondante du corps humain.html 135 . La réaction marche bien avec les halogénures d'alkyles primaires. La réaction n'a pas lieu sur les halogénures d'alkyles tertiaires. De même on rencontrera des fonctions C=S. NH2 R X + S NH2 R S NH2 NH2 OH R S NH2 NH2 OH NH2 R SH + O NH2 http://membres. En effet.fr/nico911/chorga.lycos. Thiols • Formation des thiols L'action d'un organomagnésien sur du soufre permet de former une espèce intermédiaire susceptible de réagir à nouveau avec une molécule d'organomagnésien (pour donner un thioéther) ou avec un proton (pour conduire à un thiol). le soufre se situe juste en dessous de l'oxygène. Pour finir. on passe alors par un ion isothiuronium qui peut ensuite. en milieu basique. il existe des orbitales d libres dans lesquelles les électrons de la liaison π peuvent aller. L'oxygène 8O a pour structure 1s22s22p4 alors que le soufre 16S a pour structure 1s22s22p63s23p43d0.puis par Ph3SnSSnPh3. Néanmoins. Pour cela on part de l'halogénure d'alkyle que l'on met en présence de NaSH. Troin Tetrahedron Lett. R S + R' X R S R' On voit donc que l'ion thiolate peut agir en tant que nucléophile. H N HS O SH S H N Ni Raney EtOH. Distler Angew. On note que les rendements sont très bons au cours des deux étapes (S. de la même façon que le ferait un diol. qui ensuite pourra être réduit. 4815-4817). que l'on fait réagir sur un dérivé halogéné. La seconde est une réaction de couplage de façon à obtenir un composé disoufré.html 136 .fr/nico911/chorga. 95% • Oxydation des thiols : Il existe deux grandes méthodes pour oxyder un thiol. 1967. Kice J. Ou bien redonner le carbonylé. 2001. Ainsi. R X + S2O32X R S SO3H R SH • Synthèse des thiols aromatiques Ar H Ar SO3H Ar SO2Cl Zn / HCl ou LiAlH4 Ar SH En passant par un diazonium il est aussi possible d'obtenir un thiol aromatique. Chem. on forme le sel de Bunte par action du thiosulfate sur l'halogénure d'alkyle. dans un premier temps. 957.OEt2 CH2Cl2. 28.Composés du Soufre et du Sélénium • Sels de Bunte : Une autre méthode de synthèse indirecte permet après hydrolyse en milieu acide d'obtenir le thiol. 92% S H N O BF3. A noter que la formation du sel de Bunte ne se fait que sur les halogénures primaires et secondaires. 6. il est possible d'aller plus loin de façon à transformer l'acétal en thioacétal. il est possible de former un thioéther. Ar N2 + + NaSH Ar SH • Comparaison alcools . L'exemple ci-dessous illustre cette transformation. R' O + 2 EtSH R H+ / Hg2Cl2 R SEt R H R' SEt Ni Raney R' H De même.thiols : l'hydrogène porté par un thiol est plus acide que l'hydrogène porté par l'alcool correspondant. R SH + NaOH R SNa R OH + NaOH R ONa • Réduction des thiols : Un thiol peut servir à protéger un groupement carbonyle. J-L. Mais le composé formé peut être réduit par le nickel de Raney pour conduire à l'alcane. Canet. 544. Chem. Int. 1963. Cibalt. Ed. Il sera alors possible http://membres. La première permet de lui rajouter des atomes d'oxygène de façon à transformer la fonction thiol en fonction acide sulfonique. puis on procède à l'hydrolyse acide.lycos. Y. Eng. R SH Fe ou H2O2 III R S S R Zn / H + R SH R SH HNO3 R SO3H Fonction Sulfure A partir d'un ion thiolate. par traitement avec une solution acide en présence de sels de mercure. il possible avec un composé soufré (l'ion thiocyanate) de faire des ouvertures nucléophiles d'époxyde. Pour cela. Org. Br2. AgBF4-Et3N. on forme un radical sur le soufre. l'alcool réagit avec l'entité formée au cours de la première étape. avec 2 équivalents on forme la sulfone). la deuxième étape oxyde le sulfoxyde en sulfone. Le permanganate de potassium permet aussi l'oxydation. Cl2. Cette réaction marche aussi bien pour les alcools primaires (oxydés en aldéhyde) que les secondaires (oxydés en cétones). R S R' H2O2 R S R' O H2O2 ou KMnO4 O R S R' O Sulfoxydes • Alkylation : Dans le cas des halogénures de méthyle. Il existe de nombreux agents d'oxydation. SOCl2. Néanmoins. AcCl.lycos. + R SH H2SO4 ou Al2O3 H SR On note un second type d'addition qui cette fois-ci se fait selon un mécanisme radicalaire (voir le chapitre sur les réactions radicalaires). S O E S O E Oxydation de Swern : Lorsque l'électrophile utilisé est le chlorure d'oxalyle l'oxydation est appelé réaction de Swern. Dans un premier temps. (CF3CO)2O.Composés du Soufre et du Sélénium de former des analogues d'époxydes. il y a des réactions qui suivent un mécanisme de type addition électrophile. à l'aide d'un initiateur de radicaux. l'eau oxygène par exemple (avec 1 équivalent on forme le sulfoxyde. Init R SH Init H R S R1 R S R1 R S R1 • Oxydation des thioéthers : Ces oxydations se font en deux étapes : lors de la première étape on passe du thioéther au sulfoxyde. dans la première étape. Dans ce cas. dans lesquels l'atome d'oxygène est remplacé par un atome de soufre. Dans un premier temps l'électrophile et le DMSO réagissent ensemble pour former l'entité réactive. TsCl. on a une S-alkylation. SCN O SCN O S N O OCN S S • Addition sur les alcènes : Il existe deux types d'addition sur les alcènes. S O R R X S O H3C X S O CH3 • Oxydation des alcools en dérivés carbonylés : Cette réaction se fait en deux étapes. On note que la seconde oxydation est plus lente que la première.fr/nico911/chorga. alors que pour les halogénures d'alkyle on a une O-alkylation. Puis lors de la seconde étape. pour ce type de réaction il est nécessaire d'appliquer des conditions sévères telles que l'ajout d'acide sulfurique concentré ou d'un acide de Lewis tel que AlCl3.html 137 . Les électrophiles utilisés sont les suivants : SO3-pyridine-Et3N. C'est ce radical soufré qui viendra ensuite s'additionner sur la double liaison. http://membres. TfO-). L. NY 1991.lycos. 0°C.A. On parle alors du réarrangement de Pummerer dans lequel le soufre est réduit alors que le carbone en α est oxydé. Pour cette réaction il est possible d'utiliser différents types de nucléophiles (Cl-. 157-409. Modena. Cl R CH2 OH Base O R H Le même type de réaction d'oxydation peut avoir lieu mais en partant cette fois ci d'un halogénure d'alkyle (X = Cl. et al. alors on peut faire une oxydation en α du sulfoxyde.). . U. 40 (Ed. O Ph S CH R H H Tf2O O Tf Ph S CH R Base Ph S C H R TfO PhS CH R OTf H2 O O R H Stabilisation des carbanions au pied du soufre S CH3 S nBuLi CH2Li http://membres.fr/nico911/chorga. S + Cl2 S Cl. Miotti. John Wiley & sons. I) : O S O R CH2 X S O CH2 R Base S O CH R H R H • Réarrangement de Pummerer : Si un sulfoxyde possède un hydrogène en α. i-Pr2Net. toluène. G.html 138 . Br. Paquette. .Composés du Soufre et du Sélénium Cl O S O O R CH2 OH S O CH2 R NEt3 S O CH R H R H O Oxydation de Pfitzner Moffat N C N N C N O S H N C N O S O CH R S O R CH2 OH H O R H S O CH R H Oxydation de Corey : Cette oxydation se fait en présence de DMS et de dichlore. Organic Reactions. La dernière étape de la réaction est une hydrolyse. AcO-. Pour une revue sur le réarrangement du Pummerer voir De Lucchi. O. Vol. Les conditions classiques sont : TFAA (anhydride trifluoroacétique). Bachlund B R S O2 Cl R S O2 Cl R S O2 R SO2Ph R S O2 Ph + R' CHO R R' OH Na EtNH2 R R' (Z+E) http://membres. réglons un petit point de détail. OH O R S Ph DiBAlH R O [Zn] [Al] O S Ph ZnCl2 R O O S Ph DiBAlH R O S Ph O R OH O S Ph • Réduction des sulfones : Il existe plusieurs méthodes pour réduire une sulfone. mais c'est de l'allemand et ça signifie changement de polarité. O H H S R S H2C S nBuLi S R S S nBuLi S S R' X R R' S S R X S R S [H2O] R O R' [H2O] O R H La difficulté de cette réaction est l'étape d'hydrolyse.lycos. Al/Hg MeOH. Ni Raney. permet de changer la sélectivité de la réduction. Ces méthodes font intervenir des composés qui vont couper la liaison carbone . 'umpolung' n'est pas le nom d'un chimiste. en utilisant la chimie du soufre. L'exemple suivant nous montre la réduction d'une fonction carbonyle en β du soufre. S2O4NO2. PhSCH2Br R CH CO2Et CH2 SPh H2O2 R CH CO2Et CH2 S Ph O ∆ R C CO2Et CH2 • Emploi des sulfoxydes chiraux : Transfert de chiralité depuis l'atome de soufre vers un atome de carbone. Ici on fait une réaction d'umpolung pour allonger la chaîne carbonée. L'addition d'un acide de Lewis. SmI2. au pouvoir chélatant.Composés du Soufre et du Sélénium Emploi des dérivés du soufre en synthèse • Réaction d'Umpolung (changement de polarité) : Bon d'abord. R S NCS R Cl S S [H2O] R O H H S • Préparation d'un lithien à partir d'un alcool via un composé soufré : R CH2 OH PhSSPh PBu3 R CH2 SPh R CH2 Li • La réaction suivante permet. LDA 2. R CH2 CO2Et 1. d'insérer une double liaison en α de la fonction ester. Na/Hg – NaHPO4 R CH2 SO2 Ph Na/Hg NaHPO4 R CH3 • Action d’une base sur une sulfone α halogénée : Réaction de Ramberg .fr/nico911/chorga.soufre. ou bien utiliser la NCS (N-chlorosuccinimide).html 139 . NaNHEt. pour faciliter cette étape d'hydrolyse on peut faire soit un composé mixte de soufre et d'oxygène. H2O2 H O O H CO2Et N CO2Et CO2Et • Nomenclature : Acide Sulfonique .Série aromatique H + H2SO4 SO3H + H2O .lycos. • Caractère nucléophile Ph Li + Se Ph SeLi R' Ph Se X R' Ph Se H2O Ph SeH O2 Se Ph R Li + Ph Se Se Ph Ph SeLi + Ph Se R • Caractère électrophile Ph Se CH3 + n-Bu Li R R + Ph SeCl SePh Ph Li + n-Bu Se [Ox] R CH3 Cl Cl • Oxydation du Sélénium : plus facile que celle du soufre (mCPBA THF 0°C ou O3 à -80°C) R Se R' [Ox] O R Se R' O H O O H H CH3 CO2Et N R Se O H2O2 CH3COOH 0°C R' LDA PhSeSePh H O O SePh H CH 3 1. PhSeBr 3.html 140 .Composés du Soufre et du Sélénium SO2Ph R R' OH KOH R O O SO2Ph R' Comparaison entre les thioéthers et les composés du sélénium Le sélénium (Se) est très nucléophile (c'est-à-dire apte à céder des électrons non liants). LDA 2.fr/nico911/chorga. il est aussi électrophile (c'est-à-dire apte à capter des électrons non liants).Série aliphatique R H + SO2 + Cl2 R SO2Cl R SH + HNO3 R SO3H R SO3H Acide Sulfinique R Li + SO2 R SO2Li R SO2H http://membres. Soc. dans la plupart des cas.html 141 .lycos.fr/nico911/chorga. Cette élimination est plus facile et plus propre que lorsque l'on réalise la même réaction à partir des esters correspondants (J. il est possible toujours grâce à une réduction de Barton de réduire un chlorure d'acide en alcane. R CH2X Ph O S R O OEt ∆ R CO2Et Dérivés à double liaison CS • Thiones Ce sont des composés généralement instables. Chem. R1 OH R2 R2 R1 O S CH3 S Bu3Sn R1 O R2 S CH3 R2 S SnBu3 R1 H H De même. 1950. S SH Thioacides peu stable. on fait une cis-élimination. sauf pour la benzothione. ils ont tendance à s’énoliser. S CH3 S H R 1 O H R 3 R R 1 H + R 3 HS O H3C S Oxysulfure de carbone O C S + H3C SH R 2 2 Méthode de Barton : méthode très douce pour passer d’un alcool à un alcane (voir le chapitre de chimie radicalaire). http://membres. 1810). ils s’isomérisent tout de suite O SH S OH Formation de dithioacide : S R MgX + S C S R SMgX R SH S • Xanthogenates S R O + S C S R O SMgX CH3I DMF R S O S CH3 Réaction de Chugaev : Lors de cette réaction.Composés du Soufre et du Sélénium Acide Sulfénique O Ph S O OEt 1. Am. O R Cl N O S Bu3SnH R H Thioamides : L'hydrolyse acide des thioamides conduit à un acide carboxylique. 72. B 2. De plus. html 142 . HO2C PhS PhS PhS PhS PhS H nBuLi THF.Composés du Soufre et du Sélénium S R NH2 H3O+ R OH SH NH2 O R OH • Mise en place des groupes CH3 et COOH par utilisation de la chimie du soufre. O N Réactif de Lawesson S N O OMe O OMe Dans cette réaction. c'est la fonction la plus basique au sens de Lewis qui est la plus réactive. Pour une revue sur l'utilisation ce réactif voir Cava et Levinson Tetrahedron 1985.fr/nico911/chorga. Belg. En effet. 41. -78°C PhS PhS PhS O SPh HgCl2 MeOH O Ni Raney H2 H3C O O Li Réactif de Lawesson Le réactif de Lawesson permet de transformer une liaison C=O en liaison C=S. 87.lycos. Chim. 1978. Bull. c'est la fonction lactame qui est convertie en thiocarbonyle. 229. • Réactif de Lawesson : Lawesson et al. 5061. MeO S P S S P S OMe • Mécanisme de la réaction : Ar P S S S P Ar S 2 Ar S P S R1 O R2 Ar S P S R1 R2 O Ar P S O R2 S R1 O Ar P + S R1 S R2 http://membres. Soc. Bien sûr. ou encore KHMDS. Les composés du silicium sont connus pour leurs divers intérêts dans la vie de tous les jours. Enfin les huiles de silicone sont largement connues du grand public.lycos. Le carborundum (SiC) qui permet de réguler l'ébullition. est que : STOP • • le silicium stabilise les charges positives en β le silicium stabilise les charges négatives en α Si Si Stabilisation des carbocations en β • Série aromatique : (voir plus loin pour un exemple en synthèse) Si + E E Si H Si E E Si Nu E http://membres. NaHMDS. C'est l'élément le plus abondant de l'écorce terrestre (27. en général. il est tétravalent. utilisés en synthèse comme groupes protecteurs de fonctions oxygénées (la force de la liaison Si-O est de 95 kcal/mol). Nous verrons ici qu'il existe d'autres types d'utilisations des composés organosilylés. A noter que le LiHMDS est une base plus forte que le LDA. Me3Si Cl + NH3 CH3 CH3 CH3 H3 C Si Si H3 C N CH3 H Base (n-BuLi) CH3 CH3 CH3 H3C Si Si H3 C N CH3 M + nBuH La notion la plus importante à retenir. des résines.Composés du Silicium Composés du Silicium Généralités Les composés du silicium sont. Silène Silanone Sililène C Si Si O Si Si • Préparation : Les méthodes de synthèse directe. Le silicium est de la même famille que le carbone. fut initialement trouvé dans une météorite. permettent à partir de silicium pur ou de tétrachlorure de silicium d'avoir accès à de nombreux composés H3C Cl + Si Cu 400°C SiCl4 + Cl3Si H + Me3Si R4Si Cl + Me2SiCl2 SiCl4 + 4 R MgX Formation du Métal-HMDS : l'hexaméthyldisiliazane contient un proton qui peut être arraché par une base forte pour donner du LiHMDS. Le TMS ou tétraméthyl silane (CH3)4Si sert de référence en RMN.2% notamment sous forme de sable). des graisses etc… • Nomenclature : Abordons ici quelques aspects de la nomenclature des composés organosilylés.fr/nico911/chorga. les bases à base de HMDS sont encombrées. concernant le silicium. Ce sont de polymères poly-organosiloxanique dont on peut faire des gommes.html 143 . Dans le premier cas. Dans le second cas. Or le carbone portant le bromé vinylique n'est pas nucléophile. Br2 Br Br Etudions de plus près le mécanisme de cette dibromation : Si Br Si Br Si Si Br Br Si Br + Si Br Br Br A partir du composé orthodisilylé. Si Si ClCH2COOH ∆ Si Si Si + Si • Série vinylique : E E Si Si Nu E O R Si Cl AlCl3 O R En ce qui concerne les vinylsilanes. donc la substitution se fera sur le carbone portant le bromé allylique.lycos.fr/nico911/chorga. la dibromation classique. Br2 2. conduirait au composé ortho ou para dibromé. les deux exemples suivants illustre celle-ci. sous-entendu par une réaction de Friedel et Crafts. on transforme le bromé vinylique en organomagnésien. il est possible d'obtenir les composés méta et para disilylés. Ici par cette méthode on obtient le méta dibromé. Si Si HNO3 H2SO4 NO2 SO3H Si Si 1. le TMSCl qui est un électrophile va venir réagir avec le brome du carbone le plus nucléophile. Br TMS Cl Br Br δ+ Br Mg / THF MgBr TMS Cl TMS TMS δ+ δ δ- • Méthode qui permet de protéger un proton acétylénique et de réduire la triple liaison en double liaison Z : R H nBuLi R Li TMSCl R TMS R'2B H H R BR'2 TMS http://membres.Composés du Silicium Cette réaction est intéressante car elle permet d'avoir accès à des composés que l'on ne peut pas obtenir par réaction de Friedel et Crafts. ainsi le carbone vinylique devient plus nucléophile il est alors possible de faire la substitution en position vinylique et d'obtenir le vinylsilane. il y a deux types de réactivité. En effet.html 144 . Néanmoins cette réaction permet d'obtenir des composés éthyléniques cis ou trans. est acide : Br Si Br2 Br H Si Et3N Br Si nBuLi Li Si O R H HO R Si SOCl2 R Me Me2CuLi Si Cl R Si • La syn-magnésation permet quant à elle de former un vinylsilane cis à partir d'un composé acétylénique : MgBr R Si TiCl2Cp2 MgBr R Si • Halogénation : H Bu H SiR3 I2 Bu H I H H Bu I H H Bu I H SiR3 SiR3 Il est très difficile de faire l'insertion de deux atomes d'iode sur deux carbones voisins. elle dépend de la nature du groupement R.lycos. une autre voie permet d'obtenir le composé iodé trans. H Bu CF3COO I H H Bu F3CCO2 I H SiR3 Bu F3CCO2 H H SiR3 I EtO H Bu I H SiR3 • Série acétylénique R Si E R Si E Nu R E • Réaction de Berkofler O R' R Si Cl O R R' AlCl3 O R' O Cl Si Si Si R' MeOH MeONa O H R' AlCl3 http://membres. ce qui implique que dans le mécanisme ci-dessus l'on n’a qu'une seule voie possible. en α d'un silicium. 2 Na + Si Cl R cis Si R I R H Cl3Si H R H H SiCl3 trans 3 H3C Li R H H SiMe3 PtCl6H2 • Le proton. En revanche.fr/nico911/chorga.html 145 .Composés du Silicium • Réaction de Hudvlick : A noter que cette méthode n'est pas totalement régiosélective. Si + R O H AL OH Si R + R' O H TiCl4 R' R + R R OH OH R' Dans ce dernier cas. on constate que l'on obtient toujours le composé cis. il y a un groupe partant en β du silicium (c'est-à-dire l’atome de brome).β-insaturée. • Série allylique Si E E Si E Si H Si MeO OMe OMe OMe Exemple de formation d'un composé silylé allylique par oléfination de Wittig : O R H + Ph3P R Si Si • Condensation de Diels-Alder O + Si O O Si O O O H O O O • Assistance par un acide de Lewis : Ici le composé silylé est un nucléophile.Composés du Silicium R Si H Br R Br Si H H Br R Br Br A Si H H R Br Dans le composé A.4 sur cette cétone α. qui vient s'additionner en 1. Le cas suivant illustre l'action du nucléophile. Si O TiCl4 O http://membres. d'où la réaction d'élimination.fr/nico911/chorga.html 146 . l'acide de Lewis (qui contient une lacune électronique) va rendre le carbonyle encore plus électrophile permettant ainsi l'attaque du nucléophile.lycos. O SiMe3 R H3O+ R OH SiMe3 OH R OH R H O • R Acylsilane : O + Cl (Me3Si)2CuLi R Si O R Si O R1 Li R R1 OLi Si R1 O Si R http://membres.html 147 . mais cette fois-ci.fr/nico911/chorga. SiMe3 O R1 R2 mCPBA R2 R1 LiSiMe3 HO R2 H H R1 R1 KH R2 • Epoxysilane : dans ce cas la présence d'un groupe hydroxyle en β du silicium permet de faire une réaction d'élimination. avec une base on fait une syn élimination. R1 Me3Si R2 O Me3Si O R1 R2 H DiBAlH HO R1 R2 H SiMe3 H KH R2 H ou BF3. Car comme on l'a vu plus haut.OEt2 R1 R2 R1 STOP L'élimination en milieu acide se fait en anti. qui permet de faire des composés oléfiniques de stéréochimie Z ou E en fonction des conditions expérimentales utilisées. on obtient quand même le composé E. bien que l’on utilise une base. l'époxyde obtenu peut être ouvert par un nucléophile.lycos. R O SiMe3 Pr mCPBA Pr SiMe3 R2CuLi HO H H Pr SiMe3 Pr BF3 R Dans l'exemple suivant. c'est le silicium qui ouvre l'époxyde. L'action d'un cuprate est régiosélective et se fait sur le carbone portant le silicium. Lorsque l'on époxyde un vinylsilane.Composés du Silicium Stabilisation des carbanions en α LDA Me3Si CO2H Me3Si CO2H Elimination de Peterson O Me3Si R1 + R2 H R1 R2 R1 R2 Me3Si O C'est une méthode stéréosélective. L'élimination en milieu basique se fait en syn. HCl. ou Et3N. c'est qu'ils permettent la précipitation des sels (Imd. mais aussi du moins cher au plus cher : TMS (TriMéthyle TES (TriEthyle TBDMS ou TBS TIPS TBDPS Silane) Silane) (TerButyleDiMéth (TriIsopropyle (TerButyleDiPhény yle Silane) Silane) le Silane) H3C CH3 CH3 Si Si H3C H3C Si CH3 Si Si CH3 CH3 H3C CH3 CH3 • Potentiel des éthers d'énols silylés Les alcools protégés par un silicium ne sont plus aptes à permettre une chélation. Dans le DMF elle est en générale "très" rapide. mais aussi le choix de la fonction alcool qui sera protégée. La basicité de l'oxygène des éthers d'énols silylés est réduite par rapport aux alcools ce qui change les paramètres des réactions assistés par des acides de Lewis. du plus fragile au moins fragile. En théorie on peut déprotéger tous les éthers silylés de façon sélective. Bien que pour certains composés. Formation : L’une des méthodes les plus usuelles pour protéger un alcool par un groupe silylé consiste à utiliser R3SiCl plus une base telle que l’imidazole. les phénoliques par exemple. Classement des groupes protecteurs. son mode de déprotection.fr/nico911/chorga. ou NaH qui risqueraient de faire des migrations ou des déprotections. la protection de l'hydroxyle aromatique dans le DCM peut prendre juste 5 minutes. pour cela il est nécessaire de trouver d'autres groupements protections qui eux permettent la chélation. La réaction peut se faire dans de nombreux solvants. il est à noter que les triflates (R3SiOTf) sont en générale plus réactif que les chlorés correspondant (R3SiCl).lycos. en revanche elle l'est moins dans des solvants tels que le THF ou le dichlorométhane. c'est l'encombrement des groupes présents sur le silicium qui va déterminer la stabilité du groupe protecteur. De plus on note que pour un même éther silylé la déprotection est plus facile pour un alcool primaire que pour un secondaire. Par contre un groupement fortement encombré ne pourra ni protéger un alcool tertiaire. du moins encombré au plus encombré.HCl. R1 Si R2 R3 Stabilité : Les éthers silylés ne sont pas très stables en milieu basique il est donc préférable d'éviter l'utilisation de composés tels que LiAlH4. ni un secondaire. STOP http://membres.Composés du Silicium O Ph + Si H3C SO2Ph Li Ph Me3Si O SO2Ph Ph OSiMe3 Ph O Liaisons Silicium – Hétéroatome • Protection par un groupe silicium La protection se fait avec un silicium trisubstitué. Par ailleurs. Un groupement silicium très peu encombré pourra protéger un alcool primaire plus facilement qu'un secondaire et qu'un tertiaire.HCl) le traitement de la réaction devient alors facile puisqu'une simple filtration suffit.html 148 . ou R3N. Un autre avantage au DCM et au THF. fr/nico911/chorga.Et3N) ces deux derniers étant plus doux que HF. Le groupement TMS est particulièrement sensible à une source de proton et la déprotection intervient selon le mécanisme suivant : l'oxygène est tout d'abord protoné pour former un groupe partant.HCl R2 Mécanisme : R OH Cl SiR3 R O H SiR3 + Cl R O SiR3 H.html 149 . l'attaque nucléophile de l'eau (provenant de H3O+) sur le silicium. Formation de TMSI I Si Si I I2 Si I http://membres.Pyridine (de même pour HF. Et3N CH3CN R1 OTMS + Et3N. R1 R O Si R2 R3 F R O R1 + F Si R2 R3 H2O R OH Par H+. R OSiR3 + N • Déprotections : Par un ion fluorure tel que TBAF (nBu4NF) ou HF ou HF. permet de libérer l'alcool. Il est donc possible d'utiliser TMS-I pour déprotéger un alcool protégé sous forme d'éther.Composés du Silicium R1 O + TMS Cl R2 NaI.lycos.HCl N + HCl Imd. Ensuite. Me R O Si Me Me H Me Me R Si Me O H H2O Me R OH + HO Si Me + H Me • Utilisations O-N+(nBu4) R1 R2 nBu4N F + - OTMS R1 R2 MeLi LiBr R1 O Li R2 O R Cl O R1 O O R2 R O R1 X R2 X2 R1 OTMS R2 AlCl3 HC(OEt)3 BF3 R1 R2 CH(OEt)2 • Liaison Si-X La liaison silicium – iode permet de rompre la liaison oxygène – carbone pour les fonctions éther. fr/nico911/chorga. W. 2065-2084.html 150 . Exemple en synthèse : réarrangement de Brook O n-Pr SiMe3 + MgBr n-Pr O SiMe3 n-Pr OSiMe3 OSiMe3 nBu-I n-Pr H3C H n-Bu O O n-Pr OH CH3 n-Pent TiCl4.lycos. Ici l’électrophile est l’ion Br+ et le nucléophile est le peracide. 57. M. H2O Mécanisme : SiMe3 R OH NaH cat. Tetrahedron 2001.Composés du Silicium Utilisation de TMSI Si I O CH3 H3C I + O Si H OH • A partir de silane il est possible de former des alcools : (ATTENTION : cette réaction ne peut avoir lieu que si et seulement si il y a un groupement aromatique sur le silicium) Si Ph CO2H Br2. R SiMe3 O R SiMe3 O R O SiMe3 SiMe3 R SiMe3 R O + R H O SiMe3 OH Bien sur tout dépend de la quantité de base que l’on utilise pour cette réaction : http://membres. HO CH3 Si R CH3 Br2 Br O O CH3 H3C H3C Si O R O O CH3 H3C H3C Si OR OCOCH3 R OH CH3 Si R CH3 Réarrangement de Brook Le réarrangement de Brook est la migration du silicium (du carbone vers l’oxygène). CH3CO3H AcOH OH CO2H Mécanisme : ce mécanisme a déjà été abordé dans la partie sur la stabilisation des carbocations en β du silicium en série aromatique. Pour une revue voir Moser. fr/nico911/chorga. n’apporte pas grand-chose en soit.lycos.html 151 . sauf si l’anion intermédiairement est piégé par un électrophile. R O E SiMe3 E R O SiMe3 http://membres.Composés du Silicium SiMe3 R R O produit obtenu avec une quantité stoechiométrique de base O SiMe3 H SiMe3 R O produit obtenu avec une quantité catalytique de base A noter que le réarrangement de Brook. SiMe3 R OH NaH cat. Composés du Silicium http://membres.html 152 .lycos.fr/nico911/chorga. : Boronates Les composés tels que BH3 possèdent une lacune électronique (ce sont des acides de Lewis) et ont tendance à être très réactifs. La régiosélectivité de cette addition dépend de l'encombrement sur l'atome de bore.OEt2. Ils réagissent avec eux-même pour former des dimères . H + BH3 B 9-BBN H B + BH3 B H Forme utilisée dans la littérature H B + BH3 Diisopinocamphenylborane noté (iPc)2BH Théxyleborane H B H + BH3 H B + BH3 http://membres. dans une partie des réactions que nous allons voir.THF. ou plus exactement l'accessibilité de la liaison B-H.Composés du Bore Composés du Bore Généralités Le bore est un composé dont la chimie est très répandue.lycos. … • Méthodes de préparation et encombrement : Le point qui nous intéresse le plus est l'encombrement sur le Bore. En effet. nous étudierons l'addition du bore sur une insaturation. BF3.fr/nico911/chorga. Il permet de très nombreuses réactions telles que des couplages. Pour éviter cela certains d'entre eux sont vendus sous forme d'un complexe stable : BH3. Il sera donc nécessaire de bien choisir le borane. Sia2BH ou (Siamyle)2BH se sont des groupes très encombrants. ainsi on obtient facilement B2H6. BH3.DMS. etc… Son utilisation présente de nombreux avantages notamment au point de vue de sa non-toxicité. • Nomenclature : BH3. BR3 : Boranes B(OH)3 : Acide borique RB(OH)2 : Acide boronique R2B(OH) : Acide borinique R4B. contrairement à d'autres composés comme les composés à base d'étain qui sont toxique et donc ne sont pas recommandés. avant de faire une quelconque addition.html 153 . Il pourra facilement être utilisé pour la synthèse de médicaments. des réductions. html 154 . lorsque l'on utilise le 9-BBN. il illustre l'hydroboration d'une double liaison Z.Composés du Bore Notes : • L'encombrement du 9-BBN est moindre que celui du composé Sia2BH. ils doivent être utilisés rapidement. pour éliminer le Bore. la régiosélectivité est quasi totale. C=O. Dans un premier cas on utilise BH3 ou plus exactement le dimère B2H6. Les acides minéraux tels que HCl et H2SO4 ne donnent pas l'hydrolyse. • Rupture de la liaison C-B Rupture pour former un alcane : H O O B R R R CH3 R B O R H3C O + R H 3 R H + B(OAc)3 Rupture pour former un alcool : B R R R OOH R R B O O H R R B O R R RO RO B OR H3O 3 R OH + B(OH)3 • Oxydation des boranes : on peut faire l'oxydation chromique directement. borane plus encombré. De façon générale.lycos. On dit alors que l'hydroboration par le 9-BBN est régiosélective. • Régiosélectivité : Plus le système éthylénique est encombré et plus l'hydroboration est difficile. B R BH3 Sia2BH R 90% 99% B + R 10% 1% L'exemple suivant est plus marquant. http://membres. [Ox] BR2 O • Oxydation des boranes terminaux : oxydation en acide carboxylique.fr/nico911/chorga. C≡C . • La liaison C-B est très solide. De plus on note que pour avoir une bonne régiosélectivité il est nécessaire d'utiliser un borane encombré. • Le Théxyleborane est monosubstitué car il est très encombré. on note que le bore est capable de s'additionner sur les insaturations de façon à donner des réductions de ces dernières que ce soit C=C . • Les composés tels que RR'BH ne sont pas stables très longtemps. R R + R B H R BR2 R B(OH)2 CrO3 AcOH R O OH Hydroboration des alcènes Il s'agit en fait de réactions d'addition sur la double liaison. si on fait un alcool secondaire on passera directement à la cétone. il faudra voir à la rendre plus faible. La régiosélectivité est mauvaise mais légèrement en faveur de l'addition sur le site le moins substitué. En revanche. NaOH OH L'exemple ci-dessus nous montre l'exemple de la chimiosélectivité pour l'addition du borane. 2 H R Sia H Na OH R OH R O Réduction de la triple liaison en double liaison de stéréochimie Z. on utilise un borane chiral à savoir le diisopinocamphénylborane noté (iPc)2BH. ici on a le choix entre une double liaison monosubstituée et une autre trisubstituée.1% H3C CH3 CH3 • Chimiosélectivité : Il est aussi possible d'additionner un borane sélectivement sur une double liaison par rapport à une autre. ce peut être une chaîne alkyle. R R' 1. AcOH R R' http://membres. En effet.html 155 .9% B 10% 0. les excès sont moins bons. Pour introduire la chiralité. un atome d'iode.Composés du Bore CH3 H3C H CH3 H BH3 9-BBN H3 C CH3 CH3 + B 90% 99.fr/nico911/chorga. BH 2 + H3C CH3 H3C B 94% H CH3 + H3C 6% B H CH3 Réactions sur les alcynes Si les boranes sont trop encombrés. Sia2BH 2. une double liaison moins encombrée est plus réactive qu'une liaison plus encombrée. un groupe SiMe3. Sia R Sia2BH R B CO 3 CH 2O 2.lycos. un acide carboxylique. comme nous l'avons vu précédemment. 1. En effet. La nature de R' est variable. R2BH 2. un alcool primaire. H2O2. il ne s'additionne qu'une fois sur l'insaturation. L'hydroboration se fait sur la double liaison la plus accessible • Mécanisme de la syn-addition R' R' H BR2 H B R R R2B H R' R2B H H B R' R' R R H BR2 • Transfert de chiralité sur les alcènes : à noter que lorsque l'on part d'un alcène trans. Dans le cas B. il est possible d'additionner un brome sur la double liaison à l'aide d'un borane. -78°C 2. http://membres.html 156 . Pour cela on utilise directement un borane bromé. 2001. Effet inductif attracteur R' Effet mésomère donneur OEt OEt R' B R' [Ox] OEt OH R Cl B H R' R Cl B R' R' Cas des réactions d'éliminations : Ici on a une syn-élimination . ICl A R I • Ates complexes : Le mécanisme invoqué est plutôt simple. R I 1. OH 2. De cet ordre dépend la stéréochimie de l'insaturation sur le substrat final. 8593-8595) Br O CO2CH3 B Br CH2Cl2 0°C → rt O CO2CH3 OTIPS OTIPS • Problèmes liés à l'iode : Ici on va étudier de plus près l'ordre d'addition des réactifs. I2 Et I H Me Régiosélectivité des composés comportant un hétéroatome en position vinylique ou allylique • Hétéroatomes en position vinylique : Les effets électroniques (inductifs et mésomères) ont une influence sur la régiosélectivité de l'hydroboration. (J. Dans le cas A. Soc. I2 B(iPc)2 H Et Me 1. 123/35.Composés du Bore R Sia R B Sia Br2 R H Br Sia B Br H Sia ∆. I. puis le méthylate va sur le bore. MeONa B R B O O 1. OH Br élimination : anti élimination : syn R Br CC l4 Dans cet esprit. Chem.fr/nico911/chorga. dans un premier temps l'ion hydroxyle vient sur le bore et forme un borate. ICl.de même il est possible de la même façon d'obtenir des alcènes Z-disubstitués.est le nucléofuge. MeONa. CH2Cl2. qui est un bon groupe partant.est le nucléophile et (iPc)2(OH)B.lycos. l'iode vient en premier s'additionner sur la double liaison. Dans ce cas la liaison B-H n'existe plus et est remplacé par une liaison B-Br. Am. puis l'iode (sous forme ICl) s'additionne la double liaison. le méthylate va venir se mettre sur bore pour former un borate. -78°C 2. Ensuite l'iode arrive et fait une classique SN2. on va réduire la fonction acide en alcool par BH3. Néanmoins. sans toucher à cette dernière. la réaction ci-dessus en est un bon exemple.fr/nico911/chorga. R O R1 OH R B OMe OH R1 OH R2 R2 NaBH4 http://membres. H R O R1 B H R2 R1 R O B R2 R1 B H R2 R1 R R2 B R1 O B R2 • Réduction chimiosélective : Chimiosélectivement on va réduire un ester en alcool par NaBH4.lycos. • Réactifs qui permettent de réduire un acide en aldéhyde : H 2 B Cl + R OH O rt 15 min O R H • Réduction des céto-alcools en syn-diols : Prasad et al. Il est donc nécessaire de faire attention à la chimiosélectivité sur un substrat donné. Dans les deux cas on aura une réaction d'estérification (dans ce cas précis une lactonisation). 155-158.Composés du Bore R1 N H R2 R1 R N R2 R H O R3 B H R4 R4 R B R3 R1 N R2 APTS R • Hétéroatomes en position allylique : R1 B H R1 R2 B Cl Cl R2 H2O2 NaOH HO Cl Hydroboration des dérivés carbonylés • Il est possible de réduire un aldéhyde grâce à un composé du bore. il existe quelques exceptions. O CH2 O O BH3 CO2H CO2Et NaBH4 O CH2 Note importante : En général. Tetrahedron Lett. le borohydrure de sodium ne réduit pas un ester (voir tableau ci-dessous). NaBH4 réduit les esters phénoliques et notamment ceux qui sont électroattracteurs.html 157 . Dans l'autre cas. 1987. Mais la réduction de l'ester est une réaction si lente qu'il est en général possible de réduite une fonction aldéhyde ou cétone dans une molécule contenant une fonction ester. la fonction acide restera inchangée. mais la réduction d'un aldéhyde se fait à la même vitesse qu'un alcène. c'est-à-dire des aminoalcools cycliques et un composé du bore. il va y avoir addition de 4 carbonyles sur un bore. Ces oxazaborolidines sont souvent noté CBS pour Corey. R1 STOP O O B O O O NaBH4 + R2 H R1 OH R2 Ca c'est la théorie. Trois ça devient dur.fr/nico911/chorga. Mais Quatre ???!! Ce n’est pas la peine d'y penser.1eq OH R1 R2 O R1 R2 BH3. Deux carbonyles ça va encore. Le L-Sélectride (LiBH(secBu)3) et le K-Sélectride (KBH(secBu)3).THF (0. Voilà pourquoi on met toujours un excès de borate (2-3 équivalents). Réduction énantiosélective de cétones en alcools (Oxazaborolidines de Corey) Corey et collaborateurs.lycos. proposent la réduction énantiosélective de cétones en alcools (Angew. qui sont fort intéressant. Bakshi.6eq). 1986). THF -25°C à rt http://membres. La théorie veut que lorsqu'on fait une réduction d'un dérivé carbonylé par NaBH4 ou KBH4 on peut additionner ¼ d'équivalent de borate par rapport au carbonyle. on sait que l'addition d'un carbonyle sur le bore est facile. Int. car en pratique. Ils sont très intéressants pour la réduction des cétones cycliques. 37. Pour cela ils utilisent des oxazaborolidines.Composés du Bore Le mécanisme fait intervenir le bore avec la fonction carbonyle : H R2 O R1 O R B R H • Réduction de Mildland (Utilisation des alpines boranes) : Réduction des systèmes carbonylés avec un bore qui ne contient pas d'hydrogène. H Ph Ph O B Me N 0. Tous deux permettent de réduire des dérivés carbonylés en alcools. et Shibata. O H OH t-Bu H H t-Bu L-Sélectride NaBH4 + t-Bu 7% 80% OH 93% 20% Le L-Sélectride. Chem. permet donc de favoriser une attaque de type équatoriale. 1998. En effet. Ed. Ph O D B O B H D OH NH2 O B N H + Ph OH H D + Ph Il existe deux composés du bore.html 158 . il suffit de suivre la relation suivante : H Ph Ph N B O O RL RS OH RL RS Me Pour les cétones acycliques RL peut être : Aryle.THF H N H3B Ph Ph O B R H N H 2B H Ph Ph O B R O CH3 HCl.lycos. MeOH HO H CH3 Ph O B N Ph B H2 O H R CH3 BH3 CH 3 B H Ph H2 Ph O B O Ph H2 B H N R CH3 Pour connaître la configuration de l'alcool obtenu lors de la réduction.Composés du Bore Le mécanisme proposé pour cette réduction est le suivant : H N H2BO H CH3 O Ph Ph O B R BH3. C≡CR Pour les cétone cycliques α. CX3. ou un halogène Transposition Carbone-Bore-Carbone OEt R B OEt CHCl2 Carbone-Carbone-Bore OEt R B OEt Cl Cl R Cl B OEt OEt O Pr B O LiCHCl2 Pr Cl B Cl EtMgBr Pr Et R' B LiCHCl2 Pr Et B R B R' R' I2 NaOH H R I B H R' OH R H I R' B H R' OH OH R R' http://membres. TMS. alkyl.fr/nico911/chorga.β-insaturés RL peut avoir une chaîne alkyle sur la double liaison.html 159 . tributylstannyl. html 160 . Na2CO3.Composés du Bore Réactions de couplages • Couplage de Suzuki : Y R1 X + R2 B Y [Pd]cat Base ou F rt → 100°C R1 R2 Base : Ba(OH)2. (OR'')2.lycos. Réductions en tous genres Réduction des diverses fonctions organiques par des composés du Bore.fr/nico911/chorga. (OH)2. • Ordre de réactivité des différentes fonctions face à la liaison B-H. O OH O O H lent CN O très lent ne réagit pas NO2 http://membres. Y2 : 9-BBN. html 161 .fr/nico911/chorga.THF OH R1 OH R1 R2 9-BBN OH R1 OH R1 R2 LiBHEt3 OH R1 OH R1 R2 O R1 Cl si on travail dans un mélange DMF/THF OH R1 Pas de réduction OH R1 R1 OH si on travail dans l'éthanol O O ( )n R1 O R2 OH OH OH ( )n OH OH ( )n OH R1 R2 OH R1 + HO R2 Pas de réduction Pas de réduction Pas de réduction OH ( )n Pas de réduction Marche plus ou moins bien OH R1 Marche plus ou moins bien Marche plus ou moins bien Marche plus ou moins bien O R1 O R2 O R1 OH O R1 N R2 R3 R2 = R3 = H ou R2 = H et R3 = Alkyl ou R2 = R3 = Alkyl R1 CN R1 R2 Pas de réduction Pas de réduction R1 R1 N R2 R3 N R2 R3 R1 N R2 R3 Pas de réduction Pas de réduction Pas de réduction R1 NH2 R1 R2 Marche plus ou moins bien R1 R2 Marche plus ou moins bien R1 R2 http://membres.Composés du Bore Fonctions O R1 O R1 R2 H NaBH4 ou KBH4 dans EtOH OH R1 OH R1 O R1 H R2 BH3.lycos. fr/nico911/chorga.html 162 .lycos.Composés du Bore http://membres. 25. la seconde est en général une molécule contenant un atome d'halogène. Pour cela on prend deux molécules. http://membres. Ed. c'est la réaction de couplage aussi connue sous le nom de réaction de Stille.fr/nico911/chorga. A noter que la réaction peut avoir lieu aussi bien en version intermoléculaire qu'en version intramoléculaire. aussi bien en chimie "classique" qu'en chimie sur support solide. 80°C PhH R1 δ O - δ SnBu3 R2 + nBu3SnH R1 nBu3Sn δ O H - δ SnBu3 H2O R2 R1 + OH R2 Réactions de couplage L'autre grand type de réaction. le lithien ainsi obtenu est ensuite fonctionnalisé en cuprate pour réagir sur la cétone α. 2. Exemple d'application de cette méthodologie.Composés de l'Etain Composés de l'Etain Généralités La chimie de l'étain est très développée. Puis. Stille Angew. J. La chimie de l'étain se partage en trois grandes parties : • Les réactions d'échange métal – étain • La chimie radicalaire (dont nous n'aborderons qu'un seul exemple dans cette page. Chem. ces sels sont en général de type Pd(PPh3)4.lycos. O R1 R2 nBu3SnH AIBN. H3O+ CH2OEt CuI (EtOCH2)2CuI O Réactions radicalaires Les composés de l'étain et notamment Bu3SnH sont largement utilisés en chimie radicalaire. alkyl. mais il est a noter que la réaction peut aussi avoir lieu dans le cas d'un groupe OTf. CH2OR'). benzyl. Pd(PPh2)Cl2. 1986. ils permettent de faire un grand nombre de réactions (voir le chapitre des réactions radicalaires) comme par exemple de réduire des fonctions cétones en alcools. par action d'un organolithien (ici le butyllithium) sur ce stannane on obtient l'organolithien voulu. il est possible de préparer des substrats de type Bu3SnR avec un R quelconque (vinyl. ce point étant largement développé dans le chapitre sur les réactions radicalaires) • Les réactions de couplage Réaction d'échange étain . R X + R 1 Sn(R )3 2 Pd° R R 1 + X Sn(R )3 2 Ce type de réaction est assisté par des sels de palladium. la première contient une partie avec d'étain (c'est-à-dire un groupe SnBu3). 508. Bu3Sn R + Bu Li Bu4Sn + R Li Par cette méthode il est ainsi possible de préparer des composés tels que LiCH2OR' sans passer par des substrats comme ClCH2OR' qui sont réputés pour être cancérigène. K.html 163 . Nous n'aborderons dans ces pages que l'aspect chimie classique. Bu3Sn CH2I EtOH EtONa Bu3Sn CH2 OEt BuLi Bu4Sn + Li CH2 OEt O 1.β-insaturée.lithien Grâce à cette méthode de synthèse. Int. Pd2(dba)3 THF. 55. Org. Chem. 1990. R H NBS AgNO3 R Br Echange Halogène – Etain Les réactions suivantes sont des réactions d'échange entre l'étain et un halogène : R NIS THF I R I2. 1984. PPh3. Pd2(dba)3 THF. 1 1996.. THF 0°C SnBu3 R I http://membres. 2417) permet de réduire des bromoalcynes pour donner des vinylstannes de stéréochimie E.Composés de l'Etain Le mécanisme invoqué est le suivant : élimination R R1 réductrice R1 R Pd L isomérisation cis-trans L L2Pd° addition R X oxydante L R Pd L R1 Sn(R2)3 L R Pd R1 L le produit trans ne peut pas conduire à une élimination réductrice X Sn(R2)3 transmétallation X Exemples d'applications en version intra et intermoléculaire : n-Bu SnBu3 + I PdCl2(CH3CN)2 DMF 73% OH n-Bu OR O O RO I O SnBu3 Pd(PPh3)4 39% RO OR O O O OH Réduction d'alcyne en vinylstannate La réduction décrite par Guibé (J. 1857) et Pattenden (J. 727). Bu3SnH Br H SnBu3 Br PPh3. Bu3SnH H SnBu3 H Les bromoalcynes sont préparés à partir des alcynes correspondant par action de NBS en présence de nitrate d'argent (Angew. Perkin Trans. Soc. Chem.lycos.fr/nico911/chorga. Engl..html 164 . Int. Ed. Chem. Stratégie de synthèse . . Les moins oxydés O R H R Métal R N R R S R X R R' OR' OR' SR' SR' R O R H O R X X R HC R' O Les plus oxydés O R HO OH http://membres.fr/nico911/chorga.C : [ Ox ] O HO OH H O H • Les réactions impliquant le remplacement d'un atome d'hydrogène par un atome d'oxygène : CH3 [ Ox ] CO2H • Les réactions dans lesquelles un atome d'oxygène est ajouté au substrat : S [ Ox ] O S O • Les réactions de couplage oxydant : SH [ Ox ] S S Le tableau ci-dessous résume l'état d'oxydation des différentes fonctions en chimie organiques.Réactions d'oxydation Réactions d'oxydation Généralités Les réactions d'oxydation en chimie organique sont classées selon 5 catégories : • Les réactions faisant intervenir le départ d'atomes d'hydrogène : [ Ox ] [ Ox ] • Les réactions impliquant la rupture d'une liaison C .lycos. Les fonctions sont classées des moins oxydées vers les plus oxydées.html 167 . html 168 . O R1 R2 O H OH Cr O B R1 O R2 http://membres. N H 2 Cr2O72- Mécanisme de l'oxydation au chrome : c'est un mécanisme faisant intervenir une β−élimination. tandis que les moins oxydants permettront de s'arrêter à l'aldéhyde. CH2Cl2 • Pyridium DiChromate : Dans ce cas on va jusqu'à l'acide carboxylique. Abréviation Nom / Notes H2SO4 / CrO3 Réactif de Jones CrO3 / Pyridine Réactif de Collins PCC Pyridinium ChloroChromate Formule développée N H Cl CrO3 PDC. Les plus oxydants oxyderont les alcools primaires directement en acides carboxyliques. Les composés chromés suivants sont classés du plus oxydant au moins oxydant. évitant à celui-ci de réagir avec le composé aromatique formé. dont voici un bref résumé : • Oxydation au chrome : A noter que le chrome est un composé toxique et polluant donc on l'utilise de moins en moins.Réactions d'oxydation Les réactions faisant intervenir le départ d'atomes d'hydrogène Pt 300-350°C + 3 H2 Il est à noter que la réaction se fait d'autant mieux que l'on part du cyclohexène ou du cyclohexadiène.fr/nico911/chorga. DMF PDC.lycos. La réaction se fait en présence d'un composé capable de réagir avec l'hydrogène formé. Les réactions d'oxydation les plus connues faisant intervenir le départ d'atomes d'hydrogène sont les réactions d'oxydation des alcools : H Alcools Primaires R R1 Alcools Secondaires R2 R1 Alcools Tertiaires R2 R3 OH [ Ox ] OH OH [ Ox ] R [ Ox ] R1 O R2 O [ Ox ] R O OH Pour faire ces oxydations il existe un très grand nombre d'agents d'oxydation. Dans ce cas on s'arrête à l'aldéhyde. La réaction conduit à un composé aromatique c'est-à-dire un gain d'énergie. Benzène. Santagostino et ses collaborateurs ont apportés une modification à la première étape cette préparation (J. ils préconisent l'utilisation de 1. …). Néanmoins ce réactif présente l'inconvénient de ne pouvoir s'utiliser que dans le DMSO. Le détail du mécanisme est donné au chapitre sur les alcools. …) sont possibles.H2O 80°C 2h AcO OAc OAc I O IBX O DMP Récemment. AcOEt. mais il existe quelques exemples d'oxydation d'alcools secondaires en cétones.2h O O O R Plusieurs avantages sont à noter : • Large gamme de solvants d'utilisation (Dichlorométhane. il n'y a pas de risque d'épimérisation d'un centre en α de l'alcool. • Contrairement aux oxydations de Swern et Moffat. OH R AcO OAc OAc CH2Cl2 I rt. http://membres. En effet.fr/nico911/chorga. 0. Org. • Le traitement de la réaction est facile. 1999. puisqu'elle permet de s'affranchir de l'utilisation de KBrO3 qui est un agent cancérigène et surtout on évite la formation de Br2 qui est très toxique.3 équivalent d'oxone (2KHSO5/KHSO4/K2SO4) dans l'eau à 70°C pendant 3 heures. Il est couramment utilisé pour oxyder les alcools primaires en aldéhyde.lycos. 4537-4538). Toluène. d'un autre côté des mélanges avec des cosolvants (THF. peut lui aussi être utilisé comme agent d'oxydation. • Ce sont des conditions d'oxydation douces.Réactions d'oxydation • Oxydation de Swern : Pour plus de détails voir le chapitre sur les dérivés soufrés Cl O S O O R CH2 OH S O CH2 R NEt3 S O CH R H R H O • Oxydation de Moffat : N C N N C N O S H N C N O S O CH R S O R CH2 OH H O R H S O CH R H • Oxydation de Dess – Martin : Le réactif de Dess – Martin permet d'oxyder un alcool en dérivé carbonylé.Martin (DMP pour Dess . 64.Martin Periodinane) se fait à partir de l'acide ortho-iodo benzoïque : COOH I KBrO3 H2SO4 55-68°C HO I O O O Ac2O TsOH. Cette méthode présente un avantage considérable. formé au cours de la préparation.html 169 . il suffit d'hydrolyser par NaHCO3 et Na2S2O3. CH3CN. A noter que l'IBX. c'est inodore La préparation du réactif de Dess . Chem.5 . Dans le même ordre d'idée il est possible d'oxyder.fr/nico911/chorga. A noter que dans cette réaction. Dans le cas des amines primaires et secondaires. L'excès d'IBX permet donc se fixer sur la forme énol du carbonyle pour conduire à nouveau à la formation d'IBA mais aussi du carbonyle α. Soc. J. Int.2 en dicétone ou en céto-alcool. secondaires. avec l'IBX. P. –L. mais n'est pas une espèce oxydante. Am. 36.. 2001. 2000. 3485.html 170 .β-insaturé (Nicolaou. Ed. en effet l'opération se fait en deux étapes. des diols 1. 3-72h 40-89% H IBA O I OH OH O O + I OH O O H H • Oxydation d'Oppenauer : Cette réaction permet d'oxyder un alcool en dérivé carbonylé (cétone ou aldéhyde) par action d'une base (Al(Oi-Bu)3) en présence d'une cétone (ici l'acétone). ou tertiaires. Tetrahedron Lett. ce qui n'est pas toujours le cas du DMP. Chem. L'IBA est un produit issu de l'oxydation.) • L'IBX est capable d'oxyder des alcools sur des substrats comportant des fonctions amines et sulfures. 122.. T.5eq 65°C.2. Zhong. La première consiste en une oxydation de l'alcool en dérivé carbonylé. 12h 86% Ph HN O CO2Me ( )11 O Pour cela il est nécessaire d'ajouter un excès d'IBX. • L'IBX est capable d'oxyder un diol-1.Réactions d'oxydation Cependant ce réactif d'oxydation est très intéressant à deux égards : (Wirth. Baran.4 ce qui conduit à l'obtention de γ-lactols. K. 40. O O OH IBX Toluène/DMSO 2/1 65-85°C.lycos.15 équivalent d'acide trifluoroacétique pour protoner l'azote.C. HO R OH IBX R O OH R = H. Chem. alkyl Le grand avantage de l'IBX réside dans le fait de pouvoir oxyder des aminoalcools en dérivés aminocarbonylés et ceux-ci que l'on ait des amines primaires. la cétone est réduite alors que l'alcool est oxydé. 7596-7597). . Ph HN O CO2Me ( )11 OH IBX 2. Ce qui était jusqu'àlors impossible en une seule étape. et forme en même temps l'IBA (issu de la réaction de l'IBX avec l'alcool).. il est néanmoins conseillé d'y recourir afin de diminuer le temps de réaction. bien que la protonation soit inutile. Cette réaction n'est possible que si en β du carbonyle il y a un hydrogène. il est nécessaire de recourir à l'addition de 1-1. 1995.β-insaturé. Corey et Palani. L'autre avantage de l'IBX réside dans le fait qu'il puisse faire des réactions d'oxydation d'alcool directement en dérivé carbonylé α. OH + R1 R2 H3C CH3 O Al(OiBu)3 R1 O + R2 H3C CH3 OH • Mécanisme http://membres. Angew. 2812-2814. alors que la plupart du temps le DMP rompt la liaison C-C des diols-1. S. Dans le cas des amines tertiaire. Y. Chem. soit par substitution nucléophile intramoléculaire. J. c'est ce que l'on appelle le réarrangement de Payne (Payne.lycos. mais de plus si l'on avait utilisé un peracide une autre réaction compétitive aurait eu lieu. HO époxydation O HO base O O OH O http://membres. 1962. Org. En revanche si on a des groupes attracteurs d'électrons. 27. B. G. mais surtout. • Réactions d'époxydation : Les époxydes peuvent être formés de deux façons. il est possible d'oxyder ces alcools (voir l'époxydation de Sharpless dans le chapitre sur les alcools). H CHO mCPBA CHO CHO Un dernier cas semble extrêmement intéressant.Réactions d'oxydation O R R OH + Al(OiBu)3 H OiBu O Al OiBu O H3C CH3 OH H + H3C CH3 R Le même type de réaction existe aussi sous le nom de réduction de Meerwein – Pondorf – Vedleg et permet de réduire un carbonyle en alcool en présence d'un alcool (souvent l'isopropanol). Il est possible d'accélérer la réaction en enrichissant la double liaison à l'aide de groupes donneurs d'électrons. c'est le cas des alcools allyliques. Formation indirecte Cl Base O H O O Cl Formation directe RCO3H O Le mécanisme invoqué lors de la formation directe est un mécanisme de type électrophile. O O O H O O mCPBA O mauvais rendement O CF3CO3H O O Les peroxydes sont eux aussi de très bons agents d'époxydation : (TBHP : tert-ButylHydroPeroxyde) H O TBHP Ti(OiPr)4 CH2Cl2 SiO2 H O O En effet dans le cas suivant l'utilisation d'un peroxyde permet d'oxyder la double liaison la plus riche en électrons. par action d'une base on peut former un alcoolate qui va pouvoir réagir sur l'époxyde.html 171 . En effet. soit par action d'un agent d'oxydation sur une double liaison. 3819). alors la réaction est plus difficile avec les peracides usuels et il est nécessaire d'avoir recours à des peracides plus exotiques.fr/nico911/chorga. html 172 . Attention. Cette technique d'oxydation permet de transformer. Dans certaines conditions l'oxydation peut même être chimiosélective.5eq H2O / CCl4 / CH3CN 24h OH O 94% Mais il est à noter que d'autres fonctions peuvent aussi subir une oxydation.2% NaIO4 3eq H2O / CCl4 / CH3CN 1h CO2H O 75% D'autres exemples tout aussi surprenant et utilisant d'autres proportions en RuCl3. 3936-3938). Chem. J. J. par exemple. 46/19. Chem. Org.2% NaIO4 3eq H2O / CCl4 / CH3CN 8h O O CH3 89% O CH3 Dans ce cas le cycle aromatique n'est pas touché et ce à cause de la "faible" quantité de NaIO4. L'oxydation est donc chimiosélective. 1981.H2O 2. 1928-1932) OH O Coupure oxydante de la double liaison O O O O OH OH Coupure oxydante du diol. O O O OH O O • Coupure de la liaison C-C dans le cas des diols : H HO H OH HIO4 ou Pb(OAc)4 ou KMnO4 H H O + O O O I O HO OH H H O http://membres. ont aussi été décrits. 1990. ni l'aromatique ne sont touchés CO2H Dans le cas suivant la nature des substituants sur l'aromatique intervient.lycos. Autre exemple : OH O RuCl3. RuCl3.H2O 2. dans ce cas ni le centre asymétrique.2% NaIO4 14. Dans l'autre cas on a un carbonylé avec un effet mésomère attracteur.Réactions d'oxydation Réaction impliquant la rupture d'une liaison C-C • Oxydation par le tétraoxyde de ruthénium (Sharpless et al. Org.H2O 2. 55/6. un cycle aromatique en un acide carboxylique.H2O et NaIO4.fr/nico911/chorga. RuCl3. (Martin et al. Dans un cas on a une chaîne aliphatique avec un effet inductif donneur. Ce qui signifie que l'ozone est en excès et que l'ozonide est formé. 2. Dans la première étape il se forme un ozonide. ce qui n'est pas le cas pour le plomb).lycos. Autre exemple (oxydation de Lemieux – Von Rudloff) O O NaIO4 stoech. NaIO4 stoech. il ne reste plus alors qu'à le réduire.html 173 . Le diol est ensuite coupé (clivé pour faire plus moderne) par NaIO4 qui en plus régénère OsO4. à noter que le métal est en quantité catalytique et qu'il est nécessaire de le régénérer en fin de réaction par action de periodate de sodium (NaIO4). KMnO4 cat. Même si ce sont les mêmes réactifs il existe quelques différences dans les quantités utilisées. Dihydroxylation de la double liaison par OsO4. dans le milieu réactionnel. l'ozonide est ensuite réduit pour donner divers dérivés. de l'oxygène contenant de l'ozone (à 3% ou plus).fr/nico911/chorga. CO2H CO2H • Coupure d'une double liaison C-C par l'ozone : Cette réaction a déjà été abordée dans le chapitre sur les alcènes.Réactions d'oxydation Cas de la coupure oxydante d'une double liaison par action de tétraoxyde d'osmium OsO4. OsO4 cat. http://membres. comme dans le cas de B. En pratique. OH OH Pb(OAc)4 OPb(OAc)3 OH O Pb(OAc)2 O O O AcO O O OH OH Pb(OAc)4 O Pb(OAc)3 O H Rapidité de la réaction pour plusieurs diols : OH OH OH OH OH OH A ce stade il apparaît important de faire un petit résumé: En effet il y a une différence entre dihydroxylation et coupure oxydante de la double liaison. Ph O H3C + O Ph OsO4 NaIO4 A Ph H3C Ph OsO4 cat NMO B HO Ph H3C OH Ph La réaction A se fait en deux étapes : 1. cette réaction s'effectue à –78°C où l'on fait buller. OsO4 NaIO4 H HO H OH O + H H O Mécanisme dans le cas de Pb(OAc)4 : Cette méthode marche bien sur les cycles dans le cas des diols cis et trans alors que HIO4 (ou NaIO4) ne marche que dans le cas des diols cis (car il y a formation d'un cycle avec l'iode. A bout de quelques minutes la solution devient bleue persistante. elle est coupée pour donner l'acide benzoïque. CH3 KMnO4 H2SO4 CO2H KMnO4 H2SO4 Un oxydant plus doux permet quant à lui de s'arrêter à l'aldéhyde : CH3 CrO2Cl2 H O • Oxydation des oléfines en aldéhyde ou cétone : Lorsque l'oléfine est l'éthylène.html 174 .lycos.Réactions d'oxydation BH ou Na 4 LiAlH 4 u BH 3 o ou H 2 R1 OH + HO R2 R1 O + O R2 R3 H R3 H R3 R1 R2 R3 O 3 H OH dre hy an R2 O O R1 O Ozonide R3 H Zn + AcOH ou DMS R1 O + O R2 R4 l HC R3 HO ou2 2 RC OH 3 R1 O + O R2 NH3 R1 NH2 + H2N R2 H R3 OH O R4 Réactions impliquant le remplacement d'un hydrogène par un oxygène • Oxydation des composés aromatiques : Dans cette réaction on constate que peu importe la nature de la chaîne latérale (aliphatique).fr/nico911/chorga. PdCl2 / H2O CuCl2 / O2 O Mécanisme du procédé Wacker. cette réaction porte le nom de procédé Wacker. on obtient après oxydation l'éthanal) : http://membres. CuCl2 est un cooxydant qui permet en fin de cycle catalytique de réoxyder le palladium. qui reste adaptable à tout autre type d'oléfines (dans le cas de l'éthylène. Cl Cl H2O Pd Cl Attaque nucléophile externe de H2O OH2 O2 Cu+ H2O Pd Cl Cl Cl Pd H OH OH O H A noter que la réaction marche d'autant mieux que l'on a une oléfine la moins substituée possible. De la même façon on peut partir d'une amine pour obtenir un dérivé gem-dihalogéné. L'imine intermédiaire est alors hydrolysé par NaOH pour donner le carbonylé correspondant. Le soufre du sulfoxyde est un centre asymétrique (ou centre stéréogène). La seule condition consiste à partir d'une amine primaire avec des chaînes R1 et R2 alkyle primaire. • Oxydation des amines en dérivés carbonylés : R1 NH2 R2 AgNO3 Na2S2O8 R1 NaOH aq R2 R1 NH R2 O Les amines primaires peuvent être oxydés en imines par action de l'ion Ag2+ formé in situ.html 175 .fr/nico911/chorga. R1 NH2 R2 NO2 CuX (anhydre) X R1 X Réaction où un oxygène est ajouté au substrat • Oxydation du soufre en sulfoxyde et en sulfone O R1 S H2O2 R2 R1 S KMnO4 R2 O R1 S O R2 Chose importante à noter. En effet le palladium se coordine le mieux sur une oléfine la moins substituée. les sulfoxydes sont des composés chiraux. L'oxydation du sulfoxyde en sulfone est plus difficile à faire.lycos. le groupement hydroxyle (dû à l'introduction de l'eau comme nucléophile externe) vient se mettre sur le carbone le plus substitué. O H3CH2C ( S ) CH3 S S O H3CH2C ( R ) CH3 http://membres.Réactions d'oxydation Cl Cl Pd Cl PdCl424 Cl H2O Cu2+ Cl Pd° + HCl + Cl - + H2O . c'est pour cette raison que l'on isole facilement les sulfoxydes. De plus la réaction est régiosélective. on aura donc deux énantiomères (ou deux diastéréoisomères si la molécule de départ est chirale). http://membres.lycos. on va générer des radicaux RS° qui vont réagir entre eux pour former le produit de dimérisation.html 176 .Réactions d'oxydation • Réaction de Baeyer-Villiger : Cette réaction forme un ester et c'est le groupement le plus riche en électrons qui migre. (tertiaire > cyclohexyle > secondaire > phényle > primaire > méthyle). aussi appelé migration [1. R1 O R2 mCPBA CH2Cl2 R1 O O R2 Mécanisme de la réaction : O R1 R2 + O O Cl O H H O R1 O R2 O O Cl R1 O O R2 + Cl O OH Réactions de couplage oxydant Les réactions de couplage oxydant les plus répandues sont des réactions de dimérisation : R SH R SH H2O2 R S S R Il y a dans ce cas formation d'une liaison S-S ce qui est important pour les protéines.2]. On parle alors de pont disulfure.fr/nico911/chorga. Le mécanisme de cette réaction est de type radicalaire. Le réarrangement. se fait avec une totale rétention de stéréochimie pour les groupes R1 et R2. Le tableau suivant résume la tolérance des diverses fonctions organiques en fonction de quelques agents de réduction : Fonction O H O NaBH4 OH OH BH3 OH OH 9-BBN OH OH LiAlH4 OH OH AlH3 OH OH H2 cat.lycos. Il est alors nécessaire de choisir le réactif ad hoc qui permettra de réduire la fonction désirée sans toucher aux autres. soit "H-" (c'est le cas des hydrures comme LiAlH4 et NaBH4) soit H• (c'est le cas de la chimie radicalaire. il existe plusieurs catégories de réaction de réduction : • Les réactions impliquant le remplacement d'un oxygène (ou d'un halogène) par un hydrogène (ex : un groupe C=O est remplacé par un CH2). • Les couplages réducteurs (réaction de couplage par action des métaux dissous). on constate que la réduction fait intervenir de l'hydrogène. • Les réactions par rupture de liaison (ex: passage de R-O-O-R' à R-OH). • Les réactions dans lesquelles un oxygène est enlevé du substrat et donc remplacé par rien (ex : passage de R-S(O)-R' à R-S-R'). soit encore des transferts d'électrons ou un transfert chimique. Une réaction de réduction est donc un transfert d'hydrogène soit sous forme H2 (c'est le cas de la réduction catalytique). non évoquée dans ce tableau). En effet.Réactions de réduction Réactions de réduction Généralités Les réactions de réduction sont souvent difficiles.fr/nico911/chorga. http://membres. OH OH O O Cl O H OH Pas de réaction OH Pas de réaction OH OH ( )n OH OH H O O ( )n O O O R O N R CN OH OH ( )n OH OH + R OH O OH OH ( )n OH OH + R OH OH OH ( )n OH OH + R OH Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction R OH ( )n Pas de réaction Marche +/N Marche +/Marche +/N + H N H N NH2 Marche +/Pas de réaction R NH2 R NH2 R NH2 R NO2 Pas de réaction R N N R Pas de réaction Pas de réaction Pas de réaction D'après le tableau suivant.html 177 . Comme pour les oxydations. les molécules organiques possèdent souvent plusieurs fonctions susceptibles d'êtres réduites. • Les réductions par addition d'hydrogène. il fixe un oxygène et donc l'encombrement autour de l'atome de bore devient de plus en plus important.4. O OH OH LiAlH4 OH O O Al H H Ph R ∗ Ph R optiquement actif http://membres. + O OH O 85% 7% 95% attaque 1. car en pratique ce n'est pas le cas.2 alors que les réactifs mous font une attaque 1. est insoluble dans le milieu. que les réactifs durs font une attaque 1. il est possible de créer des espèces du type LiAlH(XR)3 où X est un hétéroatome. au chapitre sur les carbonyles.html 178 .4 attaque 1. LiAlH4 + 3 MeOH LiAlH4 + 3 MeSH 3 H2 + LiAlH(OMe)3 3 H2 + LiAlH(SMe)3 LiAlH(OMe)3 est un réactif plus dur que LiAlH4 (toujours selon la théorie HSAB).β-insaturée : 4 3 O 2 1 On a vu précédemment. les composés tels que LiAlH(XR)3 sont solubles dans le milieu réactionnel. A partir de LiAlH4.Réactions de réduction Réactions impliquant le remplacement d'un oxygène (ou un halogène) par un hydrogène Pour faire ces réactions de transfert d'hydrure il existe divers réactifs dont les plus courants sont ici rangés par ordre de réactivité : LiAlH4 LiBH4 NaBH4 ≡ KBH4 En théorie le bore est capable de donner 4 hydrogènes. mais ça c'est la théorie.2 attaque 1. il est possible de réduire une cétone achirale en alcool chiral (pour comprendre la chiralité due au ligand voir les chapitres de stéréochimie dans les généralités). Exemple pour la réduction d'une cétone α. • Quelques exemples de réduction par l'hydrure "H-" : • Réduction d'un dérivé halogéné par LiAlH4 : R X LiAlH4 R H • Ouverture d'un époxyde par un nucléophile "H-" O OH LiAlH4 H • Réduction asymétrique : En complexant l'espèce réductrice à un ligand chiral comme le binaphtol. En effet. on aura donc une réaction en phase hétérogène. alors que LiAlH(SMe)3 est plus mou que LiAlH4. Ces espèces sont intéressantes car elles vont permettre une meilleure sélectivité selon la théorie HSAB développée au chapitre sur les dérivés carbonylés.fr/nico911/chorga. Conclusion: en pratique on utilise toujours 2 équivalents d'agent de réduction.lycos. En revanche.4 LiAlH4 LiAlH(OMe)3 LiAlH(SMe)3 15% 93% 5% Dernier point important à noter : LiAlH4. lorsque le bore donne un hydrogène. on a donc une réaction en phase homogène. html 179 . En effet. l'hydrure de tributyle étain est hautement toxique. O L-Sélectride H OH H "H-" H H O • Réduction suivant un processus radicalaire : Par réaction radicalaire il est possible de réduire un alcool. http://membres. mais d'un autre coté le TTMSS coûte environ 75€ le gramme. à la place de Bu3SnH. O R O R' LiAlH4 BF3. le N-Sélectride NaBH(sBu)3.lycos. on va réduire le carbonyle le plus dégagé. L'exemple suivant montre une de ces réductions en utilisant le TTMSS comme propagateur de radicaux. De plus en ajoutant un acide de Lewis. le borane étant déjà bien encombré. O O L-Sélectride OH O • De même. R OH NaH R O CS2 R S O S CH3I R S O Bu3SnH AIBN R H S CH3 De même il est aussi possible par réduction radicalaire de réduire un dérivé halogéné.Réactions de réduction O LiAlH4 Ph R Ph R Ph R OH OH optiquement inactif Le DiBAl (aussi noté DiBAlH. sur les composés de type norbornanes (issus souvent des cycloadditions de Diels-Alder). ici BF3. La première étape consiste en la formation d'un alcoolate qui par réaction avec CS2 donnera un xanthate dont l'alkylation à l'iodure de méthyle va permettre d'avoir le substrat que l'on pourra réduire.. O R H DiB AlH O AlH DiB R H O R R CN O R' OH R lH 4 Li A L iA lH NH2 R 4 Cette réduction est d'autant plus intéressante que l'on voit que selon l'hydrure utilisé on peut réduire un ester soit en aldéhyde soit en alcool primaire.OEt2 R O R' Sélectrides : Les sélectrides sont des boranes encombrés. En effet. il est donc plus sélectif. et le K-Sélectride KBH(sBu)3. il est possible de réduire l'ester en éther. on peut réduire sélectivement une fonction carbonyle par rapport à une autre.OEt2. en encombrant l'atome de bore. A nouveau la réduction se fera sur la face dégagée.fr/nico911/chorga. il existe une face encombrée et une face dégagée. L'exemple suivant montre comment.. pour DiisoButylAluminiumHydrid) est lui aussi un agent de réduction mais pas aussi fort que LiAlH4. Il existe 3 sélectrides le L-Sélectride LiBH(sBu)3. si l'on ajoute en plus du cuivre (I) alors on a une réduction 1. Les nitriles sont réduits en aldéhydes.2 et 1. De plus.2. R OH H.β-insaturées donne un mélange de composés de réduction 1. OH Red-Al® 4 3 2 O1 Red-Al® Cu+ O http://membres.4.html 180 . Néanmoins.β-insaturées se fait en 1.fr/nico911/chorga.Réactions de réduction R Br Me3Si Me3Si Si H Me3Si TTMSS R H Me3Si Me3Si Si Br Me3Si NaBH4 excès Me3Si Me3Si Si H Me3Si STOP A noter que bien que très intéressantes ces réductions radicalaires sont sujettes à caution. il est donc nécessaire de bien étudier le substrat à réduire avant de se lancer dans une réduction radicalaire. O H. les nitriles. les acides et leurs dérivés. De même. R NO2 NH2 H OH X OH OR Cl H CH2 NH2 LiAlH4 O A noter que dans le cas des dérivés nitro aromatiques. comme nous l'avons vu plus haut. R OH CN H. D'après la théorie HSAB. En effet. la chimie des radicaux est une chimie à part entière (voir le chapitre des réactions radicalaires). il réduit la plupart des groupes tels que : aldéhydes. R O CN OR Cl NR2 H LiAlH(OMe)3 O LiAlH(OtBu)3 Les esters sont réduits moins facilement que les aldéhydes et les cétones. Même chose que pour LiAlH(OMe)3 mais grâce à la présence du groupe tBu ce réducteur est encore plus sélectif (réduction plus diastéréosélective pour les cétones). entre autres. LiAlH(OMe)3 est un réactif plus dur que LiAlH4. cétones. la réduction d'ester sulfoniques donne souvent un mélange de composés où les liaisons C–O et S–O sont rompus. ce composé est soluble dans les solvants organiques. de façon à éviter les réactions parasites comme des cyclisations etc… Le tableau suivant résume l'action des hydrures les plus courants : Hydrure Remarques C'est un hydrure très général. la réduction donne des diazos. la réduction de cétone α.2. les alcools propargyliques.4. les dérivés halogénés. Pour les cétones α. pourtant c'est un réducteur plus doux.β-insaturées on a essentiellement du produit de réduction 1.lycos. Son action est similaire à celle de LiAlH4. et les aldéhydes aromatiques en méthyles aromatiques. c'est ainsi qu'on l'utilise pour la réduction des chlorures d'acides et des esters en aldéhydes. certains dérivés nitro aliphatiques O H. O CN O CH3 H R H R Red-Al® La réduction des cétones α. Réduction dans laquelle un oxygène est enlevé du substrat Pour ce genre de réactions. C'est le cas notamment lorsque l'on veut réduire un sulfoxyde en thiol. Il permet aussi de réduire les esters sulfoniques par rupture de la liaison C–O. c'est un agent de réduction fort. Li. mais ici comme pour Zn(BH4)2 la réduction se fait avec un modèle chélaté. Son pouvoir réducteur dépend du solvant de la réaction ainsi que de la nature du groupe R. Les esters et autres dérivés d'acide réagissent lentement ou pas du tout.lycos. Les sélectrides sont utilisés essentiellement pour réduire les aldéhydes et les cétones.4 (1. les aldéhydes et les cétones peuvent être réduits à pH = 4 ou plus bas encore. Bon agent de réduction pour les imines et les énamines.βinsaturées. ils sont utilisés lorsque l'on veut faire une réduction hautement diastéréosélective. et le groupe (O2R) est formé à partir de RCO2H.4 en faible proportion). Ainsi les dérivés halogénés sont réduits à pH neutre. Cette diastéréosélectivité est en générale supérieure à celle observée avec NaBH4. Il réduit les dérivés halogénés selon un mécanisme de type SN2. K).Réactions de réduction Hydrure NaBH4 LiBH4 Zn(BH4)2 NaBH4.CeCl3 MBH(O2R)3 LiBHEt3 MBH(sBu)3 NaBH3CN Remarques Réducteur assez doux.2 et 1. et les ions iminiums.2. avec les alcènes on observe parfois des hydroborations. les aldéhydes. Ici M est un métal (Na. Permet des réductions à pH neutre voire pH acide.fr/nico911/chorga. Même chose que pour NaBH4 la seule différence s'observant au niveau de la diastéréosélectivité de la réduction qui fait intervenir un modèle chélaté. A noter deux réactions parasites : Avec les amines une alkylation peut être observée. les chlorures d'acide ainsi que les imines. M est un métal. c'est lorsque l'on réduit des cétones α. LiBH4 est plus fort que NaBH4. Même chose que pour NaBH4. quand aux époxydes leur réduction est très lente. Aussi appelé 'Super hydrure'. Les dérivés d'acide carboxylique sont non réactifs. NO2 Zn / HCl NH2 http://membres. qui permet de réduire les cétones. ce qui bien sûr engendre une plus faible sélectivité et ainsi LiBH4 permet de réduire les esters. Les dérivés halogénés ne sont pas facilement réduits.html 181 . à nouveau on pourra utiliser des hydrures tels que LiAlH4. avec NaBH4 on a un mélange 1. Alors qu'avec l'addition de CeCl3 on a essentiellement de l'addition 1. En effet. O R1 S LiAlH4 R2 R1 S R2 Les groupes nitro peuvent eux aussi être réduit mais cette fois par action d'hydrogène formé in situ. L'autre grande différence avec NaBH4. ) • Formation du catalyseur : RhCl3. en utilisant des catalyseurs spécifiques tel que le catalyseur de Lindlar (Pd + CaCO3) il est alors possible de réduire une triple liaison en une double liaison de stéréochimie Z. et moins la double liaison est réactive vis-à-vis de l'hydrogénation. En ce qui concerne la double liaison de stéréochimie E il est possible de l'obtenir grâce à une réduction chimique. 12h 0°C → rt HO HO OH OH 81% • Réduction des doubles liaisons en simples liaisons En compétition avec l'hydrogénation il y a toujours l'isomérisation. on pourra réduire la triple liaison en une double de stéréochimie E.html 182 .ou tétra. P. En revanche. Tetrahedron Lett. tri.H2O + 3 Ph3P EtOH RhCl(PPh3)3 H http://membres. 2002. Plus la double liaison est encombrée et plus il y a risque d'isomérisation. 43. Le catalyseur de Wilkinson est un complexe de rhodium qui permet de réduire les oléfines en composés saturés. ainsi avec le nickel de Raney on a : O ∗ ∗ O Il est donc plus facile de réduire. Si on part d'une triple liaison. ISOMERISATION peu réactif très réactif HYDROGENATION très réactif peu réactif Exemple de compétition entre l'isomérisation et l'hydrogénation : H Isomérisation compétitive H2 1atm Pd/C AcOH.lycos.Réactions de réduction Réduction dans laquelle des atomes d'hydrogène sont ajoutés au substrat (cas des insaturations carbonées) H2 H2 La méthode la plus simple pour réduire une insaturation carbonée consiste à additionner de l'hydrogène sur cette insaturation.substituée. di-. par action d'un réducteur ici le Red-Al® . Red-Al®/toluène THF. un aldéhyde qu'un alcène qui est lui même plus facile à réduire qu'une cétone. Na / NH3 E H2 Pd Lindlar Z Le cas suivant expose la réduction d'un diol propargylique. Pour limiter l'isomérisation on peut utiliser une double liaison moins encombrée.fr/nico911/chorga. avec le nickel de Raney. (Red-Al® : NaAlH2(OCH2CH2OCH3)2) Selles. Lett. 25°C H H H 10% H 90% La vitesse de la réaction influe sur la diastéréosélectivité. R. il est très difficile par hydrogénation classique de s'arrêter à l'alcène.(l'étoile signifie que la double liaison peut être mono-. 4621-4625. C. C'est le cas de la réduction des isoxazolidines : TIPS N O Zn / AcOH 30min.html 183 . -CONR2. 91% N H HO TIPS N O isoxazolidines Ici l'agent de réduction est du zinc métallique en milieu acide (Smith.. Holmes. une liaison azote-hydrogène et une autre oxygène-hydrogène.. Chem. c'est un agent de syn hydrogénation. Cette hydrogénation est stéréosélective sur la face la plus dégagée.lycos.fr/nico911/chorga. Press. -COOR. J. Néanmoins on peut établir l'ordre de réactivité suivant : R1 O R2 N Réduction par rupture de liaison La section suivante aborde le cas de la réduction par rupture d'une liaison azote-oxygène. -OR CH3 H2 [R3P-Ir(COD)pyr] H CH 3 H3CO iPr H3CO iPr Hydrogénation par transfert chimique : Pour cela on utilise le diimide que l'on forme in situ.Réactions de réduction • Mécanisme d'action du catalyseur : Ph3P Cl Rh PPh3 PPh3 solvant Ph3P Cl Rh solvant PPh3 H2 Ph3P Ph3P H Rh Cl ∗ solvant H ∗ Ph3P Ph3P H Cl H ∗ ∗ Rh H ∗ ∗ H ∗ H ∗ Ph3P Cl Rh solvant PPh3 Ph3P Ph3P Rh Cl H Le catalyseur de Crabtree est quant à lui un catalyseur de syn hydrogénation pour les groupes : -OH . 2002. 1214-1215).. A. + H N N H H H N2 Méthodes de préparation du diimide : H2N NH2 H2O2/H2O ou Cu2+/O2 H N N KO2C H N N CO2K H+ (AcOH) -2 CO2 H N N H A noter que cet agent de réduction permet aussi de réduire d'autres fonctions comme les cétones et les nitriles. N. http://membres. B. Dans le cas suivant la liaison rompue est remplacée par deux liaisons. Commun. J. dans un cas on a une réduction avec formation de deux molécules d'alcool.html 184 . lH 4 LiA 2 ROH R O O R P(O Et) 3 R O R + O P(OEt)3 Cas des disulfides : Dans ce cas on forme deux diols.Réactions de réduction Cas des peroxydes : Deux types de ruptures possibles. mais il est à noter qu'il existe plusieurs agents de réduction tels que (LiAlH4.lycos. Na O O O O O HO OH http://membres. R S S R Zn / H+ 2 RSH Couplages réducteurs (action des métaux dissous) L'action des métaux dissous sur un carbonyle va permettre de générer un radical sur le carbone qui porte l'oxygène d'où la réaction de couplage entre les deux radicaux (voir le chapitre sur la chimie radicalaire). alors que dans l'autre cas on a formation d'un éther.fr/nico911/chorga. KBH(OiPr)3). fr/nico911/chorga.lycos. + diène diènophile cycloadduit L'exemple ci-dessus représente une cycloaddition de type [4+2] aussi appelé réaction de DielsAlder. Conclusion. Voici quelques exemples de [4+2] : + R1 + R2 R3 R1 R3 R2 R4 R4 R + R ou R Dans ce dernier exemple. il en reste 2 que l'on retrouve sous la forme d'une liaison π dans la partie appartenant initialement au diène. Le produit de la réaction est un cycloadduit. quant à la seconde elle donne le produit http://membres. tout dépend de la façon dont le diènophile va s'approcher : R + + R composé endo composé exo R R On voit donc qu'il y a deux types d'approche possibles pour le diènophile. on remarque un nouveau problème. En effet avec un diènophile substitué. Le partenaire à 4 électrons est le diène (diène.html 185 . les deux partenaires vont se lier pour former un cycle. les partenaires peuvent avoir des structures un peu plus compliquées et présenter des substitutions. dans notre cas on utilise 4 électrons. De plus. [2+2]. Chaque type d'approche donne un produit différent. et l'autre possède 2 électrons.Cycloadditions Cycloadditions Généralités Les cycloadditions sont des réactions mettant en jeu deux partenaires. deux doubles liaisons) et le partenaire à 2 électrons est le diènophile (entité qui veut s'additionner à un diène). La réaction met donc en jeu 6 électrons. Réaction de [4+2] signifie qu'un des partenaires possède 4 électrons qu'il peut mettre en jeu. Le mécanisme postulé pour la réaction est un mécanisme concerté : + La réaction de cycloaddition peut aussi être une réaction de type [3+2]. Au cours de la réaction. Or pour former une liaison (ici on en forme deux) il faut 2 électrons. La première donne le produit endo. Le choix du composé majoritaire se fait à un niveau orbitalaire (dont nous verrons quelques notions plus loin). il peut y avoir formation de deux composés : le composé dit endo et le composé dit exo. Le type d'approche dépend de la nature du groupe R. interaction secondaire favorable RO O CO2R Ici notre diènophile s'approche du diène par la face inférieure mais il est à noter que le même résultat est obtenu si le diènophile s'approche par la face supérieure.5 R -0. Deux gros coefficients s'associent et deux petits s'associent. sinon on aura le composé exo.fr/nico911/chorga. en anglais) E ev R électroattracteur (EWG : Electron Withdrawing Group.5 R -9. CH3 CH3 Pour que la réaction ait lieu le plus facilement. Si R est capable de former des interactions secondaires favorables avec le diène alors on aura le composé endo.5 2. B + A A + B A B A B Tableau des énergies relatives R électrodonneur (ERG : Electron Releasing Group.html 186 .Cycloadditions exo.lycos.9 R -9. Un autre problème intervient.0 -8. en anglais) E ev R LUMO 3.0 R 2.3 R R HOMO R -9.3 R http://membres. C'est-à-dire qu'il faut que la différence d'énergie entre la LUMO (orbitale la plus basse vacante) et l'HOMO (orbitale la plus haute occupée) soit la plus faible possible.0 R -0. il faut que les niveaux des orbitales frontières des deux partenaires soient le plus proche possible.7 R HOMO -10.5 -8. c'est celui de la régiosélectivité de la réaction : A B + composé "ortho" A B ou B composé "méta" + B A A Pour cela on étudie les coefficients des orbitales frontières.3 R LUMO 0. S'il n'y a pas d'interactions secondaires favorables alors la forme exo est privilégiée et ce pour des raisons d'encombrement. C'est le cas lorsque le diènophile est appauvri en électrons (LUMO basse) et que le diène est enrichi en électrons (HOMO haute). Ainsi il permet de connaître la régiosélectivité puisqu'il suffit. le cycloadduit formé est : H3C * CHO De plus.7eV et sa HOMO à –10. c'est-à-dire le cas où l'on n'a pas de double liaison carbone-carbone. H3C H3C O H O H D'après l'étude des coefficients orbitalaires.1 -8.5 R Le tableau ci-dessus regroupe les énergies des orbitales frontières pour les divers diènes et diènophiles. il y a 50% d'approche du diènophile par la face supérieure et 50% d'approche par la face inférieure. Pour les réactions de Diels-Alder. C'est le cas pour les carbonyles.2 -8. Faisons donc le calcul de la différence des niveaux d'énergies : ∆E = LUMO(diène) – HOMO(diènophile) = 13.7eV Il y aura donc interactions entre la LUMO du diènophile et la HOMO du diène. Sa LUMO est à 0eV +2. O + O http://membres. En effet.0 R 0. Sa LUMO est à groupe attracteur. d'associer les boules rouges ensemble et de même pour les bleus. mais une double liaison carbone-hétéroatome. en gros. vinyl. Il est possible d'avoir des réactions dites d'hétéro Diels-Alder.fr/nico911/chorga.html 187 . donc donneur.5 0. …) E ev R LUMO 1.lycos. mais ici le composé est racémique.Cycloadditions R groupement conjugué (ex: Phényl.9eV. il existe aussi une autre particularité. à cause des interactions secondaires favorables on sait que l'on forme le cycloadduit endo.2eV ∆E = LUMO(diènophile) – HOMO(diène) = 8.7 R R HOMO R -9. L'exemple suivant illustre l'utilisation de ce tableau : H3C O H Le diène est stabilisé par un groupe Le diènophile est substitué par un méthyle.3eV et sa HOMO à –8. on a vu que ces réactions étaient des [4+2] avec des électrons provenant de liaisons carbone-carbone. non favorisée à cause de la carbonyle. ATTENTION : Ici 'A' représente un acide de Lewis. O EtO + H EtO O H Ph + Ph Ph Ph + Ph Ph Conformation s-cis. entre la double liaison et le Conformation s-trans. gène stérique. L'approche du diène se fait par la face la moins encombrée du diènophile. c'est-àdire par la face avant. O O Ph A O N COR Ph Me * A O N Me O O Ph A O N Me O O Formation du produit endo majoritaire. on ne peut pas déterminer la configuration absolue du centre asymétrique.lycos. car il existe des interactions secondaires entre le diène et l'aldéhyde. car la différence d'énergie entre HOMO du diène et LUMO du diènophile. Dans ce cas. Ici. Les deux types d'approches du diènophile (par le dessus. est proche de celle entre LUMO du diène et HOMO du diènophile. ou le dessous) sont possibles. on recherche la configuration relative des deux centres stéréogènes.html 188 . Approche du diènophile par le dessus H H Approche du diènophile par le dessous OMe H OMe H CHO H OMe O H OMe O H OMe H OMe O H O O Pour obtenir le produit trans il faut faire une approche exo.Cycloadditions Réactions intermoléculaires OMe + O H OMe O H Interaction entre HOMO du diène et LUMO du diènophile. Dans ce cas. on obtient un mélange de racémiques. car il y a des interactions secondaires dues à la présence de l'aldéhyde. on obtient un mélange de deux composés. Le produit majoritaire est l'endo.fr/nico911/chorga. http://membres. Avec l'approche exo on obtient le composé à jonction trans. Si la sélectivité est meilleure avec -CH2Ph. à cause de la présence du groupement Phényl en avant du plan.html 189 . Le produit minoritaire est obtenu par une approche exo. Pour voir si on a un phénomène de π-staking.Cycloadditions Réactions intramoléculaires O O A O N H Ph R * H Ici on choisit la forme s-cis.lycos. on fait l'expérience avec le groupement -CH2Ph et avec le groupement -CH2-cycloC6H12. on dit qu'il y a π-staking. La régiosélectivité de la réaction est imposée par le lien ortho. O R * R* H H H Les deux cycles ont une jonction trans. La stéréosélectivité est endo.fr/nico911/chorga. O O O O A O N Cette réaction se fait avec une très bonne sélectivité grâce au phénomène de π-staking (c'est-à-dire interactions π-π) Il faut une certaine distance maximum et minimum pour que ce système soit favorable. qui est la moins encombrée. L'approche du diène sur le diènophile se fait par la face arrière. O H O H H CH3 PhH2C O N H O H CH2Ph N O CH2Ph N O O O s-trans s-cis CH2Ph N O O H3C Approche exo : CH2Ph N O O H CH3 H PhH2C O N H O H H O O H3C http://membres. 9 dipôle dipolarophile Il existe un grand nombre de dipôles dont seulement quelques uns sont représentés ici.3-Dipolaires Les réactions 1.Cycloadditions Réactions 1.html N N N R R R C N R R C N O R R N R R R R N O R R R O O R N N N R R R C N R R C N O R N R R R R R R R R N O R O O 190 . si le dipolarophile est substitué par un groupe électroattracteur (EWG). Elles font intervenir un dipôle c'est-à-dire une espèce qui possède des charges mais qui est globalement neutre. Ce groupe R représente un groupe quelconque et peut être différent à chaque fois. Dans le tableau suivant on a fait figurer plusieurs fois dans la même molécule le groupe R.lycos. alors on a réaction entre la HOMO du dipôle et la LUMO du dipolarophile. A noter que pour ces dipôles il y a des formes limites mésomères dont il faudra tenir compte pour écrire la structure du cycloadduit. si le dipolarophile est substitué par un groupe électrodonneur (ERG). Famille R Formule R N N R R N N Diazoalcanes Azoture Ylure de nitrile Oxyde de nitrile Ylure d'azométhine Nitrone Oxyde de carbonyle http://membres.3-dipolaires sont aussi des réactions de cycloaddition.fr/nico911/chorga. Réaction de Diels-Alder diène diènophile Réaction 1. alors on a réaction entre la HOMO du dipolarophile et la LUMO du dipôle.3-Dipolaire N O dipolarophile N O dipôle En générale. On peut donc établir un tableau comme précédemment : E ev LUMO 3.0 dipolarophile EWG N O -10.0 EWG HOMO ERG -9.0 ERG N O 0. et un dipolarophile qui a donc une certaine affinité pour le dipôle. En revanche. fr/nico911/chorga. Cependant. l'équilibre n'est donc pas déplacé vers la forme E.3-dipolaire (dans notre exemple R1 est un groupe électrodonneur) : R N O R1 R1 R C N O R C N O R1 R N O R1 isoxazole ∆2-isoxazoline http://membres. l'approche sur la forme E est favorisée quand même à cause de la face dégagée qu’elle propose.lycos. de plus on forme le produit exo car on n'a pas d'interactions secondaires favorables. O N N Ph H O H Ph O N H Ph • Cas d'un groupe électroattracteur donc une régiosélectivité inverse par rapport au cas précédent. O Ph N Ph Ph forme E forme Z O N Ph MeO2C O N Ph Ph CO2Me Autre exemple de réaction 1.html 191 .Cycloadditions Exemples en série cyclique • Cas d'un groupe électrodonneur. on a un problème d'isomérisation des nitrones acycliques : Il y a favorisation de la forme Z car la forme E provoque des interactions stériques gênantes. De plus on forme l'adduit endo car il y a des interactions secondaires favorables. O R1 N R 2 O R 1 N R2 MeO2C O R1 N R2 CO2Me forme Z forme E • Cas particulier des phényles : Dans ce cas les deux extrêmes sont volumineux. O N MeO2C N H O CH3 H H CO2Me O N H CH3 CO2Me Exemples en série acyclique • En série acyclique. Il faut donc regarder le dipolarophile pour savoir si l'approche se fera sur la face exo ou endo. carbonyles. Reste à faire le choix entre H2 et H3. alcynes. et d'autres.lycos. Le produit A est issu d'une réaction de [2+2] (voir plus bas). La version intramoléculaire conduit à la formation de cycle : ène H ènophile H Quelques exemples : • Réactions avec les alcènes : Choix des deux partenaires : Dans ce cas. on aura alors un H secondaire. Par contre.fr/nico911/chorga.html 192 . Réaction de Diels-Alder diène diènophile Ene réaction ène H ènophile H H La nature de l'ènophile peut être assez variée : alcènes. quand au produit B il est bien issu d'une ène réaction. Dans ce cas particulier deux produits se forme. thiones. ce qui n’est pas bon pour des raisons stériques. la ène réaction se fait entre un "ène" et un "ènophile". de plus on formerait un cycle à 7. on a le choix entre 3 ènes. on prend le plus dégagé c'est-à-dire H3. O ∆ • H O cycloaddition [2+2] ène réaction O A B • Réactions avec les carbonyles : O OH H Acide de Lewis http://membres. Si on implique H1 dans la réaction. O O RO H2 N H3 H1 O CO2Et CO2Et CF3 H1 H2 RO H3 N CO2Et CO2Et COCF3 • Autre exemple de réaction entre un ènophile qui n'est autre qu'un alcène et un ène qui est un allène. on a un seul ènophile possible. R est un groupe chiral. imines.Cycloadditions Ene réactions Comme pour les autres cycloadditions. Réaction de Diels-Alder diène diènophile Réaction de [3+2] R A B R Mécanisme : PdL4 OAc SiMe3 L Pd L SiMe3 OAc L Pd L AcO SiMe3 L Pd L L CO2Me L Pd CO2Me MeO2C Exemples : • Version intermoléculaire (voir Tetrahedron Lett. 5972. 1981.lycos. et le partenaire B qui est une espèce à deux électrons (Trost. cette annélation fait intervenir 2 partenaires. Chem. J. 103. R MeO 2C OAc SiMe3 Pd(OAc)2 1% P(OiPr)3 20% THF. 2326). 1983. 44. J. Soc. 105. 1h R CO 2Me • Version intramoléculaire SiMe3OAc CO2Et CO2Et EtO2C H (±) http://membres. Le partenaire A possède 3 électrons qui est formé par action d'un métal de transition. Am.fr/nico911/chorga.Cycloadditions Réactions de [3+2] La réaction de [3+2] est aussi appelée réaction d'annélation assistée par les métaux de transitions. et al. ∆. Soc. 5033). M.html 193 . Chem. B. Par analogie avec la réaction de Diels-Alder. Am. 2003. Cycloadditions Réactions de [2+2] La réaction de [2+2] fait intervenir deux partenaires mettant en jeu chacun deux électrons. Cycles fusionnés [n. il n'est pas rare de former des bicycles. 1] • Version intermoléculaire : O O N O Ph Ph A 97% Cl + N Ph Ph O Et3N / CH2Cl2 O N O Ph B 3% N + O N O Ph Ph Ph O N Ph Explication de ce dernier résultat : Dans un premier temps. 0] Cycles pontés [n. Ces bicycles adoptent une nomenclature particulière. 1] • O ( )n ( )n • O ( )n O • O ( )n ( )n • O ( )n O Exemples : • Version intramoléculaire : H O Cl Base O O bicycle ponté [3. 1.lycos. L'approche des deux partenaires est perpendiculaire. ici il n'y a pas de gène stérique. il faut regarder la position du cétène par rapport à l'auxiliaire chirale Forme peu favorable. Réaction de Diels-Alder diène diènophile O Réaction de [2+2] R O lactone O R1 R2 R O O R1 R2 O R R • R R1 R2 N N β-lactame cyclobotanone R1 R2 R Lors des ces réactions. à cause de la gène stérique du Forme favorable. au groupe phényle O O O O Ph • • N Ph O O http://membres.html 194 .fr/nico911/chorga. 2. 1. Les chiffres entre crochets représentent le nombre d'atomes de carbone qui ne sont pas communs aux cycles. html 195 . il y a deux possibilités tout dépend de l'approche des deux partenaires : O O Ph • O N Ph O Ph O N Ph N • N Ph Ph O Ph O O N O N H Ph O Ph N O N O Ph Ph Ph O O O N N H H Ph Ph N Ph O N O Ph O Ph en mettant le cycle à 4 a plat on obtient → Ph en mettant le cycle à 4 a plat on obtient → o Pour former le composé B.Cycloadditions o Pour former le composé A.fr/nico911/chorga.lycos. on a : O O O Ph •N N Ph Ph H O O N Ph O N H Ph Ph O O N N O Ph Ph Ph en mettant le cycle à 4 à plat on obtient → http://membres. lycos.fr/nico911/chorga.Cycloadditions http://membres.html 196 . L'exemple ci-dessous est un réarrangement de Claisen. Ainsi un tel réarrangement ne peut pas avoir lieu sur un alcane. • Transfert de chiralité-1. 45. 1925. Ce centre stéréogène va être recréé.html 197 . Molecules 2000. Ber. J. Ces valeurs sont simples à attribuer. 58. mais nous reviendrons en détail sur ce point un peu plus loin. 3 2 1 O 2 O 1 3 σ [3. 3]. 1926. et bien d'autres… Le réarrangement sigmatropique admet une nomenclature bien particulière.3] liaison rompue • Méthode de Johnson : Cette méthode permet de mettre en place la fonction alcool allylique nécessaire au réarrangement. puis on attribue les valeurs de n et m à la position que va occuper la liaison σ qui a migrée. on parle de réarrangement de type [n. car ce dernier ne possède pas de liaison π. Ber. Ber. m]. L. L'exemple suivant montre donc une sigmatropie de type [3. après le réarrangement et il y aura eu transfert de chiralité de la position 1 (en rouge) vers la nouvelle position 3 (en rouge). Liaison que l'on va rompre 1 1O 2 2 3 3 O 200°C aromatisation OH Réarrangement de Claisen Les publications originales sont en allemand mais qu'importe quand on aime… Claisen.Réarrangements sigmatropiques Réarrangements sigmatropiques Généralités Une sigmatropie est la migration d'une liaison σ le long d'un système π. R OEt OEt CH3 H O Et R CH3 HO O R OEt CH3 EtO O R ∆ O R http://membres. 1033. Chem. Chem. mais en anglais cette fois-ci. 2344. la revue de Nowicki.fr/nico911/chorga.3 : L'exemple ci-dessous est un peu particulier puisqu'en fait au cours de cette sigmatropie on va rompre une liaison portée par un carbone stéréogène. Si R est de type OEt alors on obtiendra un ester en fin de réaction. En effet. Dans le cas suivant le produit final sera une cétone dans le cas où le groupe R est de type alkyle. A noter que cette liaison π peut provenir d'une double liaison. Cette définition permet de mieux comprendre ce qu'est un réarrangement sigmatropique. il suffit d'établir une numérotation à partir de la liaison que l'on va rompre (des deux cotés on attribue une numérotation). Voir aussi. d'une fonction carbonyle. 5. 3157. 59. Avec n et m des valeurs décimales. 275 et Chem.lycos. Pour cela on utilise un ortho ester. 1912. 3] 250°C N Gilman. alors on ne peut pas vraiment écrire le mécanisme avec les flèches comme précédemment. La stéréochimie E de l'insaturation reste inchangée avant et après réarrangement. En gros on va rompre une liaison carbone-azote. http://membres.fr/nico911/chorga. R. Chem. se retrouve aussi en avant du plan après le réarrangement. K. d'où un très bon transfert de chiralité. 96. L. E. Me O Me OEt Me O Me OEt O Me OEt Me Me Me O OEt Le réarrangement de Claisen est aussi possible à partir de triples liaisons carbone-carbone (ce qui va alors donner un allène) ou à partir d'une triple liaisons carbone-azote. il est possible de diminuer cette température et ainsi éviter des dégradations ou des polymérisations.html 198 . 1967. on observe une sigmatropie [3. Le groupe méthyle qui est en avant du plan. A nouveau. O N 1 2 1 OTBDMS 2 3 O σ [3. N. 1984. avant réarrangement.Réarrangements sigmatropiques Transfert de chiralité : Basé sur la même méthode. 0°C. donc l'état de transition est de type Zimmerman-Traxler. Tetrahedron Lett.. De plus sa configuration absolue est R avant et après réarrangement. Par addition d'un acide de Lewis. Dans le cas suivant la réaction est palladocatalysée. 2. Cela est du à l'état de transition.3]. W. mais ça c'est pas une règle c'est juste une observation car il faut toujours revérifier les ordres de priorité selon les règles de Cahn-Ingold-Prelog. on peut utiliser l'alcool allylique chiral suivant. 3].3] Pd(PhCN)2Cl2 Toluène. • Réaction d'aza Claisen : Le réarrangement d'aza Claisen est semblable au réarrangement de Claisen classique à la petite exception que dans le cas de l'aza Claisen il y a un atome d'azote qui intervient. 565). Au cours du réarrangement on aura conservation de la stéréochimie. mais on peut quand même mettre quelques flèches juste pour mieux comprendre (Overmann. 1421) : N σ [3. Me O Me OEt ∆ Me Me O OEt Deux points importants sont à souligner pour cet exemple : 1. Angew. en effet ici on fait un réarrangement [3.lycos. 1h N H O 3 liaison rompue Pour bien comprendre voici donc un exemple encore plus simple (Hill. O ∆ O • Tous ces réarrangements sont des réarrangements qui se font par chauffage. cette fois-ci la réaction est un équilibre qui évolue vers la formation du produit thermodynamiquement le plus stable. Soc. 1321) : Dans cet exemple on a un réarrangement de Claisen classique..html 199 . comme nous l'avons vu pour le réarrangement de Claisen. comme sont nom l'indique… En fait. R N σ [3. Chem.Réarrangements sigmatropiques Enfin. 3] toulène. 441). HO HO O • Aza-Cope : De même que l'on avait observé une réaction d'aza-Claisen. 3] R N http://membres. U. 815) l'utilisation de ce réarrangement en synthèse. avec transfert 1. A. L'exemple suivant décrit en 1997 (Schneider. Schneider.Z = 10% L'addition de complexes de palladium est connue pour faciliter ce réarrangement. E. comme pour les aza-Claisen. Synlett 1997. 3] R R N R N σ [3. il existe plusieurs types de réactions d'aza-Cope. 180°C H OGP CH3 O N Bn H3C O CH3 CH3 conjugaison O O CH3 • Oxy-Cope : Concernant la réaction d'oxy-Cope. A nouveau. Ici la force motrice de la réaction est la conjugaison de la double liaison à la fonction carbonyle. il existe une réaction d'aza-Cope qui fait intervenir un atome d'azote..E = 90% Z. J. M. 3] 1 E. Hardy. il n'y a pas grand chose à dire si ce n'est qu’elle est très proche de la réaction de Cope. C.3] R1 HN R3 CO2H R2 Réarrangement de Cope Le réarrangement de Cope est assez proche de celui de Claisen (Cope. un dernier exemple utilisé en synthèse cette fois-ci (Kazmaier. C. R1 HN R3 O O R2 LDA ZnCl2 R1 R3 N Zn O O R2 σ [3.lycos. ce qui déplace totalement l'équilibre dans le sens de la formation du produit..fr/nico911/chorga. Synthesis 1998. 1940.3]. 9. 3] R R N R N σ [3. et celles peuvent se faire à partir de molécules neutres ou de molécules chargées comme des ions iminiums. Am. OGP O H3C 2 1 1 3 2 3 Bn N O σ [3. 2 1 3 3 2 σ [3. 62.3 de chiralité. C. on observe une sigmatropie [3. Chem.lycos. O O O H OTES H NaH (2eq) p-xylène 140°C H OTES O O H OTES CO2H O O CO2 O H OTES http://membres. 3] O O O H ∆ CO2 OH F O G L'exemple ci-dessous met en valeur un réarrangement de Carroll au cours de la synthèse d'une molécule naturelle (Hatcher. 2002. K. Tetrahedron Lett. A OH O + CO2Et B C H O O D O E OH O O ∆ σ [3. Or comme pour faire cette sigmatropie. Alors bien sûr au cours de cette réaction il y a création d'un centre stéréogène (celui qui porte la fonction acide carboxylique) mais comme la molécule est immédiatement décarboxylée. M. Cette déprotonation se fait à chaud dans le para-xylène. Celui-ci commence par une transestérification entre l'alcool allylique A et le cétoester B. 704. et ainsi le réarrangement se fait dans la foulée. A. 5009). C'est cette forme énol D qui va permettre le réarrangement sigmatropique pour donner l'acide E. 1940. 43. J. (Carroll. on n'étudie pas la configuration absolue de ce centre. ainsi que la décarboxylation ce qui donne directement le produit issu du réarrangement. Ce nouveau cétoester C peut exister sous deux formes. La première étape consiste en une déprotonation par NaH au pied du cétoester.) L'exemple suivant montre le réarrangement de Carroll classique. Soc.Réarrangements sigmatropiques Réarrangement de Carroll Le réarrangement de Carroll est un réarrangement extrêmement stéréosélectif. on va observer une décarboxylation pour finalement obtenir la cétone G.html 200 . on chauffe. une forme cétone C (minoritaire) et une forme énol D (majoritaire). pour donner un nouvel ester C. F.fr/nico911/chorga. ) : O BocHN F3C O R OH O NHBoc CF3 R R NHBoc CF3 O http://membres. A. R. Car cette fois on ne part plus d'un cétoester. R. J.fr/nico911/chorga. mais cette fois-ci on évite la réaction de décarboxylation...Réarrangements sigmatropiques • Variante de Ireland : La variante de Ireland. R. Daitoh. Mueller. 60°C 2. E. Ireland. 3]. H.html 201 . 2868). Chem. Yamanaka. Ishihara.. E. T. mais tout simplement d'un ester (Ireland. T. Soc. 94. H. H. Am. R. σ [3. 1976.lycos. 98. 5897. 12. 2743. Soc. Mueller. TMSCl OTMS O 1.. neutralisation OTMS O L'exemple ci-dessous montre un réarrangement de Ireland avec un parfait transfert de chiralité (Konno. 1972. O O 1.. permet de faire le même réarrangement de Carroll toujours en chauffant. Tetrahedron: Asymmetry 2001. T. LDA 2. Willard. Chem.. K. J. Am. html 202 .lycos.fr/nico911/chorga.Réarrangements sigmatropiques http://membres. Nous allons regarder. il suffit de faire agir dessus un chlorure d'acide. on aura les carbones 4 et/ou 5 qui seront substitués. en trois dimensions. .html 203 . dans un premier temps. vue en 2D de la copule Vue en 3D de la même copule O O N O http://membres. qu'en fonction de l'aminoalcool utilisé. car ce sont eux (4 et/ou 5) qui vont déterminer la configuration des futurs centres que l'on veut créer de façon contrôlée. O O 2 5 4 O N Ph Nous voyons donc ici. Mais il est à noter qu'une fois que l'on a compris le principe. nous allons numéroter les atomes de notre copule. Dans notre exemple. OH + Ph NH2 Cl Phosgène Cl O Ph O O N H (S)-Phénylglycinol La copule prête. Phénylalanine. cette méthode s'applique à beaucoup d'autres aminoalcools (Valine. nous utiliserons le (S)-phénylglycinol comme aminoalcool.).lycos. Le réactif pour la synthèse asymétrique est enfin prêt. ce qui se passe quand la copule ne comporte aucun substituant en 4 et 5. La configuration absolue des centres (4 et/ou 5) de cet aminoalcool est importante. Les oxazolidinones d'Evans sont aussi appelées copules chirales. nous allons développer l'utilisation des oxazolidinones d'Evans pour la synthèse asymétrique. Formation des copules Les copules chirales sont formées par action du phosgène (Cl2CO) sur un aminoalcool de configuration donnée..fr/nico911/chorga.. ce sont en effet des copules qui de part les groupements qu'elles possèdent vont permettre de créer des centres asymétriques de façon contrôlée.Oxazolidinones d'Evans Oxazolidinones d'Evans Dans cette page. O O NH Ph + Cl O O O N Ph O Mécanisme d'action Passons maintenant aux choses sérieuses! Pour cela. l'électrophile que l'on utilise est un dérivé halogéné de type R-X et c'est le groupement -R que l'on introduit. on constate qu'une face est plus encombrée (à cause des substituants en 4 et/ou 5) par rapport à l'autre. nous aurions pu aussi utiliser la base de Hunig ((iPr)2NEt) avec un composé à base de Bore ((nBu)2BOTf). R-X 2. la molécule occupe alors les trois dimensions de l'espace. Soc. par contre lorsque l'on rajoute des substituants en position 4 et/ou 5.. A. D. -78°C O O N OLi 1. -78°C O N O 1. Chem. 1982. et vice-versa. EtO2CH2Br. EtI. Marthe. à cause de l'encombrement de la face avant dû au groupement phényl sur le carbone 4. 1737-1739. Am. Autant dire tout de suite que le secret de la synthèse asymétrique selon les copules chirales d'Evans ne tient qu'à ces considérations stériques. on fait réagir un électrophile sur l'énolate. Addition d'électrophiles • Alkylation Dans ce cas. 104. -78°C O O Li N Ph modèle chélaté O E O O N O E Ph Dans notre exemple. M. pour obtenir l'énolate (l'énolate et la copule forme une molécule totalement plane). . J. O O N Ph O LDA. il suffit de faire agir une base sur la copule. Ensuite.fr/nico911/chorga. CH2=CHCH2Br. Ennis. MeI. alors l'électrophile arrive par la face inférieure. Le composé électrophile peut être : PhCH2Br. H2O O O N R O O N O LDA.. Evans. copule issue du (S)-phénylglycinol vue en 2D copule issue du (S)-phénylglycinol vue en 2D O O N O Ph Conclusion : L'oxazolidinone est une molécule plane. http://membres. Si la face supérieure est encombrée. c'est-à-dire : la configuration des substituants introduits en 4 et 5. De plus. J. H2O O N R O O OLi O Référence Bibliographique : D.Oxazolidinones d'Evans Regardons maintenant ce qui se passe quand on reprend notre copule issue du (S)-phénylglycinol.html 204 . PhCH2OCH2Br. La suite de la synthèse est simple. Remarquons de plus que le Lithium utilisé avec le LDA a l'avantage de se chélater avec le groupement carbonyle de l'oxazolidinone. L'approche de l'électrophile est déterminée par la configuration de la copule chirale. CH2=C(Me)CH2I. Nous étudierons ce dernier en détail lors de l'aldolisation. D. O O N O LDA. nous avons utilisé le LDA (Lithium DiisopropylAmidure) comme base.lycos. Dans notre exemple. l'approche de l'électrophile se fait par la face arrière. R-X 2. O O N O R 1. 108. Les électrophiles utilisés sont le para-nitrobenzenesulfonidazide (PNBSA). L. Le groupement -Boc est celui que l'on utilise pour protéger la fonction azote. -Ph. 30°C N N R O O N O N3 Ph Ph Ph Ph HN Référence Bibliographique : D. J. Britton. Soc. Am. Le problème étant que.. il va donc falloir trouver une entité capable de générer un Br+. ou le trisylazide. Pour une fois notre oxazolidinone de départ contient un groupement -R qui n'est pas un méthyle. A.html 205 . -CMe3.Oxazolidinones d'Evans • Amination L'amination va permettre d'introduire le groupement -NH2.. le tosylazide. • Bromation La réaction de bromation permet d'introduire un brome sur notre substrat. 109. or la méthode par les oxazolidinones ne permet que d'introduire des électrophiles. Evans. T. Dorow. -CHMe2. KHMDS 2. C.lycos. Chem. Chem. Il suffira ensuite de traiter l'électrophile pour avoir notre groupement -NH2. O O N O 1. Soc. Dans notre exemple. Evans. (Bn : représente le groupement Benzyle c'est-à-dire -CH2Ph). Boc Ph N N Boc Ph O O N O R N Boc HN Boc Ph CF3CO2H CH2Cl2 O O N O H2 R Ni Raney NH NH2 Ph O O N O R NH2 Remarques : 1. et a pour formule Me3C-O-CO-. Am. 2. Le composé est ensuite chauffé 30 minutes à 30°C et conduit au groupement azide. 6395-6397.fr/nico911/chorga. Ce qui va donc nous permettre de faire des réactions d'azidation. Référence Bibliographique : D. 6881-6883. entre autres. Ce groupement peut être : -CH2CH=CH2. T. Le problème c'est que N3. O N3 S O Tosylazide O N3 S O Trisylazide NO2 O N3 S O PNBSA O O N O 1. RN3 O O N O O HN N N R O N O 30min. C. Ellman. là encore. J. A. Dellaria. R. A. Evans. KHMDS 2. pour cela on utilise un électrophile qui contient la fonction amine masquée. Il faudra donc utiliser un moyen détourné. on pourra donc facilement faire une substitution nucléophile de type SN2. NBS O O N Br Ph Ph Ph O N3 O O N N3 O O Br N NBS O Référence Bibliographique : D. R. le brome n'est pas vraiment un électrophile. L. F.. 11. • Azidation L'azidation consiste à introduire le groupement -N3 sur un composé organique.est un nucléophile. http://membres. Base 2. Tetrahedron Lett. 1123-1126. Dorow. 1987. J. -CH2Ph. 1987. le brome est introduit par action de NBS (N-Bromosuccinimide). J. L'affaire est d'autant plus intéressante que le brome est un bon groupe partant. Britton. A. 1986. . html 206 . Afin de résoudre ces problèmes.fr/nico911/chorga. O O R1 R2 CHO R1 O R1 syn OH R2 R1 O OH R2 anti OH R2 R1 O OH R2 • Modèle de Zimmermann-Traxler : Le contrôle de la diastéréosélectivité se fait à l'aide d'un modèle de Zimmermann Traxler. R1 H O L M L O H3C H R1 R2 H L O O M L H R2 CH3 R1 H O O L M L H R1 R2 H CH3 L O O M L H3C H R2 O R1 OH R2 CH3 R1 O OH R2 CH3 R1 O OH R2 CH3 R1 O OH R2 CH3 On remarque quand même quelques problèmes liés à l'utilisation de ce modèle. Bu2BOTf 2. il se met en anti. NR3 O O B O N Ph O N Ph Bu B Bu R CHO O H H R2 CH3 O O Bu R O H O O Bu B Bu O N Ph http://membres. les modèles donnant les composés syn ne sont pas favorisés puisqu'ils sont issus de formes chaises dans lesquelles on retrouve d'importantes interactions 1. 4 diastéréoisomères. D'autre part. le chélate se rompt (notamment à cause des interactions 1.Oxazolidinones d'Evans Condensation aldolique Lors de la condensation aldolique. Chacun des 4 diastéréoisomères précédent est issu d'un état de transition chaise (type Zimmermann-Traxler). Bu O O N Ph O O N Ph O OH R syn-Evans O 1. OTf Bu2BOTf + NR3 Bu2B NR3 L'intérêt d'une telle base c'est qu'avec 1 équivalent de Bu2BOTf le Bore se chélate avec les deux groupements carbonyles de l'oxazolidinone. Mais de toute façon dans ces conditions le produit obtenu est le syn-Evans. ce qui risque de le tuer. Il est à noter que ce modèle chélaté s'éloigne le plus possible du CO de l'oxazolidinone. dues aux groupements -R1. on utilise Bu2BOTf. -R2. en plus de NR3.lycos. On parle alors souvent d'Anti-Evans. sous entendu que le bore est en anti du carbonyle de l'oxazolidinone. et -L.3 diaxiales) et il se forme un chélate entre l'aldéhyde et le groupement carbonyle. on note aussi une grande importance de la longueur des liaisons métal-oxygène. La base NR3 doit être encombrée pour éviter qu’elle réagisse avec le catalyseur. on peut obtenir 4 produits. En premier lieu. mais dès que l'on approche l'aldéhyde.3 diaxiales. mais celui que l'on obtient dans le cas du bore. est l'énantiomère de celui que l'on a en utilisant le LDA. il faut mettre la chaîne la plus longue en zigzag dans le plan (en bleu) et regarder de quels côtés se trouvent les substituants. -78°C 2.Oxazolidinones d'Evans Remarque : sur ce schéma on voit bien que dans la représentation chaise on a pris garde de mettre l'aldéhyde vers l'arrière. RCHO O O N Ph O B Bu Bu R O O O N Ph O O O N R OH O N Ph O O R OH OH R CH3 Ph énantiomère du Syn-Evans précédent http://membres. Bien sûr. ce qui est normal puisque sur la face avant on a le groupement phényl de la copule. LDA.lycos. avec un modèle chélate. NR3. Dans le deux cas on obtient le produit syn.fr/nico911/chorga. Alors qu'en utilisant le LDA il suffit juste de choisir l'approche de l'électrophile selon la face la moins encombrée.html 207 . RCHO O Li N O Ph R R Ph OH O O O N O O O N CH3 Ph Syn-Evans O OH R O O O N Ph O 1. en éloignant les deux groupements carbonyles de la molécule. Bu2BOTf 2. -78°C 3. O O N Ph Bu B Bu R2 O O O Ph OH Ph H CH3 O N R2 O N R2 O O O OH Conclusion : On note qu'avec 1 équivalent de Bu2BOTf on doit passer par le modèle de Zimmermann-Traxler. O O N Ph O O 1. 4957-4960. Marthe.. O O N R O PhCH2Li. D. Evans. car il faut faire attention à ne pas épimériser le centre chirale en α de la cétone. étain. 1987. J. O O H3C N Ph O OH R LiBH4. J. M.lycos. R. D. O O N R O LiOH HO R O • Une autre méthode permet de séparer la molécule en la réduisant directement en alcool primaire. A. SnCl4 0. La déprotection est une étape très délicate. Déprotection Une fois que l'on a créé nos centres asymétriques. gène que l'on peut contrôler en fonction du composé qui se trouve sur l'oxygène (bore. J. pour cela il existe plusieurs méthodes. il faut séparer la copule chirale de la molécule. c'est l'attaque sur la face Ré ou la face Si de l'aldéhyde. B. Soc. THF HO OH R http://membres.fr/nico911/chorga. Bartoli. 1982.). Tetrahedron Lett.. on aura alors un modèle ouvert. on ajoute un acide Lewis à notre Bu2BOTf on aura alors : Acide de Lewis Equivalent Produit majoritaire Et2AlCl Produit anti car l'aluminium a le même comportement que le Bore. 1737-1739. ce qui revient à mettre deux équivalents de Bore. L. 104. CH2Cl2 2.. Evans. Dorow. RCHO O O B N Ph H Bu O R CH3 O H BBu2OTf O N Ph CH3 anti R O O OH Si. E. Sjogren. Bu2BOTf (2éq) iPr2NEt. 0°C Ph O R O • La méthode utilisant la lithine (LiOH) permet d'obtenir l'acide carboxylique : D. . 1986.Oxazolidinones d'Evans Que se passe t-il si on met deux équivalents de Bu2BOTf au lieu d'un seul ? Et bien en fait dans ce cas ce qui change c'est l'état de transition.. J. pour compliquer la situation un peu plus. L. Tetrahedron Lett. • Méthode permettant de former un ester : D. 41. SnCl4 2eq Le produit majoritaire est le syn énantiomère de celui que l'on obtient si on ne met qu'un équivalent de BuB2OTf. Bien sûr dans ce modèle l'approche de l'aldéhyde est toujours déterminée par l'encombrement de la copule. 11. A. A. A. Evans. Chem. Bu O O N Ph O 1. Ennis. pour cela on utilise LiBH4 ou LiAlH4 : D. Dow. Ellman. R. car l'étain peut se chélater à deux groupements carbonyles. Am.5eq Formation du composé anti.html 208 . Dans la représentation de Newman le groupement R se mettra de façon à minimiser la gène stérique. Mais un autre phénomène intervient. 1123-1126. lycos. on a deux sites d'attaque possible. L. T. Bender. ce qui permettra à nouveau de faire une condensation aldolique. S. et plutôt petit. Le premier est le centre cinétique. Lorsque le centre cinétique est très encombré. LiOOH 2. D.Oxazolidinones d'Evans • La formation de l'amide de Weinreb peut être un bon moyen pour enlever la copule chirale. Evans. D. le second est le carbonyle de l'oxazolidinone. O O H3C N Ph O OH CH(CH3)2 1.. on peut avoir des problèmes pour la déprotection. Une fois la déprotection faite. CH2Cl2 -15°C → 0°C R O O N OTMS R OTMS R r gB tM E Di BA O OTMS R lH H • Très vite. soit tout simplement avec le DiBAlH pour former l'aldéhyde. on obtient l'amide de Weinreb.fr/nico911/chorga. Cette technique présente de multiples avantages..HCl Me3Al. A. Tetrahedron Lett. qui se situe sur la molécule que l'on essaie de séparer. A.html 209 . Tetrahedron Lett. il est alors facile de faire réagir cette fonction. Ellman. Na2SO3 O HO OH CH(CH3)2 + O H3C O N H Ph http://membres. C. préparé à partir de LiOH et H2O2. Pour éviter cela il faut utiliser un agent de déprotection qui soit très nucléophile. Evans. J. A. 1986. on utilise alors LiO2H. 1987. 49. soit avec un magnésien pour former une fonction cétone. En fait lorsque l'on déprotège par une base. la déprotection est plutôt difficile et il y a compétition entre les deux centres. O O O H3C N Ph O OTMS MeONHMe. 7. 6141-6144. Britton. 799-802. lycos.fr/nico911/chorga.html 210 .Oxazolidinones d'Evans http://membres. mais dans ce cas au lieu d'étudier les noyaux. etc… La stabilité du radical benzyle est due à sa résonance. mais c'est un phénomène très rare. on étudie les électrons). (Dans chacun des cas suivant.Chimie radicalaire Chimie radicalaire Les différents types de radicaux Les radicaux sont issus de coupures homolytiques. Les espèces radicalaires possédant un électron non apparié sont dites radicalaire. et les carbanions qui.fr/nico911/chorga. CH2 H H 85 kcal/mol 91 95 H 96 H H 100 H 108 110 H R O Conclusion : Il est plus facile de former un radical benzyle qu'un radical tertiobutyle. on a étudier la force de la liaison C-H. • Les radicaux allyliques peuvent être stabilisés par résonance. STOP • Stabilité des radicaux : La stabilité d'un radical est liée à la force de la liaison que l'on va rompre. les carbocations. • Radicaux capto-datifs : Un radical capto-datif est un radical qui en α possède un groupement électrodonneur. les effets électroattracteur et donneur sont tels que le radical peut être stabilisé.lycos. Par résonance le radical va se retrouver délocalisé sur le cycle. Ce type de radicaux a la propriété de donner des réactions de couplage. par gain d'un électron. • Coupure homolytique : A B A + B A ne pas confondre avec les carbènes. Ce sont des espèces très réactives qui peuvent évoluer de diverses façons (transposition. O O N R O N R R N O O O Certaines fois. il est alors possible d'en faire l'étude par RPE (méthode comparable à la RMN. STOP En chimie radicalaire. sont issus de coupures hétérolytiques. ou à partir d'un anion par perte d'un électron. et en α' un groupement électroattracteur. les flèches pour les mécanismes réactionnels sont des demi flèches impliquant la migration d'un seul électron.html 211 . Un radical peut aussi être formé à partir d'un cation. attaque nucléophile). ce qui permet de le conserver. bien que très réactifs. rompue pour donner naissance au radical). Plus la liaison est faible et plus le radical sera stable. élimination d'un proton. http://membres. Exemple : Proportions différentes à cause de l'effet anomérique qui favorise la position axiale.fr/nico911/chorga. 2 kcal / mol Ph Ph Ph Ph Réactions de chaînes Ces réactions se déroulent en trois étapes 1. ce qui explique que l'on obtienne les composés Z et E. Le radical formé au cours de l'initiation réagit sur la molécule. Initiation : Formation des radicaux à partir d'une espèce qui n'en possède pas. L'effet anomérique fait intervenir des notions orbitalaires que nous n'aborderons pas ici. Br t-Bu 50 + t-Bu 50 Br Ph Ph Bu3SnD AIBN Ph D + Ph Ph D Br Bu3SnD AIBN t-Bu 80 D + t-Bu 20 Ph D Dans ce cas. Ceci afin d'éviter la réaction de dimérisation due à la délocalisation du radical. 3. plus c'est rapide). http://membres.html 212 . par rupture de liaison par chauffage. sauf qu'au lieu de faire l'étude de noyaux. Exemple de radical persistant t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu t-Bu On remarque que sur les positions ortho et para des groupements phényles. lorsque le radical est formé il s'établit un équilibre de 2kcal/mol entre les 2 formes.Chimie radicalaire • Radicaux persistants : ce sont des radicaux stable qui ne se dimérisent pas. le radical de départ est reformé rendant la réaction "catalytique".Terminaison : Tous les radicaux présents dans le milieu s'associent. il se forme un produit. CPh3 CPh3 • Stabilisation par formation de radicaux nitrosyles R' N O + R R R' N O Le radical ainsi obtenu est persistant ce qui va permettre une étude RPE (méthode comparable à la RMN. 2. on a mis des groupes tert-butyles. mais qui peut en générer facilement. on étudie les électrons) o Stéréochimie : Les radicaux n'ont pas la mémoire de la stéréochimie du produit de départ. Propagation : C'est une étape rapide (plus la réaction est exothermique.lycos. fr/nico911/chorga. il existe plusieurs autres peroxydes que l'on peut choisir. mais pour cela il faut néanmoins atteindre les 600°C. en revanche rompre une liaison C-C ne demande que 90 kcal/mol.Chimie radicalaire • Initiation : La rupture d'une liaison C-H demande 100 kcal/mol. Les peroxydes vont donc être un bon choix d'initiateurs (mais attention pas tout les peroxydes). on peut aussi choisir la voie photochimique (réaction rédox). les produits formés sont inoffensifs. On remarque même que les diazos de stéréochimie Z se décomposent plus facilement. car lorsqu'on les chauffe. R N N R (E) R N N (Z) R Le plus connu de ces composés est l'azobisisobutyronitrile (AIBN) N N NC CN 60-80°C NC + N2 Pour initier les radicaux.eR http://membres. Une liaison O-O est plus facile à rompre (35 kcal/mol) il faut donc une température de 100°C. 80°C O STOP Certains peroxydes possèdent des hydrogènes en α de la fonction peroxyde. La réaction qui se produit est une réaction en chaîne.lycos. on ne tient pas compte de la stœchiométrie) Fe2+ + H2O2 Fe3+ + 2 OH • Benzoyle peroxyde : O Ph Ph O O O ∆ O Ph O CO2 + Ph • Peroxyde d'acétyle : O Me Me O O O ∆ O Me O CO2 + Me Me Me Les composés diazos sont aussi de bons initiateurs de radicaux. R + eR . • Eau oxygénée : (attention ici. très violente. il ne faut pas les utiliser. O O ∆ H O O O H OH + O Pour éviter le problème lié aux peroxydes α hydrogénés. ils explosent. Par contre. et ce à cause de l'encombrement.html 213 . O O C6H6. M-1 X = Br. CO2H + CH3 CO2H + CH4 CO2H + Cl CO2H + HCl H3C H H OH O δ Attention dans ce cas. PhS. car lors de l'approche de Cl en α de CO2H. Pas de retour en arrière. M-1 kh = 2.Chimie radicalaire Transfert d'atomes ou de groupes d'atomes A + X B B + X A Les groupes d'atomes pouvant être transférés sont : H. δ Cl • Halogénation : R H + X2 hν R H + 2X R X + H X • Réduction de Barton : H HO ClNO ON O hν O H H HO NO HO NO OH OH O HO H O H HO N • Réduction par Bu3SnH : R X + Bu3SnH AIBN / ∆ C6H6 R H + Bu3SnX La liaison Sn-X est très solide. SPh kx < 105 s-1.html 214 .M-1 Conclusion : Pour ce type de réaction il est préférable de partir d'un dérivé iodé car sinon on risque de ne pas avoir la formation du produit désiré. Cl. • Transfert d'hydrogène : Formation du radical le plus stable en α du groupe CO2H. SePh. SePh kx = 108-106 s-1.106 s-1.lycos. la liaison la plus forte est formée le plus rapidement (aspect cinétique).fr/nico911/chorga. le radical formé est en β de CO2H. Etude de l'étape de propagation : Bu3Sn + R X R + Bu3SnH kx kh Bu3SnX + R R H + Bu3Sn kX dépend de la nature de X : X = I kx = 109 s-1. I. Br. il y a répulsion de charges électrostatiques entre Cl et O. NO2. M-1 X = Cl. http://membres. Les liaisons formées sont généralement plus fortes que les liaisons rompues (aspect thermodynamique). fr/nico911/chorga. Les très hautes dilutions. permettent aussi de former des macrocycles.lycos. http://membres.html 215 .Chimie radicalaire I + CN AIBN Bu3SnH CN + Bu3SnI Cl + CN AIBN Bu3SnH Cl + Bu3Sn CN Réactions d'additions A + B A B Etude de l'état de transition : Approche d'un radical sur une double liaison (système trigonal) Approche d'un radical sur une triple liaison (système digonal) 109° 120° • Réactions avec les glucides : l'anomère α est majoritaire. OR RO AcO AcO AcO OAc O Br Bu3SnH AIBN C6H6 reflux AcO O OR AcO AcO AcO RO O O OAc O OR OR AcO AcO O O OAc • Réaction intramoléculaire : O I Bu3SnH AIBN C6H6 reflux O H + 60% O O Les hautes dilutions permettent d'avoir des réactions intramoléculaires. fr/nico911/chorga. O O O http://membres. il faut de bons groupes partants tels que Y = SnR3.Chimie radicalaire Autres réactifs permettant d'obtenir un radical • Réactif au mercure : HgOAc Hg(OAc)2 HgOAc MeOH OMe NaBr ou Br2 Hg Br LiAlH4 ou NaBH4 OMe E E OMe OMe • Les fragmentations : Pour ce genre de réactions. en effet l'angle d'attaque d'un radical sur un système trigonal doit être de 109°. ainsi formée peut ensuite être coupée par le nickel de Raney.lycos.html 216 . on met une molécules contenant une double liaison. X. La liaison C-S. SiR3. Il existe cependant quelques exceptions. et ce d'après les règles de Baldwin. et le nouveau radical réagira sur l'atome de soufre du cycle. alors le radical R va s'additionner dessus. SPh. SePh. hν O R N O S R E R E N S E R Formation de cycles Br rig o-t ex 56-e nd o-t rig Bu3SnH AIBN 98% 2% La cyclisation de type 5-exo-trig est favorisée par rapport à celle de type 6-endo-trig. R X Bu3SnH AIBN R + Y R Y R • Thiohydroxamate (méthode de Barton) O R Cl hν O N O S O O R + N S N S R O N S R R + CO2 Si dans le milieu. Le même phénomène est observé pour les radicaux en α d'un cyclobutane. Il y a rupture de la liaison endocyclique ce qui assure un meilleur recouvrement. ∆ R O 5-exo-trig R O CrO3 R O O R O PhS N Bu3SnH AIBN. X CO2Me CO2Me CO2Me Recouvrement maximum entre les orbitales σ et SOMO (Semi-Occupated Molecular Orbital).Chimie radicalaire Exemples : Br Bu3SnH AIBN. Exemples : X Ici on forme le radical le plus stabilisé c'est-à-dire en α de la fonction ester. ∆ N 5-exo-dig N R OH + Cl Si Br R O Si Br Bu3SnH AIBN. X http://membres.lycos. C'est une très bonne méthode pour mettre en évidence un mécanisme radicalaire. ∆ R O Si t R O Si BuOK R HO MnO2 NaF R HO HO • Radicaux en α d'un cycle Si on génère un radical en α d'un cyclopropane on aura alors ouverture avec formation d'une oléfine (alcène).html 217 .fr/nico911/chorga. donc on constate que la vitesse d'attaque du radical sur le carbonyle est supérieure à la vitesse d'attaque du radical sur la double liaison.5 d'hydrogène. E E E E E E E E Radicaux aryles : Ici l'intermédiaire radicalaire est stabilisé par la présence de la fonction lactone.html 218 . ∆ O H O O E E E E http://membres.Chimie radicalaire • Radicaux vinyliques : R R' Bu3SnH AIBN. ∆ O O • Radicaux acyles : Bu3SnH AIBN.lycos.fr/nico911/chorga. L'hydrogène en position 5 va être arraché (on retrouve alors un cycle aromatique classique). E E Bu3SnH AIBN. C'est le nouveau radical formé (par transfert d'hydrogène) qui va permettre la cyclisation. ∆ Ph Ph Délocalisation des radicaux : Cyclisation après transfert 1. OH H O I Bu3SnH AIBN.7 M 0. 3 4 O Br 2 5 1 Bu3SnH AIBN. O Br O O O Bu3SnH AIBN.02 M 100 75 0 25 En faisant une étude mécanistique. ∆ I CH3 R R' R R' CH3 Mécanisme de cyclisation des radicaux vinyliques en fonction de la concentration en Bu3SnH. On constate donc une très grande importance de la concentration. ∆ E E + E E I [ Bu3SnH ] 1. on constate que le composé cyclique à 6 chaînons n'est pas issu d'une réaction 6-endo-trig. ∆ Se Ph O O O Les carbonyles accepteurs : C'est le seul produit formé. ∆ Transfert d'atomes : Cl3C Br ROOR R Cl3C Cl3C R Cl3C Br Br Cl3C R Utilisation de Bu3SnSnBu3 Là aussi le produit formé dépend de la quantité de Bu3SnSnBu3 introduit : • 1 équivalent de Bu3SnSnBu3 : Dans ce cas. on ne génère que peu de radicaux Bu3Sn•.1 équivalent de Bu3SnSnBu3 : Dans ce cas. OTiCp2Cl O Cp2TiCl ClCp2TiO Cp2TiCl ClCp2Ti ClCp2TiO HO HCl Collidine http://membres. de l'autre les atomes se rapprochent.lycos. Donc après la cyclisation c'est le radical du substrat qui va venir générer un nouveau radical à partir du iodé. L'effet Thrope-Ingold permet donc de favoriser la cyclisation. I Bu3SnH AIBN. on a suffisamment de radicaux Bu3Sn• pour créer des radicaux à partir du iodé.html 219 . ainsi comme on a répulsion d'un côté.fr/nico911/chorga. EtO2C I (Bu3Sn)2 ∆ ou hν EtO2C CO2Et EtO2C I CO2Et EtO2C I + Formation de radicaux par d'autres méthodes • Utilisation de l'acétate de Plomb OH Pb(OAc)4 I2 O I hν CO2R CO2R CO2R O O I I CO R 2 O CO2R • Utilisation des complexes du titane III : Il y a ouverture de l'époxyde pour former le radical le plus substitué.Chimie radicalaire Réaction radicalaire en tandem : Les deux groupes méthyles représentés en rouge induisent un effet Thorpe-Ingold. Le radical ainsi généré n'aura plus qu’à se cycliser. Il y a répulsion des deux groupes méthyles. EtO2C I (Bu3Sn)2 ∆ ou hν CO2Et EtO2C + Bu3Sn CO2Et • 0. Donc la cyclisation est plus facile. OR' Exemple : O R O R Mn(OAc)3 R O O R • Utilisation possible sur les amines : N Mn(OAc)3 N N O http://membres.Chimie radicalaire • Utilisation des métaux : • Métaux dissout : O Na / NH3 O HO La même réaction peut être faite par irradiation avec de la triéthylamine (Et3N.html 220 .lycos. hν). • Iodure de samarium : Exemples : I SmI2 O SmI2 O SmI2 • Méthode de type oxydante : • Utilisation de l'acétate de manganèse sur les dicétones : O OH Mn(OAc)3 R O OMn(OAc)2 R R O OH R R R R = alkyl.fr/nico911/chorga. les sensibilisateurs. Tous ces points sont développés dans le Carey et Sundberg au chapitre 13.. a été le . l'étude du diagramme de Jablonski. le rendement quantique. phosphorescence. la seule réaction photochimique que l'on faisait et qui de plus était parfaitement contrôlée. on note quelques contraintes : • choix de la longueur d'onde • choix du solvant • choix de la concentration (réaction mono et/ou bimoléculaire) hν B Une réaction photochimique se résume à cette équation : A Pour faire une réaction photochimique.lycos. ε La molécule A absorbe à 280nm on pourra faire une réaction photochimique. bronzage.fr/nico911/chorga. λ nm 280 Nous n'aborderons pas ici la théorie avec notamment les problèmes de fluorescence. Pour la réaction de type Norrish I on excite dons l'état singulet (nπ*)1. O R O R ( )n R ( )n R ( )n ( )n R ( )n O R ( )n hν (313nm) H O R ( )n H ( )n O • O R O -C http://membres.html 221 . Réaction de Norrish I Réaction de Norrish I (transition (nπ*)1) : Spectre d'absorption UV d'une fonction cétone : ε ππ* nπ* λ nm 230 310 Le déplacement des bandes dépend des groupements R et R'.. Pourtant la photochimie s'est considérablement développée et ce grâce aux avantages qu’elle représente : • pas de déchet • peu coûteux • permet de mettre en évidence certains intermédiaires • donne accès à des réactions que l'on ne peut pas faire avec la chimie normale Face à ces avantages. C'est ainsi que pendant des années. il faut d'abord prendre le spectre UV de la molécule A afin de s'assurer qu'elle absorbe dans un certain domaine.Photochimie Photochimie La photochimie existe depuis de nombreuses années. mais malheureusement les chimistes ne savaient pas comment la contrôler afin de l'utiliser efficacement en synthèse. en effet lorsque la même réaction est faite dans le méthanol ou dans l'hexane. (voir réactions radicalaires) • En γ du carbonyle il y a H1. le résultat est différent. il faut que le H en γ soit dans le plan du carbonyle. il faut absolument que le H en position γ se trouve dans le même plan que la fonction carbonyle.fr/nico911/chorga. H2' et H3. Exemple d'application : H2 H3 hν (nπ*)3 H H1 O H OH O Deux choses importantes dans cette réaction : • D'abord.lycos. Il y a donc ouverture du cyclobutane et formation d'une double liaison. H2. http://membres. dans la seconde étape on remarque un radical en α d'un cyclobutane. Seul H1 est dans le plan.Photochimie Si n = 0 O R ( )n O R R' OH R'O O R On a vu que le choix du solvant était important. Mais pour avoir une réaction de type Norrish II.html 222 . Méthanol O R hν (313nm) (nπ*)1 MeOH Hexane O R OMe R O hν (313nm) R (nπ*)1 hexane O R • O Réaction de Norrish II Réaction de Norrish II (transition (nπ*)3) OH + O R H R' hν (nπ*)3 R R OH R' R R' OH R' Pour avoir une réaction de Norrish II. [ Ox Ba ] se X O H O Réactions d'énones en photochimie O hν (ππ*)3 O * δδ+ δ+ δ- Dans l'état (ππ*)3 on fait un renversement des charges ce qui peut être intéressant pour les réactions de Diels .Photochimie Arrachement d'hydrogène 1.Alder.lycos.html 223 .5 Photolyse de composé nitrite O H O NO hν H O OH N NO OH OH N OH O H OH OH O X X X O O OH OH se Ba 1. O * + O SmI2 ou eou Na/NH3 O O • Cycloaddition intermoléculaire Polarisation de la double liaison en fonction de la nature du groupement R : donneur accepteur δ+ δR δδ+ R O + ( )n hν O H H ( )n H H http://membres.fr/nico911/chorga. 2. C'est une réaction qui marche bien pour faire http://membres.html 224 H .Photochimie O O hν (ππ*)3 O * R r eu nn do ac ce pte ur R R O R Enones linéaires (dicétones) : R1 R4 R2 R3 R R O R1 R H O hν R2 R3 R4 R O R1 R H O R2 R3 R4 R O OH R OH R1 R2 R3 R4 O R • Cycloadditions intramoléculaires O O hν (ππ*)3 ( )n ( )n ( )n O n = 3 ou > 3 ( )n O O n=2 O H Cycloadditions • cétone + oléfine Oδ δ+ - hν (nπ*)1 ou 3 O δ+ δO O * O (nπ*)1 : bonne sélectivité et stéréosélectivité mais mauvaise régiosélectivité (nπ*)3 : mauvaise stéréosélectivité mais bonne régiosélectivité • oléfine + oléfine H hν CuOTf H HO ∗ H hν CuOTf Cu O HO H Jonction de cycle trans par rapport à la fonction hydroxyle.fr/nico911/chorga.lycos. html 225 .Photochimie des bicycles 5-4 par contre elle ne marche pas pour les autres bicycles. tricycliques à 5 chaînons. La réaction se fait en général dans l'acétone. • Migration 1.γ-insaturées réactions qui se passe dans l'état (ππ*)3.lycos. • Cycloaddition de type méta (à 254nm) Mécanisme de type biradicalaire hν hν Réaction de Wender : synthèse de produits naturels bicycliques.2 d'un groupement acyle O R O R O R 8 hν acétone (ππ*)3 O O O 2 7 3 1 4 6 8 5 7 1 4 3 5 6 2 O O SmI2 ou Na/NH3 O O http://membres.fr/nico911/chorga. hν Réarrangement oxo-di-π-méthane Cétones β. Photochimie Réarrangement de diénones HO H3 =C i R1 = H S R2 R1 O R2 H2O R1 O R2 R1 O R2 hν H2O R1 O R2 Si R R 1 =H 2 = CH R1 O R2 3 Cyclopropane vinylique R R hν sensibilisateur Formation de cyclopropanes O hν 254 nm CH3CN O O N2 Pour décomposer les diazo. on utilise des sels de cuivre.html 226 . O R O R N2 hν O O R O R O O R O OR' O O R NHR' O • O H R'O R 'N H 2 O N2C(CH3)2 O hν O O N N http://membres. La formation de diazodicétones se fait à partir de Et3N et TsN3.fr/nico911/chorga.lycos. En général. réactifs nucléophiles.fr/nico911/chorga. On aura donc deux diastéréoisomères ou des énantiomères. amines et carbonyles Protection des fonctions alcools. 8989-8999) R1 O ( )n R2 O R2 = Alkyl ou H 2.html 227 . O O R O F 3C R O R1 OH sur résine H2O R1 OH réactif que l'anhydride. 1h H O O S S O Exemple de déprotection : (Tetrahedron 2003. Sinon. et en présence d'eau. mais dans ce cas la réaction est équilibrée. grâce au groupe trifluoro. O plus http://membres. selon la nature du groupe R. Protection Déprotection O Transestérification : NaOMe / MeOH N + R1 OH R O R1 R O CH3O R1 O CH3OH R1 OH X peut être un chlorure d'acide ou un anhydride. on peut utiliser un chlorure d'acide ou un anhydride. donneurs de H-. O OMe H R OH O O R OMe R OH + OH OH La protection résiste : aux bases.Saponification : diméthyle amino pyridine). on active la réaction par introduction de 4-DMAP (4. [H2] catalytique. * O O R O H O R H2O Cette méthode présente l'inconvénient d'introduire un centre asymétrique.lycos. H2O CHCl3. 59. oxydants non acide.Protection des fonctions alcools. O R1 ou un groupe imidazole. RMgX La protection ne résiste pas : H+ Les acétals cycliques sont plus stables que les acétals acycliques lors de l’hydrolyse : MeO MeO O S S O CF3CO2H. Pour éviter ce problème. amines et carbonyles Protection des alcools • Protection en fonction acétal Protection Pour cela on peut utiliser le DHP (DiHydroPyranne) : H O R OH * Déprotection Déprotection en milieu acide. on utilise un dihydropyranne modifié.5eq CAN MeCN/H2O 20 → 70°C R1 O + R2 HO HO ( )n • O R X Protection en fonction ester : La protection peut se faire à partir d'un acide carboxylique. radicaux. 0°C. il faudra donc éliminer l'eau formée au cours de la réaction. ici le DMF La protection résiste : bases. Mécanisme de type SN1 R OH + Br NaH R t O R O BuOK DMSO RhCl(PPh3)3. amines et carbonyles O R OH + R1 OH DCC O R O R1 Chlorure de pyvaloïle O + Cl + Saponification O O R1 R1 OH La protection résiste : H sans H2O. Ainsi un groupe TMS protègera plus facilement un alcool primaire (dégagé) qu'un tertiaire (très encombré).lycos. oxydants (pas tous). BCl3. radicaux. H-. H-.Protection des fonctions alcools. De même. [H2] catalytique Méthode sélective des alcools primaires par rapport aux alcools secondaires. EtOH reflux 3h R H3O O + R OH La première étape réside dans l'isomérisation de la double liaison. radicaux (pas tous). H+ / H2O. III) en fonction de l'encombrement sur le silicium. oxydants. OH-. on note une grande importance pour le choix du solvant. pour cela il existe deux méthodes.html 228 . • R O + Protection en fonction éther benzylique Protection X NaH DMF R O CH2 O R Déprotection CH2 Cl + B(OR)3 H2O R OH Cl B Cl Cl Pour cette réaction. RO• Protection en fonction éther oxyde Protection I R O CH3 R O + H3C Déprotection HI : Température ambiante HBr : En chauffant ou BCl3 (inconvénient c'est un électrophile) O R CF3COOH FeCl3 R OH + H R O H O R Trityle `TrCl' N Ph3C Cl + R OH R O CPh3 La protection ne résiste pas : H+. Puis l'énol vinylique est facilement hydrolysé en milieu acide. http://membres. pour deux éthers silylés identiques. il est plus facile de déprotéger celui qui est le moins encombré. SnCl4) • Protection en éther silylé : L'avantage de cette méthode réside dans la protection sélective des alcools (I. RMgX La protection ne résiste pas: [H2] catalytique. acides de Lewis (FeCl3. anhydride acétique + FeCl3.fr/nico911/chorga. BBr3 CH3COOH chaud La protection ne résiste pas : H+. [H2] catalytique La protection ne résiste pas : RMgX. II. lycos. c'est qu'on forme un ester et donc il ne résiste pas à H+. RMgX. H-.fr/nico911/chorga. EtO2C N N Ph3P Ph3P R1 CO2Et EtO2C N N O H R2 O OH R1 R2 H2O + H R1 O R2 Ph + CO2Et EtO2C HN NH + Ph3P O R1 R2 CO2Et O PPh3 + EtO2C CO2Et N NH CO2H Protection des diols et des carbonyles • Protection en fonction acétal Protection Protection pour les alcools vicinaux : OH + O OH APTS . De plus lors de cette formation de l'ester. OH.. F.. [H2] catalytique La protection ne résiste pas: H+. H2O. il y à inversion de configuration.. H.H2O O O Déprotection Si Cl + NaI Si I + NaCl Me3SiI est très réactif et permet de déprotéger presque tous les éthers R R' OMe + OMe Si I R' OSiMe3 R OSiMe3 H2O + H R R' OH OH R O R' A la place de l'acétone on peut utiliser : qui permet aussi de former l'acétal. amines et carbonyles Protection R OH + Cl Si Et3N R O Si R O Si Si TBDMS Ph Si Ph TBDPS Déprotection F R O O R O R Permettent de faire une bonne sélectivité des alcools non encombrés La protection résiste : bases. oxydants.(Bu4N+F-) • Protection par la méthode de Mitsunobu : Le problème de cette méthode. On peut aussi utiliser OMe H C OMe OMe OMe : La protection résiste : bases. RMgX . nucléophiles La protection ne résiste pas: H+ Protection O HO HO HO O Ph H Ph H O O HO O OH OMe OH ZnCl2 OMe on peut aussi utiliser PhCH(OMe)2 / ZnCl2 Avantage : On bloque les deux géométries en conformation chaise http://membres. RO.Protection des fonctions alcools.html 229 . lycos. on augmente d'un carbone la chaîne carbonée. Le produit encadré est le produit majoritairement obtenu suivant le type de déprotection envisagé. on peut avoir une fonction amine protégée.Protection des fonctions alcools. HX concentré chaud O H3C N R H HX cc ∆ O R NH2 + H3C OH La protection résiste : NaBH4. tout dépend du groupe hydroxyle que l'on veut récupérer non protégé. La protection résiste : OHLa protection ne résiste pas: H+ http://membres. mais en plus. oxydant. amines et carbonyles Déprotection 2 types d'ouverture et donc deux types de produit que l'on peut obtenir.html 230 . acide et base modérés La protection ne résiste pas: LiAlH4 Protection Cl O O H O N O X CH2 R Déprotection O R H2O OH H + O R NH2 R N H O N CH2 R O OH N H R NH2 + CO2 H O H2N NH2 NH NH O + R CH2 NH2 O N CH2 R O O Ph H + R NH2 Ph N R H Grâce à cette méthode.fr/nico911/chorga. H H Ph O Al H O BnO OBn OMe O 1. Et2O 2. LiAlH4 / AlCl3. H3O+ HO BnO BnO O + OBn OMe BnO HO BnO O OBn OMe TiCl4 Ph O Na H NC B H H O BnO O NaBH3CN TiCl4 HO BnO BnO O + OBn OMe BnO HO BnO O OBn OMe OBn OMe Protection des amines • Protection en fonction amide Protection O R NH2 + H3C Cl H H3C N R O Déprotection KOH chaud. Chimie organométallique . . 1994. • Alcènes : R I I2 R ZrHClCp2 R D R D R R NBS ZrClCp2 CO R Br O O ZrClCp2 H 2O 2 R O H2 H O R OH H H • Alcynes vrais: Le zirconium s'additionne sur l'insaturation du côté le moins encombré.html . 1987.fr/nico911/chorga. R ZrHClCp2 R + ZrClCp2 98% Cp2ClZr 2% R • Me Alcynes disubstitués : Et ZrHClCp2 Me Cp2ClZr Et + Me Et ZrClCp2 ∆ Me Cp2ClZr Et + Me Et ZrClCp2 H 55% H H 90% H 45% 10% • Applications : o Exemple dans lequel le zirconium se met du côté ou le groupement est le moins volumineux : ZrHClCp2 OTHP OTHP I2 ZrClCp2 OTHP I o Exemple dans lequel le zirconium nous permet de créer un centre asymétrique...Composés du Zirconium Composés du Zirconium Hydrozirconation • Réactif de Schwartz : Tetrahedron Lett. donc le zirconium s'additionne sur la double liaison par la face avant. Tetrahedron Lett.lycos. La copule chirale présente sur le Bore encombre la face arrière. grâce à l'introduction d'une éphédrine chirale sur le Bore. 6247. 3875 Préparation du réactif à partir du chlorure de zirconium : ZrCl4 2 CpLi Cl Zr Cl LiAlH4 Cl Zr H Utilisation du réactif de Schwartz sur les composés présentant une insaturation éthylénique ou acétylénique. 233 http://membres. Chem. ATTENTION : Cette réaction ne marche pas bien si en α du zirconium on a un groupement R. néanmoins complexé au nickel il peut s'avérer être un très bon électrophile. J. Ar X + NiL4 Ar L Ni X L R ZrClCp2 Ar L Ni R L R Ar o Zirconium .Composés du Zirconium Br R HBBr2 R B Br OH R B OH HO HN Ph Me OH B R O N Ph Me ZrHClCp2 D R OH NaOH H2O2 R D B N Me O Ph D2O Cp2ClZr B R N Me O Ph • Echange Zirconium .Etain : La réaction ne marche pas si on utilise R3SnCl. Le moteur de la réaction est la force de la liaison Zr-O (132 kcal/mol) Zr-O > Zr-Cl > Zr-N > Zr-C.html 234 . 3277 R R' ZrClCp2 ZnCl2 R R' ZnCl ArX / Ni° R R' Ar o Zirconium . O O R ZrClCp2 MeLi R Me2CuCNLi ZrCp2 Me R Cu Me CN R o Zirconium . 1995.Cuivre : Formation d'un cuprate susceptible de faire une addition 1.lycos.Nickel : R ZrHClCp2 R ZrClCp2 ε NiII R O O ArX est un très mauvais électrophile.Zinc : Réaction de Negishi : Grâce à l'échange Zr/Zn.4 sur une énone. Org..Aluminium : O O R ZrHClCp2 ZrClCp2 AlCl3 AlCl2 R Cl o Zirconium .2. R ZrClCp2 R3'SnOEt R SnR3' http://membres.Métal : o Zirconium . on peut introduire un groupement Aryle sur une oléfine disubstituée en 1. Il faudra donc avoir recourt à la réaction de Negishi.fr/nico911/chorga. on forme le système trans. R 2 + Cp2 Zr Cp2Zr R R Applications : Br Br Br Mg° ZrCl2Cp2 Zr Zr Cp2Zr Br (±) (±) http://membres. nBuH ZrCp2Cl2 + 2 nBuLi Cp2Zr H Cp2Zr Et Cp2Zr Et Echange de ligand possible : Cp2Zr Et Ph Ph Ph Cp2Zr Ph Dans les métallacycles à base de zirconium.. Am.Aluminium : R i-Bu3Al 10% ZrCl2Cp2 R Ali-Bu2 Mécanisme : ZrCl2Cp2 + i-Bu3Al i-Bu2AlCl + ZrClCp2 + ZrHClCp2 R ZrCl2Cp2 + R Ali-Bu2 i-Bu2AlCl R ZrClCp2 Autre méthode.fr/nico911/chorga. Chem. 3339.lycos. 1989. mais limité au groupement méthyle : R + AlMe3 ZrCl2Cp2 R Me AlMe2 Mécanisme : R ZrCl2Cp2 + AlMe3 Me2AlCl + Me ZrClCp2 R Me ZrClCp2 Me2AlCl R ZrCl2Cp2 + Me AlMe2 Formation de Métallacycles J. Soc.html 235 .Composés du Zirconium o Zirconium . Cp2ZrClMe 2. Cp2ZrClMe 2. on ne peut pas former le cyclopropène. Me Me ZrCp2 Li Cp2Zr Cl • Alcynes : formation des zirconacyclopropènes R R ZrCl2Cp2 R R MeLi R R ZrCp2 Me R R Zr Cp2 ZrClCp2 Bu Cp2Zr Bu Me SiMe 3 Bu + Cp2Zr Me Me ∆ Bu Cp2Zr Me3Si SiMe3 Me SiMe3 1. Car sa formation coûte trop cher en énergie. 20°C ZrCp2 Li O C2H4 Zr Cp2 H3C CH3 Zr O Cp2 I2 OH I http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.Composés du Zirconium Br + Cp2Zr (±) ZrCp2 ZrCp2 (±) Br Méthyle zirconaalcanes Me Cp2Zr Cl H Me Zr Cp2 ZrCp2 Li En revanche avec le lithien issu du cyclopropane.html 236 . 20°C Li ZrCp2 Bu 80°C Cp2 Zr Bu Applications : 1. 5105 et Tetrahedron Lett. Cp2 Zr R R OEt Cp2 Zr R EtO R Cp2Zr R R OEt R" OR" R R' R R' R' OR" R Cp2 Zr O ZrCp2 • Jonction de Cycles Pour les cycles à 5 chaînons la jonction de cycle est une jonction cis. H O "Zr" CO H CO ZrCp2 H "Zr" C N R H NHR H H H O ZrCp2 H H O Zr Cp2 I2 H H OH H H H2O http://membres.Composés du Zirconium OMe ZrCp2 R C N OMe OMe Cp2 Zr N R H H2O O R OMe Cp2 Zr Me H OMe ZrCp2 R R OMe OMe Cp2 Zr R R SCl2 S R R Certaines fonctions sont incompatibles avec la présence du zirconium. il y a alors élimination du groupement -OR. et formation d'une double liaison. Ce type de réaction peut permettre de former des allènes.html 237 . (voir Tetrahedron 1989.fr/nico911/chorga. C'est le cas de la fonction éther. En revanche lorsque l'on utilise le zirconium on obtient une jonction de cycle trans. 4113).lycos. 1995. lycos. Cp2Zr BnO BnO OBn Et ZrCp2 BnO BnO OBn O BnO BF3.OEt2 OMe BnO OBn BnO OBn HCl O Me BnO OMe OZrCp2 O Cp2Zr OMe BnO BnO OH OBn Exemple de formation d'une fonction cétone conjuguée : Tetrahedron. 1997. 9123 R Cp2Zr CO / I2 O R http://membres.html 238 .Composés du Zirconium Réduction de cycle Pour cela il faut que la molécule contienne une double liaison sur laquelle le zirconium pourra venir se mettre dans un premier temps.fr/nico911/chorga. R + MgBr 3% TiCl4 [ Ti ] H [ Ti ] 3% TiCl4 R R ∆ R [ Ti ] MgBr MgBr Cette réaction n'a lieu que si la double liaison est dégagée. Chem. 1996. 239 http://membres.lycos. permet de former des vinylsilanes cis à partir d'acétyléniques.Cooper : Elle permet de former un magnésium à partir d'un autre magnésien et d'une double liaison (les méthodes classiques auraient nécessité d'introduire un halogène. Cp2TiCl2 + iPrMgCl THF OMe Cp2TiCl OMe ClCO2Me CO2Me OMe iPrMgCl • Réaction de syn-magnésiation : Cette réaction. 285. Organomet. Sato J. elle n'a pas lieu dans le cas des alcènes disubstitués.Composés du titane Composés du Titane Hydrotitanation Qu'est qu'une hydrotitanation ? C'est une réaction qui permet. R2 nPrMgBr 3%TiCl4 MgBr R1 R2 R1 R2 nPrMgBr 3%TiCl4 R1 R2 MgBr R1 La double liaison peut être activée par conjugaison : + nPrMgBr 3% TiCl4 MgBr OH O La réaction marche bien avec Application : Synlett.html .fr/nico911/chorga. Le but est simple : Le composé ainsi obtenu a une toute nouvelle réactivité et il est donc possible d'entrevoir une nouvelle fonctionnalisation. en revanche elle marche mal avec R MgCl . F. 46 et . déjà abordée au chapitre sur le silicium. 53. d'introduire un hydrogène et un métal (dans notre cas c'est du titane). puis d'en faire un magnésien). sur un composé insaturé. R SiMe3 iBuMgBr εCp2TiCl2 SiMe3 R MgBr • Hydromagnésiation des alcools propargyliques : L'hydrotitanation devient un outil fondamental pour la préparation des alcools allyliques E ou Z à partir d'alcools propargyliques. • Réaction de Finkbeiner . 2234 et Synthesis 1989. Ed. Chem.Composés du titane LiAlH4 2 MeONa THF R Al O H CH2 R E R Z R'X R Al CH2Al AlH3 (LiAlH4 + AlCl3) X Mg R' uI εC R CH2OH CH2OH R R R' OH XMgO R' R BrMg iBuMgBr εCp2TiCl2 OMgBr OH R R' OH Réaction de Mac Murry Cette réaction est en fait un couplage réducteur entre deux dérivés carbonylés (aldéhyde ou cétone) pour donner une oléfine.5eq de TiCl3 THF reflux Ph Ph Ph Ph Mécanisme : Angew. tout dépend des conditions opératoires. Cette réaction est possible en version intramoléculaire. 1997. 883 En fait. Int. le mélange entre LiAlH4 et TiCl3 permet de former du titane de basse valence. mais aussi en version intermoléculaire.html 240 . Ph 2 Ph O 1eq LiAlH4 2.lycos.fr/nico911/chorga. 5 TiCl3 + 3 LiAlH4 5 Ti° + 3 Al° + 12 HCl + 3 LiCl O O Ti ° Ti I O O Ti I O HO OH O TiII O Le titane a un fort pouvoir oxophile : (Force de la liaison en kcal/mol) Ti – O : 100 Ti – C : 45 Si – O : 95 Zr – O : 120 Applications : OH 2 O H OH O CpTiCl3 CHO LiAlH4 OH OH http://membres. qui conduira au couplage réducteur. Au vu du mécanisme on constate qu'il est alors possible de s'arrêter soit au niveau du diol soit au niveau de l'alcène. 234 Ti(OiPr)4 EtMgBr Ti(OiPr)3 EtMgBr Ti(OiPr)2 Ti(OiPr)2 Applications : Me3Si n-Hex SiMe3 Ti(OiPr)2 R N Bn n-Hex SiMe3 Ti(OiPr)2 n-Hex SiMe3 Ti(OiPr)2 n-Hex R N Bn R NH Bn R (i-PrO)2Ti + O OEt (i-PrO)2Ti R O OEt i-PrO i-PrO Ti O R OEt O EtO R Ti Oi-Pr Oi-Pr R OH http://membres. Synlett. 2 Cp2TiCl2 + Zn THF 2 Cp2TiCl + ZnCl2 Les complexes du titane III donnent des réactions radicalaires Cl R O + Cp2TiCl R O TiCp2 TiIII R TiIV OTi R Métallacycles avec le titane Contrairement au zirconium. ici PMe3. Pour cela on utilise un complexe de titane que l'on a stabilisé par addition d'une phosphine.html 241 . Une fois le métallacycle formé il y a plusieurs évolutions possibles (formation d'une lactone par insertion de monoxyde de carbone. Réaction de Kulinkovich Lors de cette réaction. 1991.lycos. etc…). il est nécessaire d'avoir recourt au système Ti(OiPr)4 + 2EtMgBr ce qui va permettre de former in situ Ti(OiPr)2 qui sera stabilisé par coordination à l'éthylène (issu de EtMgBr). PMe3 O TiCp2 TM SH OH OSiMe3 TiCp2 H OSiMe3 Le schéma précédent montre comment il est possible de former le métallacycle. la forme favorisée est la forme cis : O CO TiCp2 O O2 O O O Cp2Ti.fr/nico911/chorga.Composés du titane • Emploi du titane lors de la désoxygénation des époxydes : pour cela on forme d'abord un complexe de titane au degré d'oxydation +III. 111 O MeTi(OiPr)3 + R N + R' MgBr N R' R Réactif de Tebbe • Agent méthylénant (préparation) Tebbe. Mécanisme d'action : Ce réactif peut servir d'agent méthylénant pour les carbonyles au sens large du terme.html 242 .Composés du titane R' 2 eq Br O + R OMe 1 eq + Mg° + Ti(OiPr)3 0. Ph CH2 OEt CH2 http://membres. J. le réactif de Tebbe est neutre. + Ti CH2 Ti Ti Ti CH2 O Ti CH2 + Ti O O Applications : Voir entre autre Synthesis 1991.1 eq (i-PrO)2Ti O R' H R OMe R' R OH (i-PrO)2Ti O R' OMe R Réaction possible avec les amides : Synlett. Soc. le réactif de Tebbe est d'un grand intérêt en synthèse notamment pour les molécules sensibles en milieu basique. O R OEt R OEt O R O OEt R H2C OEt Ph O OEt 1er eq. et al. De part ce fait. contrairement au réactif de Wittig qui lui est basique. Cl Ti Cl + AlMe3 Ti CH2 H Cl CH4 AlMe3 Ti CH2 Cl Al Me Me Réactif de Tebbe Cl Ti CH2 Al Me Me + Et3N Ti CH2 + Cl Al N Me Me Du point de vu acido-basique. CH2 R O R N R2 R1 CH2 Ph O CH2 N R2 R1 OEt 2ème eq. 1978. 3611. N. 100. F. mais aussi de catalyseur de métathèse des oléfines. Am.lycos. Chem. 1997.fr/nico911/chorga. 165. 5579): O R R' OEt O CH3 R CHBr2 TiCl4 / Zn° DME R' R CH [ Ti ] OEt DME : H3C O http://membres. 855 et Tetrahedron Lett. Ti CH2 SiMe3 CH2 SiMe3 O SiMe3 Réaction de Pétasis C'est comme pour les réactions précédentes. Soc.Composés du titane Dans l'exemple suivant. 2393 et 3619. on forme dans un premier temps un métallacyclobutène qui va ensuite réagir de façon classique avec un carbonyle ce qui permet de former des oléfines trisubstituées.lycos. Chem.html 243 . Ti CH3 CH3 R R O Ti R R ∆ O Ti R R Un autre exemple montre qu'il est possible de former d'autres types d'oléfines trisubstituées. mais cette fois-ci c'est le complexe de titane qui diffère (J.fr/nico911/chorga. Tetrahedron Lett. 1980. 1986. 1995. Am. lycos.fr/nico911/chorga.html 244 .Composés du titane http://membres. C'est à dire des ligands qui. R)-acide tartrique qui n'est autre que l'énantiomère naturel. R)-Me-DUPHOS P P (R. Ici nous allons nous intéresser plus particulièrement aux ligands pour la catalyse asymétrique. S)-CHIRAPHOS PPh2 (S.. P. • Liste des ligands les plus communs (S. S)-DIPAMP-Si OAn P Me2Si P Ph Ph OAn i-Pr P i-Pr MeO P Ph Ph P OMe i-Pr • Méthode de préparation du (-)-DIOP : L'exemple suivant explique la préparation d'un ligand. S)-DIOP (R.Chimie Organométallique : Ligands Chimie Organométallique .Ligands Liste de ligands pour la catalyse asymétrique Les ligands sont des molécules organiques qui vont venir se fixer à un métal pour lui donner une propriété bien particulière. S)-BDPP PPh2 PPh2 PPh2 (S)-BIPHEMP PPh2 PPh2 (S)-BICHEP PCy2 PCy2 (R)-BINAP PPh2 PPh2 (R)-MeO-BIPHEP MeO MeO PPh2 PPh2 CnRPHOS R P P R R R PennPHOS (S. R)-CBD O O PPh2 PPh2 PPh2 PPh2 (R)-PROPHOS PPh2 PPh2 (S. vont permettre de faire des réactions énantiosélectives. Chem.fr/nico911/chorga. une fois fixés au métal. R)-Et-DUPHOS Et P P Et Et Et P P PPh2 BIPNOR Ph Ph P P Ph (S. C'est donc un produit de départ peu cher. H.html 245 . J. S)-DEGPHOS PPh2 N Ph JOSIPHOS CH3 H PR'2 PR'2 Fe (R. S)-iPr-BPE i-Pr P Ph (R. (Kagan. 481) http://membres. le (-)DIOP. Dang. Cette synthèse utilise le (R. Commun. 1971. B. R)-DIPAMP Ph GLUCOPHOS O O Ph2P O O OR O Ph2P (S.lycos. Y. 116. car c'est l'ultime étape de la synthèse des ligands. A noter que. Sharpless pour ses travaux sur la synthèse asymétrique. 481 Knowles. De plus le complexe ainsi préparé doit avoir un très bon turn-over number (c'est-à-dire un très bon nombre de cycles. le but est simple il faut mettre le moins de catalyseur possible. 129 100 Noyori. il faut que ces ligands donnent de très bons résultats c'est-à-dire de bons excès énantiomériques. Dang. Eliel N.html 246 . le but étant de trouver de nouveaux ligands. 1971. et al. F. et al J. E. ce qui à crée un véritable tollé au sein de la communauté scientifique française. 1365 Burk. Chem.. L. Eur.. Am. Chem. Kagan ait été lui aussi un pionnier dans ce domaine. Commun.. Knowles. M. J. ont reçu le prix Nobel de chimie 2001. J. Am. J. CO2H NHCOCH3 H2 3-4atm MeOH. R. 1994. J. L'hydrogénation se fait avec un complexe de Rhodium +I. A. Spindler. H. P. M.. La préparation de ces composés doit être la plus facile possible (peu d'étapes. 5946 Mathey. 1993. pour leurs travaux sur la catalyse asymétrique. J. W.S.7 Brunner. Soc. D'autres part. Chem. …).. R. Soc. Néanmoins les recherches dans ce domaine continuent. et al. Harlow. J. 99. il existe un très grand nombre de ligands. le comité Nobel ne l'a pas primé.fr/nico911/chorga. bien que H. H. Le prix Nobel a aussi été décerné cette année-là à B. 1980. pas de réactif exotique. 18. 115. 48h CO2H NHCOCH3 ligand ee % DIOP 82 DIPAMP 96 JOSIPHOS 96 NORPHOS 97 BIPNOR DUPHOS DEGPHOS BINAP publication Kagan. 1977. Le tableau ci-dessous donne l'exemple d’une hydrogénation énantiosélective en utilisant différents ligands. qui. 4062 99. Les raisons sont nombreuses : tout d'abord il est nécessaire de savoir faire des ligands avec des produits de départ facilement accessibles et pas chers. R. S. Chem. 1997. 1988. Chem.. http://membres. 10125 97 99 Togni. F. J. Noyori et W.Chimie Organométallique : Ligands HO HO CO2H CO2H MeOH + H HO HO CO2Me CO2Me H + O O O CO2Me CO2Me LiAlH4 O O OH OH TsCl Pyridine O O PPh2 PPh2 LiPPh2 O O OTs OTs Comparaison des différents types de ligands pour la catalyse asymétrique Comme le montre le tableau ci-dessus. L. Am. Soc. Nugent. B. La première constatation qui saute aux yeux c'est que plus le ligand est volumineux et plus l'excès énantiomérique est bon. Le ligand doit pouvoir se coordiner facilement au métal. Soc. A. en effet au bout d'un moment le catalyseur n'est plus efficace) donc une très bonne efficacité. 7932 STOP Note importante : Dans ce tableau on retrouve deux auteurs bien connu. Am. 102.lycos. Topics in stereochemistry E. Brevet CA-125:195986. Spagnol. Chem.. W. Feaster. B. R1 + R2 ( )n CpCo(CO)8 5%mol ∆ R1 ( )n R2 R1 = R2 = TMS. ces deux voies aboutissent au même produit final.lycos. ce qui va recréer le caractère aromatique présent dans A (l'aromaticité est un gain d'énergie). Concrètement l'exemple suivant illustre cette réaction : SiMe3 + SiMe3 BTMSA CpCo(CO)8 ∆ Me3Si Me3Si A Me3Si Me3Si B Lors de la formation du composé A on observe aussi la formation du diène B. Cette réaction permet de former un composé aromatique à partir de triples liaisons. Les rendements sont quant à eux très variables et compris entre 30 et 95%. Les deux formes A et B sont en équilibre (de l'ordre de 10kcal/mol suffisent pour passez d'une forme à l'autre). Chem. Alkyl n≥2 Pour cette réaction. de l'ordre de 5% en mol. CO2R. on utilise une très faible quantité de catalyseur. Concrètement l'exemple décrit par Vollhardt en 1984 (Angew.fr/nico911/chorga.Cobalt Réaction de Vollhardt En 1974.html 247 . http://membres. c'est-à-dire une réaction de Diels-Alder. en général.Chimie Organométallique : Cobalt Chimie Organométallique . L'autre voie insert l'insaturation dans le métallacycle puis élimine le métal pour donner le cycle aromatique. on observe deux voies possibles d'évolution en fin de processus. L'une d'elle permet de former le composé final par un simple processus de [4+2]. Vollhardt développe une réaction de cyclisation assistée par un métal de transition.) est le suivant : O O SiMe3 + SiMe3 CpCo(CO)8 ∆ Me3Si Me3Si O [4+2] Me3Si H Me3Si H • Mécanisme de la cyclisation : Dans ce mécanisme. le cobalt(I). La forme B est certainement la plus intéressante puisqu'elle va pouvoir réagir avec un diène pour faire une réaction de Diels-Alder. Chimie Organométallique : Cobalt R1 CpCo(CO)8 + R2 Cp Co OC R1 Cp Co R2 R2 Couplage R1 oxydant Cp Co R1 R2 R2 R1 Diels-Alder Cp Co R1 R2 Elimination Réductrice Cp Co R2 R1 Insertion De cette réaction de Vollhardt découle directement la réaction de [2+2+2] cobaltocatalysée : CpCo(CO)2 hν, ∆ Xylène, 85% SiMe3 CpCo SiMe3 H • Réaction de Conia-ène catalysée par le cobalt : La réaction classique de Conia-ène est une ène réaction (voir le chapitre sur les réactions de Diels-Alder), elle se produit entre un partenaire ène et un partenaire ènophile (Synthesis 1975, 1-19). O 200-300°C O H O Cette cyclisation peut être aussi appliquée aux cétoesters. Cependant, dans ce cas, les hautes températures utilisées pour la cyclisation conduisent inévitablement à une décarboxylation. Le cobalt est alors utilisé afin de réduire la température nécessaire pour la cyclisation : O O O CpCo(CO)2 5%mol hν, 50-80°C C6H6 ou THF O O O Concrètement voici un exemple d'utilisation de cette réaction pour la synthèse des squelettes Phyllocladanes et Kaurane. http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 248 Chimie Organométallique : Cobalt [Conia-ène] [2+2+2] [4+2] Me3Si Me3Si H E E' E E' Toute la beauté de cette réaction est de faire d'un seul coup trois réactions. D'abord une Conia-ène cobaltocatalysée, puis une [2+2+2] toujours assistée par le cobalt, puis enfin une Diels-Alder classique c'est-à-dire une [4+2]. CpCo(CO)2 80°C, hν, 8h [Conia-ène] CpCo(CO)2 BTMSA, hν, ∆, 20min E' E [2+2+2] Me3Si décane, dppe hν, ∆ Me3Si E' E E E' Me3Si Me3Si H E E' ∆ 12h [4+2] Me3Si Me3Si E E' Réaction de Nicholas La réaction de Nicholas utilise un complexe de cobalt(II) Co2(CO)8 pour protéger une triple liaison. La triple liaison agit comme une base de Lewis envers le cobalt. Une fois le complexe dinucléaire de cobalt formé, on peut faire agir des nucléophiles et des électrophiles sur la molécule sans affecter la triple liaison (qui en fait n'en est plus une), puis on déprotège la triple liaison par addition de Fe(III). R + Co2(CO)8 R R R Nu ou E (OC)3Co Co(CO)3 Protection Réaction (OC)3Co Co(CO)3 Déprotection R R1 R Fe 3+ R1 R1 est issu de l'action d'un électrophile ou un nucléophile sur R. Concrètement dans la pratique comment cela se traduit-il ? L'exemple suivant illustre la réduction chimiosélective d'une double liaison sur un composé qui contient à la fois une double et une triple liaison. H2 1. N 2e3+ 2. F + Co2(CO)8 H Co2(CO)6 1. i) B ii) H H3 2. Fe 3+2 O2 HO STOP Le pKa du proton en rouge n'est plus le même que le pKa avant complexation de la triple liaison avec le cobalt. Le complexe ainsi formé est un complexe stable, isolable et qui permet de stabiliser les charges positives en α de la "triple liaison" on peut donc y introduire un nucléophile. http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 249 Chimie Organométallique : Cobalt R1 O R2 Co2(CO)8 R1 (OC)6Co2 O R2 H R1 (OC)6Co2 OH R2 TMS Nu ROH Nu R1 OH R2 Fe3+ Nu R1 (OC)6Co2 R2 OH L'ouverture de l'époxyde par H+ est régiosélective à cause de la stabilisation de la charge positive en α du complexe de cobalt. Autre méthode pour générer une charge positive en α : OH R1 (OC)6Co2 R2 HBF4 R1 (OC)6Co2 R2 Nu Nu R1 (OC)6Co2 R2 Cette méthode de protection des triples liaisons par utilisation de complexes dinucléaire du cobalt est intéressante pour former des aldéhydes propargyliques qui de façon générale sont obtenus par oxydation au réactif de Collins avec des rendements qui n'excèdent pas 25%. A l'aide de cobalt et par une simple oxydation de Swern on peut obtenir l'aldéhyde propargylique avec 70% de rendement. De plus, ces composés sont très toxiques, dangereux, et volatils sauf lorsqu'ils sont protégés sous forme d'un complexe de cobalt. Co2(CO)8 OH (OC)6Co2 OH Swern (OC)6Co2 O Réaction de Pauson – Khand Cette réaction est en fait une [2+2+1], c'est-à-dire que l'on va faire une réaction entre deux partenaires insaturés "2+2" et un troisième partenaire, le monoxyde de carbone (CO) qui provient tout simplement du complexe de cobalt. R1 Co2(CO)6 + R2 OTHP ∆ [2+2+1] R1 R2 O OTHP O + Co2(CO)6 Toluène 110°C, 8h O O Cette réaction est compatible avec tout type d'alcyne à l'exception des alcynes comportant un groupement électroattracteur en α de la triple liaison. Cependant, la réaction est limitée par la nature de l'encombrement sur la double liaison. http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 250 Chimie Organométallique : Cobalt Exemples de [2+2+1] : • Alcènes acycliques (version intermoléculaire) Co2(CO)6 CO2Me Toluène, éthylène 160°C, 3h 57% O CO2Me • Version intermoléculaire Toluène, 110°C 2-7h Co2(CO)6 O R + R • Version intramoléculaire ( )n Co2(CO)8 i-octane 95°C, 4j ( )n O http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 251 Chimie Organométallique : Cobalt http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 252 Chimie Organométallique : Palladium Chimie Organométallique - Palladium La réactivité des complexes de palladium dépend de leur valence. Ainsi, le palladium(II) agit plutôt comme un acide de Lewis alors que le palladium(0) a plutôt une nature nucléophile. Complexes π-allyles du palladium Lorsque l'on a une molécule qui possède une fonction allylique avec en position 3 un groupe partant, alors à l'aide d'un complexe de palladium on peut former un complexe π-allyle du palladium sur lequel on pourra aisément additionner un nucléophile. Cette réaction est la substitution allylique de TsujiTrost. (Trost et al. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 292; Tsuji et al. Tetrahedron Lett. 1965, 4387). C'est une réaction qui a lieu principalement avec les complexes de palladium mais on note cependant quelques exemples avec le tungstène, le molybdène, le fer ou encore l'iridium. R X OAc, OCO2R O OP(O)(OR)2 Cl, NO2, SO2R, NR2, CN, NR3+ O O CH3 O O Ph X + NuH Nu Pd° R Nu Pd° Pd(PPh3)4 Pd(OAc)2 + PPh3 Pd2(dba)3.CHCl3 + PPh3 N3-, AcO-, EtOEtO2CO-, NaBH4, RS-, RO-, R2PRNH2 CO2 R H CO2 R H OEt OEt OEt Mécanisme : Pd° X Addition Oxydante Nu Pd X Nu Nucléophile mou Nu Nucléophile dur Nu Pd Nu La première étape du mécanisme est une addition oxydante du métal sur le substrat. Le palladium se fixe en anti du groupe partant. Ensuite, l'évolution de la réaction dépend de la nature du nucléophile : • Si le nucléophile est dur (voir le chapitre sur les composés carbonylés), ce qui est le cas notamment des zinciques et des formiates, alors il y a attaque du nucléophile directement sur le métal. Puis lors de l'élimination réductrice, le nucléophile se "déplace" du métal vers le substrat, avec globalement inversion de configuration. • Si le nucléophile est mou, ce qui est notamment le cas des malonates, alcools, amines et autres β−cétoesters, alors, dans ce cas, on a globalement une rétention de configuration. Exemple en synthèse : L'exemple suivant est un peu particulier puisqu'il va permettre de faire une réaction de couplage entre un complexe π-allyle et un nucléophile organométallique non usuel. http://membres.lycos.fr/nico911/chorga.html 253 Nu Nu R Nu MoLn R PdLn R Nu R Couplages Palladocatalysés • Couplage de Heck (Heck. F. les autres étant basés sur ce modèle. En revanche. NaHCO3 H Il est préférable qu'il n'y ait pas de H en β de R1 pour éviter toute réaction de β-élimination. Palladium Reagents in Organic Synthesis. c'est le carbone le plus substitué qui est attaqué majoritairement. avec un π-allyle du molybdène. A cause des différentes restrictions liées à la nature de R1. Ainsi lorsque l'on utilise du palladium.fr/nico911/chorga. l'attaque du nucléophile se produit majoritairement sur le carbone le moins substitué. R. o Principe général : La réaction de Heck permet de réaliser un couplage entre un halogène et un alcène. OTf ( )n O RO R1 N R3 R2 O H3C O K2CO3. Pd(OAc)2 Pd(PPh3)4. cette réaction de couplage reste quand même très limitée à certain type de substrats. R2.html 254 . 1985). o Cycle catalytique http://membres. R1 X + R1 R H3C R R R H Pd° cat R2 Base R2 R NC RO R1 R2 Base Pd° cat PdCl2. Academic London. A quelques exceptions près dues notamment aux composés de départ. Pd(dba)3 X Br.lycos.Chimie Organométallique : Palladium OMe MeO ZrCp2Cl + PdLn O OMe MeO O Régiosélectivité : La régiosélectivité de l'attaque du nucléophile sur le complexe π-allyle dépend de la nature du métal utilisé. on forme l'alcène le plus stable c'est-à-dire celui de stéréochimie E. X. I. C'est certainement le plus répandu des couplages palladocatalysés. Cl N o Cycle catalytique http://membres. d'autres phosphines peuvent aussi être utilisées. Et2NH.fr/nico911/chorga. Tetrahedron Lett. 1975.html 255 . car sinon avant la syn-addition de l'alcène on aura une β-élimination. o Exemple en synthèse : Synthesis 1993.Chimie Organométallique : Palladium HX Base R1 [ HPdL2X ] R2 L R1 Pd X L R2 H H H R1 PdL2X R2 syn-Addition R2 H H PdL2X H R1 Pd0L2 R1 X Addition Oxydante syn-Elimination Rotation Le palladium est donc introduit en quantité catalytique puisqu'il est régénéré au cours du processus catalytique. L'étape de rotation est fondamentale puisqu'elle va permettre de placer un hydrogène en β du palladium. • Couplage de Sonogashira o Principe général : Sonogashira et al.. Ce qui va donc conduire à une β-élimination ou syn-élimination. 876. I. OTf. 25°C R1 X H + R2 X R2 R R1 R2 Br. Cependant.lycos. COCF3 MeO MeO I N H Pd(OAc)2 / PPh3 KOAc / DMF / 80°C MeO N COCF3 MeO La triphénylphosphine est additionnée au milieu de façon à stabiliser l'espèce catalytique en solution. Ceci explique aussi pourquoi il ne faut pas d'hydrogène en β sur R1. 4467. Pd(PPh3)2Cl2 CuI cat. Et3N. 1991. o Principe général R R1 X + R1 Alkyl R R2 B R R2 Alkyl Pd° cat Base Pd° R 1 R2 BR2 B(OR)2. 2002. Lett. TlOH R R o Cycle catalytique http://membres. SEMO OTBS PdCl2(PPh3)2 10%mol CuI 30%mol. Pd(dppf)Cl2 Base Na2CO3. 3239-3242. 63. Et3N. OTf R R Pd(PPh3)4..html 256 . Org.Chimie Organométallique : Palladium Pd0L4 R1 R2 Elimination Réductrice L R1 Pd L R2 Pd0L2 R1 X Addition Oxydante L R1 Pd X L Cu R2 Transmetallation CuX L'espèce cuivrée est obtenue à partir de CuX et à l'aide de la base. K3PO4. B(OH)2 9-BBN B X Br. I. CuX est placé en quantité catalytique et est régénéré au cours de la réaction. CH3CN -20°C → rt O N O OMEM SEMO OTBS MeO O I MeO N O OMEM • Couplage de Suzuki (Pour une revue sur le sujet voir : Suzuki Pure Appli. EtONa.lycos. 419422. PrNH2.fr/nico911/chorga. 4. R1 H CuI cat. Chem. benzène R1 Cu + PrNH3Br o Exemple en synthèse Hoffmann et al. B(OMe)3 -78°C ArX. 79. 1978. t BuLi. Chem. 1827. Org. I.fr/nico911/chorga. THF B(OMe)2 MeOH/H2O N Ts Ph N Ts B(OH)2 -78°C N Ts Ph 2. Am. 63. 3636. R1 X + R1 Alkyl O R R R2 SnBu3 R2 Pd° cat R 1 R2 Pd° X Br. Chem.lycos. Soc. 1998. 100. Chem. 2001. http://membres. Br 1. Ba(OH)2 Pd(PPh3)4 C6H6/H2O/MeOH Ph N Ts Ar Ph • Couplage de Stille o Principe général : Stille J. J. OTf OCOCH3 Alkyl R R R Pd(PPh3)4.html 257 . 2068. Pd(CH2Ph)Cl(PPh3)2 o Cycle catalytique R R1 L2Pd° R X addition oxydante L L R Pd R1 L R Pd L R1 Sn(R2)3 transmétallation X Sn(R2)3 X élimination réductrice o Exemple en synthèse J.Chimie Organométallique : Palladium Pd0L4 R1 R2 Elimination Réductrice L R1 Pd R2 L Pd0L2 R1 X Addition Oxydante L R1 Pd X L R2 BY2 + Base BX(Y)2Base Transmetallation o Exemple en synthèse : Can. A noter qu'il existe aussi des exemples de réaction dans lesquels le nucléophile est un organométallique.lycos. c'est qu'ils sont tous calqués sur le même modèle. Si on utilise une amine.fr/nico911/chorga. et se termine toujours par une élimination réductrice pour libérer le produit attendu et régénérer le catalyseur. celui-ci démarre toujours par une addition oxydante du dérivé halogéné.NEt3 Pd° NEt3 H PdII X O Nu R1 NuH O PdII X R1 R1 PdII X CO R1X • Oxydation de Wacker H2C CH2 + O2 PdCl2 CuCl2. OTf R Pd° cat DMF O R1 Nu Pd° Pd(OAc)2 / PPh3 NuH ROH. I.Chimie Organométallique : Palladium Br CO2Me Pd(PPh3)4 Toluène reflux t-BuO SnMe3 + t-BuO CO2Me La conclusion de tous ces couplages. H2O DMF O R + O2 R http://membres. c'est que ces couplages restent limités à l'utilisation de certains groupements R. dans ce cas on n'utilise pas de triéthylamine.html 258 . il est à noter que le couplage marche mieux lorsque X = I > OTf > Br >> Cl Réactions Palladocalysées • Insertion de CO : L'insertion de monoxyde de carbone. de certaines espèces palladiées. H2. on forme un ester. par utilisation d'hydrogène on forme un aldéhyde. H2O O H3C H PdCl2 CuCl2. En effet. permet des réactions de carbonylation d'halogénures catalysés par le palladium. RNH2 Le produit obtenu dépend de la nature du nucléophile. Mécanisme : XH. Un autre point important. Enfin. Concernant le cycle catalytique. pour tout ces couplages. ainsi que certains dérivés halogènes. lorsque l'on utilise un alcool comme nucléophile. de façon générale. alors il se forme un amide. cependant. D'ailleurs. il se forme une cétone. R1 X + CO + NuH + Et3N R1 X Br. Cycle catalytique : Cl Cl Pd Cl PdCl424 Cl H2O Cu2+ Cl Pd° + HCl + Cl - + H2O .Chimie Organométallique : Palladium Pour la formation des cétones méthylées l'addition de DMF dans le milieu facilite la réaction. Par ailleurs. non plus avec de l'eau mais en présence d'acide acétique.html 259 . H2O CO O OH H2C CH2 + O2 http://membres. De même.Cl Cl H2O Pd Cl CH3CO2H Cl Cl Pd Cl PdCl424 Cl H2O Cu2+ O2 Cu+ Cl Pd° + HCl + Cl - H2O Pd Cl Cl Cl Pd H OAc OAc O H3C O 2. alors on change d'espèce nucléophile et le produit de la réaction est différent : + H2 O . ce qui conduit à la formation du ligand acyle. la réaction s'écrit donc : PdCl2 CuCl2. si la réaction est conduite en présence de monoxyde de carbone.fr/nico911/chorga.Cl Cl H2O Pd Cl Attaque nucléophile externe de H2O OH2 O2 Cu+ H2O Pd Cl Cl Cl Pd H OH OH O H Résumé du cycle catalytique : O2 Cu+ PdII H2C CH2 O H2O Cu2+ Pd° H3C H Quelques variations : 1.lycos. l'addition de tBuOOH à la place du dioxygène peut s'avérer plus efficace. dans certaines conditions. Si l'on fait la réaction d'oxydation de l'éthylène. il y a insertion de CO dans la liaison Pd-C. lycos.Chimie Organométallique : Palladium http://membres.fr/nico911/chorga.html 260 . ) (S)-BinapRuX2 HO HO + HO ee = 98% 68% conversion O O • Prédiction du sens de l'induction asymétrique : Méthode des quadrants. RuCl3. Et3N AcONa.Ruthénium Hydrogénation • Préparation des complexes de ruthénium : La synthèse des complexes de ruthénium utilisés pour l'hydrogénation asymétrique s'avère peut contraignante puisqu'elle nécessite de partir de composés simples (COD : CycloOctaDiène).lycos. 708). Chem. 53. 1998. 16h (R)-BinapRuX2 2eq. 3H2O + COD EtOH.fr/nico911/chorga. Une fois la théorie bien comprise. Org.Chimie Organométallique : Ruthénium Chimie Organométallique . HX acétone Ph Ph O P O Ru O P O Ph Ph • Résolution cinétique : Le but de cette résolution est de faire une hydrogénation asymétrique de l'alcool allylique racémique en présence d'hydrogène sous pression mais surtout d'un catalyseur chiral d'hydrogénation. L'alcool de configuration S va être hydrogéné alors que l'alcool de configuration R ne le sera pas. cette méthode des quadrants peut aussi être appliqué à de nombreux types d'hydrogénation asymétrique. O H2 (4 atm.html 261 . comme par exemple pour les diols-1.3. J. Vue de dessus Binap Phosphore Métal Cl http://membres. Etudions tout d'abord la structure tridimensionnelle du (R)-BinapRuCl2. le (S)-BinapRuX2. t BuOH reflux. 78°C 72h (CODRuCl2)n (R)-Binap Et3N [(R)-BinapRuCl2]2. il sera donc possible de séparer les deux énantiomères (Noyori et al. lycos. Ce même encombrement ne peut avoir lieu dans les quadrants en blanc puisque les phényles sont en arrière du plan. Les deux quadrants en bleu contiennent des groupes phényles qui sont en avant du plan. dont chacun contient un groupe phényle.html 262 .) Favorisé R1 O O R2 O O R2 O R1 Cette deuxième approche est complètement différente puisqu’ici on a un groupe OR2 en face du groupe phényle. et donc il risque d'y avoir encombrement stérique entre le substrat et les phényles qui sont dans les quadrants en bleu. Ces atomes d'halogène sont en avant du plan. o Exemple de réduction : O R1 O O R2 BinapRuX2 H2 (4-100 atm. Cet oxygène induit une plus grande liberté conformationnelle et donc déplace d'un carbone la gène introduite par le groupe R2. le substrat va venir remplacer les atomes d'halogène pour venir se complexer au Ruthénium. Cette approche n'est donc pas favorisée P Ru P OH H2 (4-100 atm. il y a un phényl en avant du plan alors que l'autre est en arrière du plan.Chimie Organométallique : Ruthénium Cette représentation nous montre quelque chose de très important. Or.fr/nico911/chorga. En effet. ce qui compte ici ce n'est pas le Binap. On peut donc facilement schématiser cela de la façon suivante : P Ru P P Ru P (R)-BinapRuX2 (S)-BinapRuX2 Vu de face. on peut séparer le plan en quatre quadrants.3 : Cette réduction implique une très bonne sélectivité et surtout permet d'obtenir des diols avec de très bons excès énantiomériques.) Défavorisé R1 O O R2 O R1 O O R2 Cette première approche du cétoester sur le ruthénium conduit à une forte gène stérique entre les groupes phényl et R1. sur chaque phosphine. mais tout simplement la position des groupes phényl porté par les phosphores. o Cas des diols-1. http://membres.) R1 OH O O R2 Version asymétrique : explication par la méthode des quadrants en utilisant le (S)-Binap P Ru P OH H2 (4-100 atm. comme on le voit sur la vue de dessus du complexe. Cette approche est donc favorisée par rapport à la précédente. Métathèse La métathèse des oléfines existe depuis le milieu des années 50. Bien sûr ici on a utilisé le Binap.html 263 . mais d'autres ligands donnent eux aussi le même résultat.Chimie Organométallique : Ruthénium O H3C O CH3 (R)-BinapRuX2 H3C 99 ee = 100% OH OH CH3 + : H3C 1 OH OH CH3 • Explication par la méthode des quadrants : Cette réduction s'opère en deux étapes. ou de Titane (variante à la réaction de Tebbe) : Cp + Cp Ti Cp Cp Ti CH2 Depuis le début des années 90. du point de vue méthodologique. car la différence entre tous ces ligands reste quand même la pureté optique des produits obtenus. Tungstène.lycos. car il y a deux fonctions carbonyles à réduire. Première réduction : P Ru P R1 O OH P Ru O PR R2 2 O O R1 OH R2 O R1 O R2 R1 • Seconde réduction : P Ru P R1 OH OH P Ru O PR R2 2 OH O R1 OH R2 O R1 O R2 composé meso R1 Cette méthode des quadrants permet donc "facilement" de prédire quelle sera la configuration du substrat que l'on veut réduire en fonction du ligand chiral utilisé et sa configuration.fr/nico911/chorga. l'apparition sur le marché d'un nouveau type de catalyseur à base de Ruthénium a permis de faire des réactions de métathèse de façon plus facile. A l'époque les catalyseurs utilisés étaient des sels de Molybdène. • Quatre types de réactions de métathèse • ROMP : Ring-Opening Metathesis Polymerization http://membres. Soc. La notation 'Cy' représente un groupe cyclohexyle. plus sûre. [Ru] R R + Notons que dans ce cas la métathèse est plus facile à partir d'un système Z (cis) qu'à partir d'un système E (trans). 3783-3784 • X X PR3 Ru PR3 Catalyseurs de 1ère génération CH2 C'est l'entité propagatrice que l'on essaie de générer grâce aux différents catalyseurs.html 264 . L'activité catalytique est augmentée pour X = Cl > Br > I. Dans le mécanisme. R. est représenté ci-dessous : http://membres. 122. • RCM : Ring Closing Metathesis.Chimie Organométallique : Ruthénium OAc 40 eq + 1 eq OAc ROMP AcO telechelic polymer OAc n Grubbs. Int. Chem. et al. est celui développé par R. 30. Chem. Blechert et al. 2000. rt 90% OMe O H O O H O OMe M. [Ru] + Il est aussi possible de faire de la métathèse à partir de systèmes où l'une des oléfines n'est pas terminale (R est en général une chaîne alkyle). cette position trans affecte la force de la liaison ruthénium-oléfine. 718-721. D'autre part. les phosphines PR3 stabilisent l'état de transition : les meilleurs résultats ont été observés pour PR3 = PCy3 > PiPr3 > PPh3. Am. Grubbs et son équipe. On note une grande importance des groupes X qui ici représentent un halogène. Fermeture d'un système dioléfinique en intramoléculaire. 441.F. OMe R [Ru] + OMe R OMe PhCO2 ( )7 + O CM PhCO2 O ( )7 mélange Z+E J. plus économique. Angew. RCM O 5 TiCl3 3 LiAlH4 O THF reflux • CM : Cross Metathesis. Pour avoir le catalyseur le plus actif il faut : des phosphines "larges" et les plus donneuses d'électrons. Ed. 35. Macromolecules 1997.fr/nico911/chorga. 1996.H. A l'opposé l'halogène doit être le plus petit et le plus accepteur possible. Le catalyseur le plus répandu sur le marché. H. l'oléfine se met en trans d'un chlore. Comparaison entre la réaction de Mac Murry et la RCM : la RCM est plus efficace. • ROM : Ring-Opening Metathesis O O O O + OMe OMe [Ru] 2% CH2Cl2.lycos. fr/nico911/chorga. Le mécanisme associatif est le même.-X. ainsi que quelques amines. mais PCy3 reste fixé au ruthénium tout au long du processus catalytique.2PPh 3 + 2PCy3 Cl Cl PCy3 Ru PCy3 Ph D'autres catalyseurs. Bien que ces derniers donnent de bien meilleurs rendements en RCM. 37. en revanche avec l'autre catalyseur (=CH-CH=CPh2) on n’obtient pas le produit de RCM à cause de l'encombrement en α de l'oléfine et du catalyseur. tout dépend des propriétés acido-basiques lié à l’atome d’azote): O OH H alcool aldéhyde cétone OH OR N amide O O O O O N carbamate O acétal époxyde éther sililé O O O O Si acide ester carboxylique RCM N N Cbz N protégé H N H N Cbz RCM N N Cbz Non protégé ⇒ coordination avec Ru Les auteurs invoquent un problème lié à la possible coordination entre le ruthénium et l’atome d’azote Lebreton. . Tetrahedron Lett. Le catalyseur de Grubbs est tolérant aux fonctions suivantes (il est aussi stable à l'air et à l'humidité. ils ne possèdent pas une grande tolérance aux différentes fonctions organiques. J. 1998. et un mécanisme de type dissociatif qui lui compte pour 95%. 6711-6714 Le catalyseur de Grubbs est largement utilisé. lui même trop encombré. Ph RuCl2(PPh3)2 Ph Cl Cl PPh3 Ru PPh3 Cl H Ru(H)(H2)Cl(PCy3)2 Ph Ph Cl Cl Bn R O Bn N RCM R O Bn N Bn + 2PCy3 Ph Ph . • http://membres. 1646-1648. et est préféré par rapport aux catalyseurs à base de Molybdène..html 265 .Chimie Organométallique : Ruthénium N2 RuCl2(PPh3)2 Ph Cl Cl PPh3 Ru PPh3 Ph . Synlett 2000. Mécanisme Deux types de mécanisme sont invoqués pour la réaction de Ring Closing Metathesis. Felpin. de formule assez proche sont aussi disponibles. qui intervient seulement pour 5% du mécanisme total.lycos. F. Un mécanisme associatif. 11. ils sont de plus non tolérant à l'air et à l'humidité et se décomposent au cours du temps.2PPh3 Cl Cl PCy3 Ru PCy3 Ph Ph PCy3 Ru PCy3 Ph Ph Avec le catalyseur de Grubbs (=CH-Ph) la réaction marche à 50%. Grubbs. http://membres. Chem. En effet. l'espèce initiatrice va réagir de façon privilégiée avec l'éthylène par rapport à l'oléfine de notre substrat. on peut : • Additionner de l'éthylène dans le milieu de façon à générer le plus facilement possible l'espèce propagatrice. 1997.Chimie Organométallique : Ruthénium Cl PCy3 Ru + Cl Cl 16ePCy3 Ru Ph + PCy3 Cl Cl Ph 14ePCy3 Ru Cl PCy Ph 3 espèce initiatrice 16e- Cl Cl + PCy3 Cl Cl PCy3 Ru + PCy3 Cl PCy3 Ru CH2 PCy3 Ru Ph 16e- Cl PCy 3 espèce propagatrice Cl Cl PCy3 Ru Cl Cl PCy3 Ru CH2 + PCy3 cycle catalytique La vitesse de la réaction de métathèse par les sels de ruthénium est plus lente que celle par les sels de molybdène ou de tungstène.T. Dans le cas de l'oléfine cis la réaction est nettement plus rapide et le rendement est meilleur. et aux vues du mécanisme. La réactivité est largement augmentée par addition de CuCl. Nguyen. dans le méthanol et dans l'eau (Le catalyseur de Grubbs n'est pas soluble dans l'eau) : N Cl • NMe3 Cl P Cl Cl P Ru Ph P Cl Cl P NMe3 Cl Ru Ph N Cl L'exemple de réaction suivante permet de faire la différence entre une oléfine disubstituée cis et une trans. le chlorure cuivreux se complexe avec la phosphine PR3.lycos..fr/nico911/chorga. S. 119.L. ainsi pas de retour en arrière possible. En effet.html 266 .. J. Pour améliorer cette vitesse. Am. E. Dias. R. 3887-3897. Soc..H. Autre catalyseur de 1ère génération Les catalyseurs présentés ici permettent des réactions de ROMP. • Additionner du chlorure cuivreux (CuCl) dans le milieu qui permet de déplacer l'équilibre que l'on observe dans la 1ère étape du mécanisme et du cycle catalytique.. Chem...H. Les complexes de seconde génération peuvent être des cycles imidazoles saturés ou bien instaurés. M. W. S. Cl Cl PCy3 Ru PCy3 Ph R N R' O N R H R N Cl Cl Ru PCy3 Ph N R 0.H. o Imidazoles saturés / insaturés : La grande réactivité est due au manque de stabilisation du carbène à cause de l'absence d'interactions π sur ce type de système. Lett. 4787-4790. 1999.. 1999. Hermann. l'éther. 121. 1999. le dichlorométhane Ru Cl et les hydrocarbures. F.fr/nico911/chorga. Ce type de Cl complexe est soluble dans l'acétone. 1999. Nolan. 9904-9909.. S.A. Ding. 63. 40.M.Chimie Organométallique : Ruthénium Boc N Ph MeOH 30h [Ru] Boc N 90% Boc N Ph [Ru] MeOH 2h Boc N >95% La cis oléfine est capable de mieux chélater le ruthénium par rapport à la trans oléfine.. En revanche il est beaucoup plus réactif à 40°C. E.H. J. PCy3 Ph Décomposition du catalyseur : J. l'eau.html 267 . M.P. Am.. Trnka. R. Lee.lycos. J.A. Tetrahedron Lett. Grubbs.. 2247-2250. Grubbs. Soc. que le Grubbs de 1ère génération.. Petersen.. On n'observe pas de décomposition du catalyseur de 2nd génération. 4787-4790.. Stevens. 121. Morgan. 1999. concernant le catalyseur de 1ère génération. http://membres. • Ackermann. R. Ce type de complexes a réactivité comparable à celle observée dans le cas du molybdène. Kirkland. 2674-2678. Khol. Des études ont montrées qu'en remplaçant seulement une phosphine par un imidazole le résultat est meilleur que lorsqu'on a deux groupes imidazole. le THF. N-heterocyclic carbene Ce type de catalyseur a été découvert simultanément par 3 équipes : • Huang. Org. Lynn. l'observation est faite en RMN 1H et 13 P. T.. T. Org. Weskamp. • Scholl. En revanche. à température Mes N N Mes ambiante. Grubbs. Furstner..J. 1998. Ce groupe imidazole à la place de PR3. D. J. 1999. Am..L.. il se décompose au bout d'une heure. Tetrahedron Lett. J. favorise le mécanisme de type dissociatif. 40. • Catalyseurs de 2nd génération : Catalyseurs NHC. T... Soc.M. 953-956. R R N R N R N N Ru Conclusion : Ce type de ligand imidazole saturé doit être plus basique que les homologues insaturés donc permet une meilleure réactivité. Chem.. Tetrahedron Lett. C.. Complexe moins réactif. R. Chem. J. Groupe fortement électrodonneur et moins encombré qu'une phosphine PR3.01 M benzène/THF 80°C/15-30 min Me R Me Me R' t Bu. La grande réactivité provient d'une part de la basicité du ligand et d'autre part de l'encombrement stérique qui est moindre qu'avec PCy3.. A.P. L. Me Scholl... 1. 2674-2678 Après chauffage continu pendant 14 jours dans le toluène à 60°C.W..D. E = CO2Et Conclusion : le catalyseur à base de molybdène donne de bien meilleurs rendements en RCM mais le catalyseur à base de ruthénium permet une meilleure comptabilité avec les diverses fonctions organiques. CD2Cl2 reflux quant. Quant.fr/nico911/chorga.lycos. Métathèse d'ènyne Dans la réaction de métathèse entre double et triple liaisons on a une "économie d'atomes" contrairement à la réaction observée pour les partenaires ène-ène. 45°C . Elle permet de plus d'avoir accès à des oléfines tri. E Me E E Me E 24 h E E 93% Pas de produit 31% 40% après 90min Me E E Me 90 min OH 52% Pas de produit 90% 95% Réaction non testée dans ces conditions OH 10 min Pas de produit Pas de produit Quant. t E E Bu t 60 min Bu 37% Pas de produit quant. voire meilleurs.et tétrasubstitués.Chimie Organométallique : Ruthénium Exemple de réactivité : Cl PCy3 Ru PCy3 Ph Mes N Cl Cl Ru PCy3 Ph N Mes Mes N Cl Cl Ru PCy3 Ph N Mes Substrat Produit E E Temps i-Pr N (F3C)2MeCO (F3C)2MeCO Mo i-Pr Ph Me Me Cl E E Me 10 min E E quant.html 268 . La nouvelle génération de catalyseurs à base de ruthénium permet d'obtenir des rendements aussi bons qu’avec le molybdène. Conditions de l'expérience : 5% en mol de catalyseur. 20% quant. Exemples : [Ru] • [Ru] R R R1 + R2 R1 R2 [Ru] R1 R2 + R1 R2 X [Ru] + R X R Mécanisme : http://membres. J.Chimie Organométallique : Ruthénium + R1 R2 R1 [Ru] CH2 [Ru] R2 [Ru] CH2 R3 R1 R2 R3 R1 [Ru] R2 [Ru] R1 R2 R3 • RCM à partir de deux triples liaisons (diynes) Fürstner. 2608-2611. Am. l'éthylformate. inconnue. Fürstner et al. 2000. Chem. Rumbo. 2000. C. 65.fr/nico911/chorga. CH2Cl2. formé in situ. Chem. R1 R1 RCM R2 X + R2 Réduction X X = O. N Avantage : Dans ce cas. le paraformaldéhyde. X Il existe trois types de catalyseurs pour la métathèse de diynes : O Bu t-BuO t-BuO W C CMe3 t OH + Mo(CO)6 Cl t-Bu N t-Bu N Mo N t-Bu Si OtBu = 2.lycos. 122. La réaction se fait dans le toluène à 80°C le benzaldéhyde. Soc. 11799-11805. Org. A. parfait contrôle de la stéréochimie pour l'oléfine selon que l'on fait une réduction catalytique (isomère Z) ou chimique (isomère E). Il est possible de faire de la "cross metathesis" avec des alcynes : O Cl NC THPO TBSO MeO O O OMe Cl CN OTHP 46% 47% 53% 43% Catalyseur http://membres.html 269 . J. A. le DMF et l'acétonitrile pour faire une réaction de type Wittig.6-diisopropylphenyl Forme un complexe de structure Activé in situ en présence de réagit rapidement avec l'acétone. acétal. R-Cl. alcène. Le résultat peut s'expliquer par une chélation du OH sur le ruthénium ce qui change ainsi les propriétés catalytiques. http://membres.H. NO2. 2000. amide tertiaire. ester.7/1 OH 2. glycoside.lycos.H. Grubbs.Chimie Organométallique : Ruthénium t-Bu t-Bu N Mo N t-Bu N 10% CH2Cl2 dans le toluène Groupes fonctionnels connus pour être compatible avec la métathèse de diynes : Mo[NtBu(Ar)]3 / CH2Cl2 (tBuO)3WCCMe3 Cétone.0% en mol de NHC 40 min 5h 6. 2.. Ester.5 h 40 min 3h quantitatif 97% 77% quantitatif 80% E/Z = 11. -CN. cétone. éther. On récupère l'auxiliaire à la fin. éther silylé. sulfone. "enoate".2/1 R= a Pas de produit de départ détecté.7/1 E/Z = 10.5/1 E/Z = 4. sulfonamide. Sélectivité Z/E difficile à définir par RCM car la sélectivité change en fonction de la taille du cycle. pyridine. O ( )8 O ( )2 R Mes RCM N Cl N Mes O O Ru Cl PCy Ph 3 R=H R=H R = Et R = nPent R= OAc 1% en mol de catalyseur NHC 5% en mol de catalyseur de 1ère génération 0. thioéther.. éther silylé. uréthane.alcène. • Formation de macrocycles par RCM : Stéréochimie de l'insaturation Utilisation des catalyseurs de seconde génération. "enoate". C.8/1 E/Z = 9. sulfonamide. furane. et de la position de l'insaturation.0% en mol de NHC 6h 23%a E/Z = 2. aldéhyde.5% en mol de NHC 0.fr/nico911/chorga. O ( )m O ( )n R auxiliaire RCM O O ( )n ( )m-7 + auxiliaire R Le but de l'auxiliaire est d'affecter la stéréochimie du produit formé au cours de la métathèse. éther. 2145-2147) est de mettre un auxiliaire au voisinage de l'insaturation de façon à contrôler la sélectivité Z/E. Org.5% en mol de NHC 2. R.5/1 E/Z = 9. Exemple : La réaction est faite à haute température de façon à éviter la compétition entre RCM et dimérisation. Lett. acétal. Néanmoins une fonction chimique au voisinage du site de la RCM peut affecter les proportions Z/E. sulfone.html 270 . . amide. Le but de récents travaux (Lee. Donc pas de réaction. Isomérisation que l'on observe avec les complexes de type NHC et non ceux de première génération. par exemple en position 3. on observe aussi une gène stérique (46 % de conversion. 824-832. 1996. Ar N (R) Ar N O Mo O Ar OR (S) N H H OR OR (R) O Mo O O Mo O H Comme on l'a vu la face avant est trop encombrée donc la seconde oléfine (en vert) vient par la face arrière. Am. noyau aromatique du molybdène. 118. La gène sur l'isomère R est moins importante que la gène sur l'isomère S. Pour l'isomère R il y a une gène en pseudo-axiale avec l'aromatique. Chem. L'un va réagir de façon à donner le produit de métathèse. 2499-2500. 63. • Métathèse en version asymétrique (ARCM : Asymmetric Ring Closing Metathesis) : Avec des carbènes à base de Molybdène présentant une chiralité Face dégagée i-Pr F3C F3C (R) (R) i-Pr N O Mo O CF3 CF3 Ph F3C i-Pr F3C O N Mo O CF3 CF3 Face encombrée Ph i-Pr i-Pr t i-Pr N Mo O O t Bu Ph Bu (R.H. R. R)-Mo-TBEC But de la métathèse en version asymétrique : séparer deux énantiomères.html 271 .. R)-Mo-TBEC benzène 25°C / 20min 90% conversion AcO (S) AcO + AcO (R) ee = 84% Explication de la réactivité par les modèles : Pour l'isomère S.Chimie Organométallique : Ruthénium Le ratio E/Z s'explique par une isomérisation progressive du complexe ruthenium-oléfine qui conduit à un enrichissement en produit thermodynamique.lycos. l'autre ne va pas réagir (cf. Org. Soc. 3 4 2 5 1 (R. J. époxydation de Sharpless) Schéma général : R [ M* ] R + R Exemple : Fujimura.. ee=22%). O.fr/nico911/chorga.. Chem.. on a Pour l'isomère R pas de une gène stérique entre gène stérique. Fujimura.H. Si le substituant est dans une autre position. Grubbs. O. F3C Ar N O Mo O CF3 RO H (S) http://membres. donc réaction le groupe -OAc et le de métathèse. 1998. R. Grubbs. J. html 272 .Chimie Organométallique : Ruthénium Formation des cycles à 6 chaînons : 4 5 3 2 1 (R. axial donc gène stérique. Ar N Mo O H H OR (S) Ar N CF3 CF3 Mo O H H H (R) CF3 CF3 H OR http://membres.fr/nico911/chorga. R)-Mo-TBEC toluène 0°C / 120min 64% conversion AcO (R) AcO 6 + AcO (S) Explication par l'étude des modèles : Le substituant en position 6 est en position pseudo Le substituant en position 6 est en position pseudo équatorial donc pas de gène.lycos. Etude mécanistique . . En effet. dans l'exemple suivant. etc…). Les cyclisations s'adressent à trois types de systèmes : (pour simplifier on prend l'exemple d'un radical qui attaque un système carboné) Ici. le processus exo et le processus endo. c'est-à-dire un carbone hybridé sp. en effet il faut que l'atome qui porte la charge négative ou le radical soit un élément de la 2ème ligne de la classification périodique des éléments (typiquement Carbone. par exemple. exo endo STOP Il existe une exception à ces règles. on a pris le cas d'un processus qui permet de former un cycle carboné. Là encore les R deux types d'approche sont possibles. On note deux types de processus. mais les règles de Baldwin s'appliquent aussi à la formation d'hétérocycles. si après cyclisation l'insaturation (ou plus exactement l'exinsaturation) se retrouve en dehors du cycle formé on parle de processus exo. On a donc une réaction de type endo-dig ou exo-dig. Si l'insaturation se retrouve à l'intérieur du cycle. mais il est à noter que les règles restent identiques pour des processus anioniques. mais surtout de la position dans laquelle va se retrouver l'insaturation après l'attaque. endo ou R exo. notre radical peut attaquer la double liaison de deux façons différentes.html 275 . Et cela est une conséquence directe de la longueur des liaisons formées ainsi que de la taille de l'atome. Oxygène. notre radical vient attaquer une triple liaison. Dans un cas on obtient alors le cycle à 5 chaînons alors que dans l'autre cas on forme celui à 6 chaînons. Ici. En effet. Azote. on prend l'exemple d'une réaction radicalaire. Ces deux types de processus dépendent du type d'attaque. http://membres. Dans notre exemple.Règles de Baldwin Règles de Baldwin Les règles de Baldwin sont des règles empiriques (définies par l'expérience) qui permettent de prédire le type de cyclisation qui aura lieu lors d'une réaction. Les règles de Baldwin permettent de prédire celui qui sera formé de façon privilégiée.fr/nico911/chorga.lycos. On R exo-dig endo-dig parle alors de système digonal. on parle de processus endo. Les règles suivantes ne sont valables que pour les éléments de la 2ème ligne. OH O O centre réactif Les règles de Baldwin s'appliquent à la formation de cycles de 3 à 7 chaînons. Là encore les deux types d'approche sont possibles. On a donc une réaction de type endo-trig ou exo-trig. Enfin. on parle de processus X-exo-trig (par exemple. lorsqu'on parle des règles de Baldwin. On parle alors de système tétragonal. endo ou exo. notre radical vient attaquer une double liaison c'est-à-dire un carbone hybridé sp2. il s'en forme moins. pour en finir avec la théorie. Ici. On a donc une réaction de type endotet ou exo-tet. On parle alors de système trigonal.fr/nico911/chorga. soit le processus est défavorisé (dans ce cas on forme aussi le cycle.html 276 . le rendement est moins bon). X représente le nombre d'atomes qui constitue le cycle que l'on veut former. mais c'est beaucoup plus dur. soit le processus est favorisé (alors on forme le cycle). Là encore les deux types d'approche sont possibles. endo ou exo. Règles sur les systèmes tétragonaux 3-exo-tet favorisé 4-exo-tet favorisé 4-endo-tet ? 5-endo-tet défavorisé 5-exo-tet favorisé 6-endo-tet défavorisé 6-exo-tet favorisé 7-endo-tet ? 7-exo-tet favorisé 8-endo-dig ? non défini par les règles de Baldwin http://membres. mais toutes autre combinaison est possible). Pour chaque processus. un carbone hybridé sp3. il existe deux possibilités. notre radical.Règles de Baldwin exo-trig endo-trig R R R R exo-tet endo-tet R R Ici.lycos. lycos.Règles de Baldwin Règles sur les systèmes trigonaux 3-exo-trig favorisé 4-exo-trig favorisé 4-endo-trig défavorisé 5-endo-trig défavorisé 5-exo-trig 98% 6-endo-trig favorisé 2% favorisé 6-exo-trig favorisé 7-endo-trig favorisé 7-exo-trig favorisé 8-endo-trig ? non défini par les règles de Baldwin Règles sur les systèmes digonaux R R R 3-exo-dig défavorisé 4-endo-dig favorisé R 4-exo-dig défavorisé R R R 5-endo-dig favorisé R R 5-exo-dig favorisé R R 6-endo-dig favorisé R 6-exo-dig favorisé 7-endo-dig favorisé R R R 7-exo-dig favorisé 8-endo-dig ? non défini par les règles de Baldwin http://membres.html 277 .fr/nico911/chorga. les cyclisations de type 6-endo-trig sont largement connues et se font par exemple entre une double liaison d'oléfine et un carbocation. Ici on a pris le cas d'un nucléophile (X) qui attaque une triple liaison. ce qui correspond une fois de plus à l'angle que l'on retrouve sur la molécule formée. Cet angle dépend du type de cyclisation que l'on veut faire. Kruse.html 278 . Chem. par exemple. En revanche. 2. En effet. 6-endo-trig 5-endo-trig Bibliographie 1. 42. l'angle de liaison change. les proportions en produit exo et endo peuvent varier. On peut assimiler cette réaction à une SN2 intramoléculaire qui donnerait un cycle. Lusch Tetrahedron 1982. On remarque qu'il faut bien prendre en compte la configuration du substrat de départ pour mieux comprendre les proportions en produits exo et endo. A savoir dans le cas où le cycle n'est composé que d'atomes de carbone. Baldwin J. 3. Chem. 2939. Sur le composé tétraédrique formé. Baldwin. ce qui forme un cycle à 6 chaînons. Comm. l'anion formé ensuite (est nucléophile) et vient donc se lier à la partie électrophile (Y) du nucléophile (X) de départ.fr/nico911/chorga. Baldwin. Silberman J. Soc. En conséquence. d'un carbonyle ou une insaturation carbonée selon un angle d'approche de 109°. Système trigonal Ici X arrive sur la double liaison. STOP Angle d'approche Au cours de la cyclisation. 734-736. Mais lorsque l'on remplace un des atomes de carbone par un atome d'oxygène..Règles de Baldwin Ces règles sont ici expliquées dans le cas le plus simple. ainsi l'angle d'une cyclisation X-exo-tet est différent de celui d'une X-exo-trig et d'une X-exo-dig Système tétragonal Ici on a un angle de 180° entre l'espèce entrante (X) et l'espèce partante (Y). 38.lycos. 1976. http://membres. Org. On retrouve cet angle de 109°. Thomas. 1977. cette même réaction n'est pas possible dans le cas de la formation d'un cycle à 5 chaînons. Cas de la cyclisation cationique Le cas d'une cyclisation cationique est beaucoup plus difficile à aborder et c'est pour cela que nous ne traiterons que le cas de la 6-endo-trig et de la 5-endo-trig. l'atome réactif vient former une liaison selon un certain angle d'attaque. Chem. 3846. X 180° Y 180° X Y X 109° Y X 109° Y 120° X X 120° 120° Y 120° Y Système digonal Dans ce cas on a un angle d'approche de 120°. A Dans ce cas. Il va donc tenter de la combler.fr/nico911/chorga. http://membres. il reste donc alors 1 électron.html 279 . Ces flèches sont utilisées dans les mécanismes radicalaires. Le tableau suivant résume les flèches que l'on a le droit d'écrire et le sens dans lesquelles il faut les écrire : Mécanisme Explication La flèche part de l'anion A. Après l'addition de H+ sur la double liaison on a formé un carbocation avide en électrons apte à recevoir ceux de X -. une flèche de mécanisme traduit un mouvement d'électrons. Elle part d'une espèce qui contient des électrons (une espèce riche en électrons) et va vers une espèce déficitaire en électrons. riche en électrons. De façon générale. une flèche de mécanisme représente donc le mouvement d'un seul électron. pour A B A B aller vers le cation B. pauvre en électrons.Ecriture des mécanismes réactionnels Ecriture des mécanismes réactionnels Cette page devrait vous permettre de vous familiariser avec l'écriture des mécanismes réactionnels. on comprend comment plusieurs réactifs réagissent entre eux pour donner un produit. il contient donc une lacune électronique. Un radical représente un électron. H H X H H X Le proton est pauvre en électrons alors que la double liaison contient des électrons. Mécanisme Explication Dans ce cas. O H O H A est un acide de Lewis. Il va donc combler ce déficit. Il existe deux types de flèches : Caractérise la migration de deux électrons (une paire électronique) Caractérise la migration d'un et un seul électron. B est un anion et donc contient des électrons. A et B sont deux radicaux qui vont A B A B mettre en commun leur électron célibataire de façon à former une liaison σ qui contient deux électrons. Flèches de réaction Les flèches de réaction permettent de montrer comment marche une réaction. on forme une liaison s à deux électrons A par rupture d'une liaison π. Cette fois le doublet de l'oxygène va permettre de combler le déficit électronique de H+. Comme on l'a vu. comme ceux que vous trouverez dans les pages de chimie organique. Grâce à elles. on remarque que l'on a toujours une espèce riche en électrons (un nucléophile) qui va venir combler le déficit en électrons d'une autre (un électrophile). Donc à nouveau formation d'un radical. B A A B Dans le cas des mécanismes radicalaires la situation est différente. Une flèche de réaction permet de décrire un transfert électronique à savoir la migration d'électrons d'une entité vers une autre.lycos. lycos.Ecriture des mécanismes réactionnels http://membres.fr/nico911/chorga.html 280 . On les utilise lorsqu'il s'agit de mettre en réaction des composés organiques peu polaires avec des réactifs polaires ou qui doivent engendrer des nucléophiles anioniques. et étudier de plus près leur potentiel en synthèse. Dans ces solvants tous les hydrogènes sont liés à des atomes de carbone. les solvants aprotiques apolaires (ε et µ sont faibles) et aprotique polaire (ε et µ sont élevés). http://membres. Solvants aprotiques apolaires Ce sont des solvants incapables de faire des liaisons hydrogène. A noter que pour ces solvants.html 281 . il existe deux autres paramètres très importants: • La constante diélectrique (ε) : La constante diélectrique indique la capacité d'un solvant à séparer les charges. N. Le moment dipolaire est exprimé en Debye. Solvants protiques Ces solvants sont capables de former des liaisons hydrogène ou de protoner les anions. Nous allons ici définir les solvants. • Le moment dipolaire (µ) : Le moment dipolaire dépend de la distance qui sépare deux charges. STOP Le tableau ci-dessous classe les différents solvants en fonction de leur constante diélectrique et de leur moment dipolaire.fr/nico911/chorga.lycos. X-)n. Ils sont très ionisants. Dont certains atomes d'hydrogène sont liés à un hétéroatome tels que O. • • Il existe deux grandes classes de solvants : Les solvants aprotiques. On choisit de préférence un solvant protique lorsqu'il s'agit d'effectuer une addition électrophile sur une oléfine. Les substitutions nucléophiles de type SN2 impliquant des nucléophiles anioniques sont beaucoup plus lentes dans les solvants protiques que dans les solvants aprotiques. Les solvants aprotiques sont donc séparés en deux catégories. Les solvants protiques. On verra pourquoi. ou lorsqu'il s'agit de faire une réaction de substitution de type SN1. Solvants aprotiques polaires Ce sont en général des solvants très solvatants. mais solvatent très bien les cations. STOP Les solvants aprotiques polaires sont des solvants appropriés pour des réactions devant libérer un nucléophile anionique. Ils sont donc peu ionisants et peu solvatants. il est préférable d'utiliser un solvant plutôt qu'un autre. Ces solvants solvatent peu les anions. La valeur de n dépend du solvant utilisé. Les composés R-X qui s'y dissolvent peuvent former des paires d'ions que l'on appelle agrégats (R+. pour une réaction donnée.Les Solvants en Chimie Organique Les Solvants en Chimie Organique Le but de cette page n'est pas d'aborder les effets de solvant sur les diverses réactions en synthèse organique. 36 3.00 ClCH2CH2Cl 10.7 (Me2N)2CO 23.48 4.80 En fonction de ces données il est possible de faire une réaction chimique en choisissant adroitement le solvant : http://membres.57 3.86 1.22 2.45 4.00 0.3 µ 0.71 1.05 3.30 1.81 1.0 Cyclohexanol 15.80 3.0 Propan-2-ol 19.21 CCl4 2.4 Butan-2-one 18.30 Toluène 2.87 4.65 1.7 Ac2O 20.4 CH3CONHMe 191.62 CH3CO2Et 6.38 Solvants protiques Solvants ε Acide acétique 6.4 µ 1.Les Solvants en Chimie Organique Solvants aprotiques Solvants aprotiques apolaires Solvants ε n-hexane 1.75 1.34 CHCl3 4.24 Benzène 2.7 HCONH2 111 HCONHMe 182.00 0.00 0.88 1.5 Sulfolane 43.31 1.fr/nico911/chorga.81 PhBr 5.3 DMSO 46.55 4.2 HMPA 29.lycos.7 Méthanol 32.55 1.88 Cyclohexane 2.00 0.6 PhNO2 34.64 Cl2C=CHCl 3.28 1.42 Et2O 4.5 Diéthylèneglycol 31.98 1.55 1.02 3.87 3.71 2.43 0.58 CH2Cl2 8.4-dioxane 2.5 Acétone 20.5 PhCN 25.15 1.86 µ 2.68 1.7 Eau 78.38 CS2 2.0 MeCN 37.9 DMF 37.2 CH3CH2CN 27.00 0.28 Cl2C=CCl2 2.7 HO-(CH2)2-OH 37.93 Cl2CHMe 10.40 PhCl 5.20 THF 7.8 MeNO2 35.02 DME 7.86 2.57 5.15 Pentan-3-ol 13.00 0.82 3.02 1.37 5.65 1.9 Ethanol 24.html 282 .90 3.54 1.74 2.36 Solvants aprotiques polaires Solvants ε Pyridine 12. html 283 . Solvant aprotique Un solvant polaire ne permettra pas la séparation des charges or cette séparation est nécessaire dans l'étape 1.Les Solvants en Chimie Organique A + B A B A B A B A + B A + B A + B A B Ici. d'où il sera plus facile d'obtenir une liaison A-B dans un solvant non polaire. Dans un premier temps.fr/nico911/chorga. Légèrement favorisée dans les solvants polaires. on veut obtenir une séparation des charges.lycos. à l'opposé. Prenons un exemple plus concret On veut procéder à une N-alkylation sur une amine secondaire par un dérivé halogéné. Ici. puis il y aura alkylation du groupe R provenant du dérivé halogéné. d'où il sera nécessaire d'avoir un solvant polaire. Suite à polaire quoi la réaction de formation de la liaison N-C est irréversible. un solvant non polaire va permettre que les charges ne soient pas bien séparées. par action d'une base forte (ici NaH). on va déprotoner l'azote. mais il permettra aussi de séparer les charges de l'halogénure et donc on aura une bonne étape 2. en effet il va permettre la Solvant aprotique séparation des charges et donc la formation aisée de l'anion. Légèrement favorisée dans les solvants non polaires. apolaire C'est le solvant de choix (typiquement du DMF). R1 N H R2 NaH Etape 1 R1 N R2 R3 X Etape 2 R1 N R3 R2 L'utilisation d'un solvant protique va détruire la base NaH (voir le pKa de NaH et des alcools). Solvant protique http://membres. Les Solvants en Chimie Organique http://membres.html 284 .fr/nico911/chorga.lycos. html 285 .T h [ET] ∆ r G° = ∆ r H° .lycos. ∆rH° représente l'enthalpie. on porte en ordonnée l'énergie potentielle du système. Naturellement. le passage d'un système trigonal à un système tétragonal (sp2 → sp3). il a une durée de vie qui est STOP nulle.T h [A][B] e ∆G ≠ RT http://membres. plus Ea est petit et plus k est grand).fr/nico911/chorga. [B] V= k. ∆rG° représente l'énergie libre. Pour ces diagrammes. ET : représente l'état de transition. on suppose qu'une réaction implique la formation d'un complexe activé qui se transforme en produit final à une très grande vitesse. et lorsque ∆rH°>0 la réaction est endothermique. C'est en fait une grandeur qui évolue au cours de la réaction. A + B Etat de transition (ET) C K≠ = [ET] [A] .T ∆ r S° ∆ r G° = . • Théorie de l'état de transition : Dans la théorie de l'état de transition. Dans ce cas la coordonnée réactionnelle peut être l'angle de liaisons (120° → 109°28') mais ce peut être aussi la longueur de la liaison qui varie. et Τ∆rS° représente l'entropie.Mécanismes Réactionnels : Notions de Base Mécanismes Réactionnels .RT ln K D'après cela. Par exemple. [B] • Quelques rappels de thermodynamique Lorsque K est très grand (102 ou 103) la réaction est totalement déplacé dans le sens de la formation du produit C.R. Ep ET ∆rG Ea Réactif ∆G Produit C. et sans plus de détail. c'est-à-dire la constante caractéristique des équilibres. Lorsque ∆rH°<0 la réaction est exothermique. et en abscisse on place une coordonnée réactionnelle notée C. A + B C K= [C] [A] . la question que l'on se pose est de savoir ce que l'on entend par coordonnées réactionnelles. ∆G permet de connaître K.Notions de Base Diagramme d'énergie Les diagrammes énergétiques sont très répandus en chimie organique et représentent en général l'évolution d'une réaction depuis les réactifs mis en jeu jusqu'aux produits obtenus. Ea permet de connaître k qui est liée à la vitesse de la réaction (plus Ea est grand et plus k est petit. Il est à noter que le diagramme est différent selon que l'on prend l'une ou l'autre de ces coordonnées réactionnelles comme abscisse.R. A ne pas confondre avec un intermédiaire réactionnel qui lui existe et a une durée de vie variable. la vitesse de la réaction peut s'écrire de la façon suivante: V= k. c'est-à-dire que ∆G° est négatif. ça signifie que le réactant est très haut en énergie. alors l'état de transition ressemble à l'intermédiaire réactionnel. Donc l'état de transition ressemble au réactant. En conclusion. Pour cela. on utilise une extension du postulat : Si on a une réaction exothermique. http://membres. elle même plus faible que celle dans un gaz. les réactions d'ouverture de cycle sont thermodynamiquement favorisées. Une réaction de type A + B C + D + E. Enoncé : Lorsqu'un état de transition (ET) et un intermédiaire voisin ont des énergie voisines. La majorité de temps.lycos. L'entropie dans un solide est beaucoup plus faible que celle dans un liquide. que la réaction va avoir lieu immédiatement. L'ET ressemble au carbocation. ∆G° est une condition nécessaire mais pas suffisante. en revanche les réactions de fermeture de cycle sont thermodynamiquement défavorisées. Donc une réaction entre plusieurs liquides qui va former un ou plusieurs gaz est donc thermodynamiquement favorisée car il y a augmentation de l'entropie donc T∆S°>∆H° d'où ∆G° devient encore plus négatif. Ainsi le postulat marche bien pour les réactions de type SN1. On parle d'état de transition précoce. on ne tient compte que du terme enthalpique pour déterminer l'énergie du système. o Aspect cinétique : Ce n'est pas parce qu'une réaction est thermodynamiquement favorisée. 3. 2. 1.fr/nico911/chorga.html 286 . Pour cela bien souvent il est nécessaire d'abaisser Ea.Mécanismes Réactionnels : Notions de Base • Comment une réaction peut elle avoir lieu ? o Aspect thermodynamique : Pour qu'une réaction est lieu spontanément il faut que l'énergie libre du produit formé soit plus basse que celle du produit de départ (c'est-à-dire que ∆G doit être négatif). ET IR C Réactif Produit Ici l'état de transition (ET) et l'intermédiaire réactionnel (IR. Postulat de Hammond Le postulat originel est admis. Bien sûr il est possible d'ajouter de l'énergie libre au système de façon à permettre la réaction. on peut non plus raisonner sur un intermédiaire réactionnel. Un catalyseur est un composé qui abaisse l'énergie d'activation et que l'on retrouve intact en fin de réaction. sauf dans certains cas où l'entropie entre en compte. mais directement sur les réactifs ou les produits. c'est-à-dire une réaction qui donne plus de produits qu'il n'y a de réactants. mais il n'a que très peu d'applications et n'est utilisable que si on fait une extension. il est plus facile de raisonner sur le carbocation que sur l'état de transition. Une molécule acyclique aura plus d'entropie que la même molécule qui serait cyclique. par exemple le n-hexane a plus d'entropie que le cyclohexane. c'est-à-dire l'énergie d'activation et dans ce but on utilise un catalyseur permettant ainsi d'augmenter la vitesse de la réaction. Pour simplifier encore plus. ici c'est le carbocation) ont des énergies proches. va créer un gain d'entropie et donc on à une réaction thermodynamiquement favorisée. Cependant. il se formera plus de produit C et donc on dit que la réaction est sous contrôle cinétique.Mécanismes Réactionnels : Notions de Base Précoce Tardif Réactif Produit Produit Réactif Cas exothermique (∆H < 0) Cas endothermique (∆H > 0) STOP Ce qui nous intéresse dans une réaction chimique c'est l'étape lente.lycos. ce qui résout de nombreux problèmes. http://membres. • Si la réaction est équilibrée et que l'on laisse l'équilibre avoir lieu. • Si la réaction est équilibrée mais qu’on la stoppe avant que l'équilibre soit atteint. B est le produit thermodynamique. et la formation d'un produit très stable B (contrôle thermodynamique). La formation de C est sous contrôle cinétique. alors le produit C est formé le plus vite.html 287 . On a donc une compétition entre la formation rapide de C (contrôle cinétique). or une réaction peut être globalement exothermique mais l'étape lente peut être endothermique. c'est le produit le plus stable. mais redonne A qui va former le produit le plus stable. c'est la réaction la plus rapide. On est donc sous contrôle thermodynamique. Contrôle cinétique et contrôle thermodynamique Lorsque l'on étudie une réaction. ∆G≠ C Le profil énergétique ci-dessus montre une réaction A B et A C. c'est-à-dire B. même si son énergie d'activation est la plus élevée. Ep ∆G ≠ B ∆∆G≠ A Réactif ∆GC ∆GB C Produit cinétique B Produit thermodynamique C. Dans la plupart des réactions le produit cinétique et le produit thermodynamique ne font qu'un. on est sous contrôle cinétique.R. • Si la réaction n'est pas équilibrée A C + B (avec C le produit cinétique et B le produit thermodynamique) alors comme le produit C est celui qui se forme le plus vite. alors à nouveau il se forme plus de produit cinétique que de produit thermodynamique. il est intéressant de savoir si cette réaction s'effectue selon un contrôle thermodynamique ou cinétique.fr/nico911/chorga. On aura donc plus de produit B que de produit C. html 288 .lycos.fr/nico911/chorga.Mécanismes Réactionnels : Notions de Base http://membres. en revanche on constate un effet pour la seconde étape. il diminue lorsque l'état de transition est précoce ou tardif.Mécanismes Réactionnels : Effets Isotopiques Mécanismes Réactionnels – Effets Isotopiques Le but des effets isotopiques est d'examiner la vitesse d'une réaction sur une molécule et son isotopomère (c'est-à-dire la même molécules. STOP Un effet isotopique nul ne veut pas dire http://membres. l'effet isotopique est nul. par contre il en a un sur la vitesse de la réaction. Si on casse une liaison C-H sans en former d'autre. STOP Le fait de remplacer un atome par l'un de ses isotopes n'a aucun effet sur la réactivité de la molécule. ⎯→ kD La position de l'état de transition est déterminante sur l'effet isotopique. Effets isotopiques primaires On observe un effet isotopique primaire lorsque la rupture de la liaison C-H se crée au cours de k l'étape cinétiquement déterminante. C'est donc l'étape cinétiquement déterminante. 2 k ⎛ − E z ( D) − E z ( H ) ⎞ l'effet isotopique est maximal. Si une autre liaison C-H kD RT ⎝ ⎠ k se forme et que le processus est synchrone alors on a : H ⎯ 1 .lycos. le kD rapport peut varier entre 2 et 7. Application O + H H. dans laquelle un atome à été remplacé par son isotope). c'est la liaison concernant l'atome substitué par l'isotope qui est rompue lors de l'étape cinétiquement déterminante.html 289 . STOP La liaison C-H se rompt plus facilement que la liaison C-D. En revanche. En règle générale. L'effet est maximal lorsque l'état de transition est symétrique. D =1 O H 2 kH kD O H • =7 kH =0 kD Dans le première étape. On a alors : H = exp⎜ ⎟ ≈ 18 . D 1 kH kD H. On regarde alors sur laquelle des deux molécules la réaction va le plus vite. L'énergie s'écrit selon la relation suivante : E z = STOP Dans un effet isotopique primaire. Origine de l'effet : • 1 hv . Pour un effet isotopique primaire on a H >> 1 .fr/nico911/chorga. La liaison C-H s'hyperconjugue mieux que la liaison C-D. elles peuvent conditionner la stéréochimie. L'exemple ci-dessous illustre l'effet isotopique α. il faut que la liaison C-H (C-D) soit parallèle à l'orbitale du carbocation. On a donc une réaction de type SN1. En revanche. o Effet de la conformation : Pour avoir hyperconjugaison et donc un effet isotopique. tous deux dépendent de la position du substituant isotopique par rapport au site de la réaction. on note l'effets α et l'effet β.html 290 . de connaître le type de substitution (SN1 ou SN2) pour une réaction. le centre réactif change d'hybridation et passe d'un carbone hybridé sp2 à un carbone hybridé sp3. les étapes qui viennent après l'étape cinétiquement déterminante ne conditionnent pas la vitesse de la réaction. • Effet isotopique β Il ne donne une information que si sur le site où se fait la réaction il se forme un carbocation stabilisé par hyperconjugaison. kH kD kH kD <1 sp2 → sp3 >1 sp3 → sp2 Il est à noter que la liaison C-H est plus longue que la liaison C-D et que H est plus volumineux que D. la régiosélectivité etc… Effets isotopiques secondaires Les effets isotopiques secondaires sont de deux sortes. Cet effet caractérise le changement d'hybridation.fr/nico911/chorga. o Effet des substituants : Un substituant électroattracteur diminue l'énergie de la liaison C-H (respectivement C-D). et donc l'effet isotopique secondaire est aussi diminué. Cette réaction permet.30 Dans cette réaction. diminue l'hyperconjugaison. par exemple.lycos. • Effet isotopique α Il se manifeste lors de la substitution en α du centre actif.Mécanismes Réactionnels : Effets Isotopiques STOP Notons que pour une réaction en plusieurs étapes. H http://membres. H3 C CH2 Cl CD2Cl H2O H3C CH2OH kH kD = 1. ...........................145 Hunig............... 239 Fisher.......................................... 158 Corey.............................................. Représentation de...................... 183 Cram..... 101 Diels-Alder.................... 150 Bunte.......... Réaction de........................................... Effet ...................... 169 Dieckmann.......................... Réactif de .................................... Réaction de................. Modèle de ..................................... Transposition de................................ 197 Collins................. 141 Claisen........................87 Mannich.......142 Lemieux – Von Rudloff.....................112 Holleman........... 17 Cannizzaro............................................................... Oxydation de ... Réaction de ....................................................................... 84 Dess-Martin..........62 Grubbs.......................... Réaction de.. 121 Darzens........... Réaction de .... Alkylation de....................................... Réaction de...............173 Lindlar................ 136 Hammond................. 81 Berkofler. Catalyseur de.......48 Horner-Wadsworth-Emmons........................................................... Réarrangement de ... Réarrangement de........... 199 G Gabriel.................. Représentation de........................... 214 Baylis-Hillman..... Elimination de. 145 Birch..............................34 Michael.......................................................100 Hoffmann........................ Protection de .......201 J Johnson.................. 126 Arndt-Eistert...... Méthodologie d' ................................................................................. 141....................... 87 Carroll..............................229 Mitsunobu........... 37.................................. Oxydation de..................... 115 I Ireland............ Réarrangement de ..... Oxydation de... Transposition de........................................................................................37 Kékulé..................................................130 Hückel................ 68 Conia.................................... 78 Finkbeiner ....... Catalyseur de...... Réaction de .......38 H B Baeyer Villiger................................................................................................................. Condensation de ......................286 Haworth....... Réaction de.................. Réaction de............... Synthèse de ... 121 Grignard..... Transposition de.... Méthode de ...........................100 Mitsunobu................ Sel de ..............................................................42 E Edman.......................................................................45 Kilieni-Fisher................. Sels de ...... Réaction de ................................... Réaction de ....... Addition de ........................................................................................ 275 Barton................................. 71...................... Réactif de .................. Méthode de .................................... Couplage de ...................................127 Mukayama.......... 42............. Réduction de .................. Réarrangement d' ..... 99 aza Claisen.............86 Mildland.......................................126 F Favorsky.............................................. 199 Corey................................................ 47 Furukawa... Réarrangement de...... Oxydation de..................98 Kulinkovich.. 50 Brook............................................. 41 Cahn-Ingold-Prelog................................................................................................... Règle de........... 43 Meer Wein............... Décarboxylation de............................240 Mannich................................................... Base de....................................................... Base de.......................... 200 Chugaev............. Règle de................. Postulat de ......................108 Knoevelagel....................................................................................................................... Règle de................................ Préparation de .............................................................................. Catalyseur de..................... Réduction de ................. 126 Crabtree........................................ 73.......... Réaction de .......................................... 216 Barton... 122 Eschenmoser................. Réarrangement de ............................... Oxydation....................................... Réaction de ......................... Réduction de...................................................................................... 185 L Lawesson.......................................................Cooper............ 114.........Index des noms d'auteurs A Arbuzov........................ 138 Corey-Fuchs..................................68 K Karash............................................................ 85 Baldwin..101 Kolbe...................................87 Markovnikov....................................................... 37 291 .......158 Mimoun.................... Réactif de............................................. Réaction de ............................... Réaction de ..........115 Hofmann.... 78 Curtius................ Réaction de .................................................................................................................................................................. 203 M Mac Murry..................105 Heck.......................... 81 Beckmann......................... Oxazaborolidines de....... 101 Claisen.204 C Cadiot – Chodkiewicz..................................................... Réarrangement d' ................................................. Réaction de .......... 248 Cope....... Réaction de..................................51 Krapchau............ Réaction de............................ Réarrangement de . Notation de .................. Réaction de............................................................. Règles de ............................................. Réaction de .........45 Hudvlick.............................................................................. 198 Aza Cope......................................... 89 Felkin-Ahn....................254 Hell-Volhardt-Zelinski............................... Variante de.... Réaction de ............... Dégradation de ................................................................................................................... 18 Friedel et Crafts....................................................................... Règles de...241 D Dakin-West............................... Modèle de......... Réaction de ..................... 87 Evans..........................197 Jones.......................................................... Condensation de............... Oxydations ...... Réaction de .............................................................................................. ....................................... Couplage de.... 112 Schwartz........................ Synthèse de .................... Base de................... Réaction de ........ Effet .................................. 243 Peterson............. 129 Shapiro................................................................... Réactif de.................253 O Oppenauer..219 Transestérification................................ 221 Norrish II................ 255 Stille.........................................................................................................................................................71 Vilsmeier.242 Thorpe-Ingold.......... Réarrangement de............................. Réaction de......................................71 Wittig............................................... Epoxydation de... 222 Stobbe............................... Réarrangement d' .............................................80 Wittig....96 Wender........ Réaction de..126 Vollhardt....... 72 Sonogashira....................................................................................................................N Newman.......128 Wolf Kishner... Cyclopropanation de............ 163............................... 120 Suzuki...... Réaction de...............................258 Wacker.................. Oxydation de....................... 62 Schlosser................ 233 Seyfert-Gilbert...... Réaction de . 256 Swern..... Equilibre de....................................................................... 257 Still-Gennari......... Règle de................................. 128 Schmidt............. 79 Schlenk....................................102 Strecker................................................ Méthode de ........................................................... Amide de ......................................................................................................... 80 Reimer-Teiman.................................. Réaction de ............................................................... Procédé .................................94 Tsuji-Trost. 138 U Umpolung................... Elimination de ..................... Oléfination de .............................Baumann.......... Dégradation de ....................................................................................................................... 199 P Pauson ......................................................................80.............................................................................. 19 Nicholas........... 86 Rosemund.............................. Annélation de ................ Réarrangement de..................................................................................................... Méthode de .... Oxydation de ................. Substitution allylique de.......................................................47 Whol...................182 Williamson.......................................... Réaction de .........Khand................. 115 Robinson....................................................................................... 116 Schotten ..... Dégradation de .................................................................................130 Walden............................................................... Variante de ........................ Synthèse de... 171 Pétasis......... Méthode de ............. 97 Ruff...... Modèle de.............................................................................. 160................... 51 Ritter.......80 Wolff...............................................99 Würtz........ Réaction de ........ Réarrangement de ................................ Réaction de.......................... 107 W Wacker................................................................................................................................................. Oxydation de ..........225 Wheeland.. 250 Payne....... 138 Pummerer........................................62 S Sandmeyer...................174 Wadsworth-Emmons............. Réaction de .................. Projection de.............................. Réaction de ............................107 Wilkinson...................................206 292 ................................................ Catalyseur de ...... Réaction de ..137 T Tebbe.............. 113 Schiff.......... 82 Sharpless................. Réaction de............................................... 147 Pfitzner-Moffat.. 170 Oxy Cope............. Réaction de.................... Réactif de ..... Réaction de.............54 Weinreb...................... Couplage de..................112 Zimmermann-Traxler...................................................................................................................... Réaction de ....... réaction de ...... Couplage de . 249 Norrish I........247 R Réformatski...... 130 Z Zaitsev.........................................139 V Vilsmeier Haack............................ Oxydation de.... Réaction de................................................... Complexe de ..................................... Réactif de .. Inversion de ... Réaction de....................... Réarrangement de....................... Réaction de ...................... 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