Aldéhydes et cétones a,B-insaturés - Serveur UNT-ORI

Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité


b
C
a
C C
O
C
R
C
C
R
O
-

R = H aldéhyde
R= alkyle, aryle… : cétone
Rappel : système conjugué = système plan
O
O
s-cis
s-trans
Réactivités de la double liaison et du >C=O, parfois modulées
Réactivité propre au système conjugué
Réactivité de la liaison p C=C
Cf réactivité des alcènes
 
C>>C > C
C=O groupe attracteur
R
O
 Hydrogénation catalytique
C
C
C
O
R
H2
H
H
C
C
Pd/C
C
R
O
Addition syn (cis)
 Additions électrophiles
Br
Br Br
C
C
C
O
R
CCl4
C
Br
C
C
R
O
Addition anti (trans)
Réaction très lente, difficile
Réactivité du carbonyle CO
Cf réactivité des cétones et aldéhydes

C
C

C R
O 
 Additions nucléophiles 1,2
Nu
Nu
C
C
C
C
R
C
C
Nu
H+
R
C
C
R
OH
O
Intermédiaire tétraédrique
O
C
Exemple : LiAlH4 (Nu = H-), R-Li….
 Acidité des atomes d’H portés par Csp3 en a
H
C
C
C
C
B-
C
C
C
C
C
O
O
carbanion
(nucléophile)
+ BH
C
C
O
énolate
C
Réactivité due au système conjugué
 Additions nucléophiles 1,4

C C
H+
C
C
R
O 
Nu
C
C
R
O
C
C
C
R
Nu
OH
énol
Nu
C
CH
Nu
O
carbonyle
 Acidité des atomes d’H portés par C en g
O
O
O
O
- BH
g
H
B-
Carbanion en a
Carbanion en g
C
énolate
R
Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
AN 1,4
C
C
C
C
AN 1,2 Nu
CH
Nu
C
Addition 1,4
O
Nu
O
C
C
C
Addition 1,2
OH
 Facteurs orientant vers une AN 1,2 ou 1,4 :
* Nature du nucléophile
* Nature du composé carbonylé
Les aldéhydes sont plus sujets aux AN 1,2 que les cétones
C
O
H
C
O
R
Présence de R gênante pour AN 1,2
(angle de Bürgi-Dunitz)
Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
2.1. Addition de Michaël et annellation de Robinson
Addition de Michaël = Addition nucléophile 1,4 d’un carbanion sur des
composés, carbonylés ou nitriles, a,b-insaturés
H
1) H3C
CH
NO2
O
B
H3C
CH
Carbanion conjugué
N
O
« méthylène activé »
C
O
C N
AN1,4
2)
+
H2C
CH
C
O
CH3
O2N
CH
H3C
H2C
CH2 C
O
CH3
Exemple addition 1,4
O
O
P
Me3N
O
LDL (Low-Density Lipoprotein)
O
O
O
ester d'acide arachidonique
et de phospholipides
O
(CH2)14CH3
C
O
clivage oxydatif
CHO
4-hydroxynon-2-ènal (HNE)
protéine
résidu histidine
OH
résidu
lysine
protéine
NH
résidu
cystéine
N
protéine
S
O
O
O
OH
OH
OH
Nu
R
CHO
OH
Inhibition de
la protéine
N
R
H
R
C
+ Nu
Nu
O
O
OH
OH
Exemple : G-SH
g-Glu-Cys-Gly
g-Glu-Cys-Gly
O
H
SH
R
O
S
H
R
Addition 1,6 : Mécanisme d’action de la mitomycine C (anticancéreux)
O
OH
CH2OCONH2
NH2
NH2
OMe
N
Me
CH2OCONH2
H
Red,
NH
OMe
in vivo
N
Me
O
NH
OH
O
- MeOH
CH2OCONH2
H
NH2
O
CH2OCONH2
NH2
N
Me
NH2
OH
O
ADN
NH
OH
N
N
N
Me
NH
OH
N
NH2
CH2OCONH2
NH2
O
HN
NH
N
N
Me
OH
N
N
NH2
ADN
Annellation de Robinson : obtention d’un cycle
Réaction de Michaël suivie d’une aldolisation intramoléculaire avec déshydratation
Michaël
EtONa / EtOH
O
+
C
CH2 O
H
aldolisation
O
 Mécanisme
O
H3C
O
EtO Na
+ EtOH
CH3
H3C
enolate
cinétique
CH2
enolateO
thermo
A
CH3
O
O
C
CH2 CH2
C
H
O
C
C
H3C
O
cycle à 4
C
H3C
CH3
CH2 CH2
enolate thermodynamique de A
O
O
EtO Na
COCH3
H3C
EtO-H
O
C
H3C
cycle à 6
CH
3
C
H
A
C
CH2 CH2
C
H2
CH3
EtO Na
H3C
- H2O
HO
EtOH
H3C
H3C
O
Deshydratation regiosélective
O
O
C
C
CH2 CH2
C
H2
CH2
O
énolate cinétique de A
Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
2.1. Addition de Michaël et annellation de Robinson
2.2. Addition d’organométalliques
2.2. Addition d’organométalliques
 
CH3
1) CH3M
H3C
CH
CH
C
CH3
O
H3C
2) H2O
CH
CH
C
CH3
AN 1,2
OH
+
H3C
CH
CH2 C
CH3
CH3
AN 1,4
O
Addition 1,2 ou 1,4 ou mélange en proportions variables, en fonction de l‘organométallique utilisé.
CH3M
% alcool (1,2)
% cétone (1,4)
CH3Li
≈ 100
≈0
CH3Li /CuI
≈0
≈ 100
CH3MgBr
≈ 25
≈ 75
CH3M
% alcool (1,2)
% cétone (1,4)
CH3Li
≈ 100
≈0
CH3Li /CuI
≈0
≈ 100
CH3MgBr
≈ 25
≈ 75
 Organolithiens R-Li
S’additionnent toujours exclusivement en 1,2
Charges bien dissociées R  et Li 
CH
CH
C
O
CH3 Li


CH
CH
H3C
C
O
Li
CH3M
% alcool (1,2)
% cétone (1,4)
CH3Li
≈ 100
≈0
CH3Li / CuI
≈0
≈ 100
CH3MgBr
≈ 25
≈ 75
 R-Li + CuI = organocuprates
Synthèse des cuprates in situ :
2CH3Li + CuI
(CH3)2CuLi + LiI
S’additionnent toujours exclusivement en 1,4
CH3Li / CuI
CH
CH
CH3
C
CH CH2 C
O
O
CH3M
% alcool (1,2)
% cétone (1,4)
CH3Li
≈ 100
≈0
CH3Li / CuI
≈0
≈ 100
CH3MgBr
≈ 25
≈ 75
 Organomagnésiens R-MgX
Addition sous influence stérique, RMgX s’additionne en 1,2 ou 1,4, du côté le plus accessible
1) CH3MgBr
H3C
CH
CH
C
CH3
O
CH3
CH3
H3C CH CH2 C CH3 + H3C CH CH C CH3
2) H3O
AN 1,4 : 75% O
CH3
1) CH3MgBr
H3C
C
CH3
CH
C
O
H3C C
H
2) H3O
AN 1,2 : 25%
OH
CH3
CH C H
OH
AN 1,2 : 100 %
Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
3. Réduction par Li (ou Na) dans NH3
3. Réduction par Li (ou Na) dans NH3
O
O
1) Li / NH3 excès
2) H2O
Mécanisme

O

O
Li
O
Li
Li
Li
O
Li
Li
H2N
O
O
OH
HO
H
Li
H
+ Li NH2
H
Aldéhydes et cétones a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
3. Préparations
3. Préparations
3.1. Aldolisation
Base
C
O
+
H2C
C
C

C
O
C
+ H2O
O
3.2. Bromation - Elimination
H
H3C C CH2 CH3
O
1) Br2
HBr cat.,
Solvant
-H+
H3C C CH CH3
H3C C CH CH3
O
O
H
H
Br - Br
H3C C C CH2
H
O
2) Li2CO3
E2
H3C C CH CH2
O
Br
-H+
Br
H
base
H3C C CH CH3
O
H
Esters et acides a,b-insaturés
1. Structure et réactivité
Similaire aux aldéhydes et cétones


C
C
C
O
C
O-R
C
C
OR
O
-
R = H acide

R = alkyle, aryle… : ester
1.1. Additions nucléophiles 1,2 ou 1,4
* Avec les esters
Nu
1,4
Nu
1,2
C
C
C
O
C
C
C
C
OR
C
Nu
C
Nu
C
C
Nu
+ RO
O
O
O-R
C
O-R
O
énolate d'ester
H
C
H
C
C
O
organomagnésiens...
O-R organocuprates...
carbanions...
* Avec les acides
C
C
C
 
R-M
O-H
C
C
C
O
O
O M
H2O
C
C
O
+ R-H
Sauf si RM = RLi
R
2 R-Li
C
C
C
O-H
C
C
O Li
C
O
C
C
O
C
O
O
Li
Li
H2O
R
-H
C
C
C
O
R
C
C
C
O
H
R
- OH
C
C
C
C
OH
OH
OH
2. Préparations
 Adaptation des méthodes connues : aldolisation, bromation/élimination…
 Réaction de Réformatsky : a-bromoester + cétone ou aldéhyde + Zn
 
 
1) Zn / éther
C O + BrCH2COOEt
2) H3O
Zn
C
CH2COOEt

C
CH-COOEt
OH
 
BrZnCH2COOEt
Un organozincique réagit sur une cétone ou un aldéhyde, pas sur les esters moins réactifs
Soit la suite de réactions suivante (la réaction B  C est stéréosélective) :
CH3
O
CH3Li / CuI
O
B + B'
diastéréoisomères
H
A
B
CH3
1)CH3Li
2) hydrolyse
C
isomère de configuration
majoritaire
C possède 5 carbones asymétriques (en positions 4a, 6, 7, 8 et 8a) :
Carbone d’indice 4a : configuration R
Carbone d’indice 6 : configuration R
Carbone d’indice 7 : configuration R
Carbone d’indice 8 : configuration S
Carbone d’indice 8a : configuration R
2.1 Donner une représentation en perspective de B, sachant que les conformations de ce type
de dérivés se calquent sur celles des dérivés de décaline.
2.2. Donner la structure de C (selon une représentation du type de celle donnée pour A) en
justifiant en quelques mots sa formation majoritaire.
A partir de A, addition 1,4 de l’organocuprate formé in situ par CH3Li et CuI pour donner B ou B’
(création d’un carbone asymétrique R ou S)
CH 3
CH 3
O
O
O
O
H
H
1
B ou
CH 3
CH 3
B’
2 B ou
B’
A partir de B, on réalise une addition de CH3Li sur la cétone pour obtenir le produit C, dont on
donne la configuration des carbones asymétriques, attribuée par numérotation de C :
4 CH3 5
CH3
3
OH
6
2O
De par la configuration en 7,
C est issu du produit 1 qui est
donc B
7
1 H
CH3
CH 3
CH3
C
(6R, 7R)
O
H
O
H
La formation majoritaire de C s’explique par la présence en axial des
deux méthyles, qui font que l’attaque équatoriale de CH3Li est majoritaire
Et
B (= 1)
Exercice n°5 (6 points) Soit la suite de réactions suivante au départ de la cyclohexane-1,3-dione A :
1ère session 2007
O
O
CH3
1) EtONa / EtOH
B
2) CH3I
O
1) EtONa / EtOH
2) But-3-èn-2-one
intermédiaire
tricétonique
C
O
A
OH
D
+ son énantiomère
O
OH CH3
CH3
CH3
D
1) CH3Li
- H2O
2) hydrolyse
O
O
E
F
+ son diastéréoisomère
1) La réaction A  B est une réaction de monoalkylation régiosélective en position 2.
Donner un schéma réactionnel de cette réaction en expliquant en quelques mots la régiosélectivité
de l’alkylation.
2) Donner une représentation en perspective de l’intermédiaire C dans sa conformation la plus
stable en complétant le schéma ci-dessous. Représenter à la suite le composé D en perspective,
en proposant une explication de la stéréochimie constatée au niveau des carbones de jonction :
O
O
3) Dans la réaction E  F, proposer une explication pour l’attaque régiosélective de CH3Li sur
un seul des deux groupements carbonyles.