Cours-Licence-06

I FONCTION CARBONYLE
ALDEHYDES ET CETONES
O
O
R
Carbonyle
O
H
R
Aldéhyde
O
R
R'
Cétone
Acide
1) Considérer l'alcane correspondant
2) Remplacer terminaison E par AL
3) CO toujours en position 1
* Noms Courants:
O
O
H
Formaldéhyde
MéthanE (CH4)
Aldéhydes:
OH
1) Nomenclature:
H
* Noms Systématiques:
H3C
O
CH3
Acétone
EthanE (C2H6)
Et
AlcanE
AlcanAL
Et
O
Diéthylecétone
Cl
4
PropanE (C3H8)
3
2
1
H
Chloro-4-butanal
O
MéthanAL
O
H
EthanAL
7
O
O
H
PropanAL
H
H
6
5
4
3
2
1
Diméthyl-4,6-heptanal
H
1) Nomenclature:
Cétones
1) Considérer l'alcane correspondant
2) Remplacer terminaison E par ONE
3) Indiquer la Position* du CO
* Noms Systématiques:
O
5
4
2
3
* Considérer la Chaîne la plus Longue
Σi la plus petite
1
AlcanE
Pentan-2-one
AlcanONE
O
O
7
6
5
4
3
2
1
5
2
1
Cl
Chloro-4-méthyl-7-octan-3-one
Remarque:
Un aldéhyde (R-COH) ne peut faire partie d'un cycle.
Une Cétone (R-CO-R') peut faire partie d'un cycle.
4
3
Diméthyl-2,2-cyclopentanone
O
6
1
2
5
4
3
Br
Bromo-4-cyclohexanone
2) Propriétés Physiques:
* Structure Electronique:
R
120°
Liaison Π
C Liaison σ O
R'
Liaison Double
Polarisée (µ=2,7 D)
Centre Nucléophile
Orbitale P
O
Doublets Libres
Caractère Basique
Orbitale hybride SP2
O
O
δ
δ
2 Formes limites
Centre Electrophile
Conséquences:
* Polarisation de C=O: Eb Elevées
* Solubles dans H2O (C1-C5)
* C1-C12 Liquides; > C13 Solides
Conséquences: Analogie avec C=C
Fonction Carbonyle PLANE
* Structure Spatiale:
H
Exemple typique:
l'Ethanal (CH3-CHO)
114°
H3C
µ
121°
O
125°
H
°
1,124 A
°
1,500 A
H3C
°
1,204 A
O
El=175180Kcal/mo
l
* Propriétés Spectroscopiques:
1H
RMN:
Spectroscopie Electronique
O
O
Doublet n
RCH2
O
doublet Π
13C
R'
Π* Dans UV (275-295 nm)
Π∗ Dans UV (190 nm)
Π*
O
C
H3C
199,6 ppm
H
31,2 ppm
O
n
205,1 ppm
5,2 ppm
190 nm (ε = 1100)
H3C
O
CH3
H
2,6 ppm
201,8 ppm
C
CH3-CH2
H
36,7 ppm
206,6 ppm
C
Exemple:CH3COCH3
280 nm (ε = 15)
C
RMN:
Π
n
Π
H
δ =9,8 ppm
δ = 2,5 ppm triplet, j=2 Hz
Π*
2,0 ppm
R
O
17,5 ppm
C
CH3
30,2 ppm
H3C
CH2-CH2-CH3
29,3 ppm 45,2 ppm 13,5 ppm
3) Méthodes de Préparation
Cétone
a) Acide
O
+
OH
R
Formellement
R'Li="R' -"+Li+
R'Li
Organolithien
R'
R
- H2O
- 2LiOH
"R' - "
O- Li+
H+ /
O- Li+
R
O
H+ / H2O
OH
H2O
R
OH
R'
R'
Forme Hydratée d'une Cétone
b) Chlorure d'acide
Cétone
O
+
R
Cl
O
H+ / H2O
R'M
Organométalliques
"R' - "
O- M+
R
Cl
R'
R
H+ / H2O
- MCl
R'
3) Méthodes de Préparation
c) Chlorure d'acide
Hydrure métalliques
Aldéhyde
O
+
HM = NaH, KH
("H- ", M+)
R
O
H+ / H2O
HM
Cl
R
"H- "
O- M+
R
H
H+ / H2O
- MCl
Cl
H
O
+
R
Amide
Aldéhyde
d) Ester
OR
AlH
2
O
H+ / H2O
Aldéhyde
O
+
R
H
R
NR2
AlH
2
O
H+ / H2O
R
H
*Di-isobutylAluminium Hydride
Hydrure particulier
ne réduit pas l'ester
*Remarque: On ne veut pas réduire l'ester en alcool (LiAlH4), mais on veut remplacer OR par H
*Remarque: On ne veut pas réduire l'amide en amine (B2H6), mais on veut remplacer NR2 par H
3) Méthodes de Préparation
e) Nitrile
R
Organométalliques
RMgX : Orgnomagnésien
R2Cu,M : Cuprate
R2Zn : Organozincique
C
Cétone
+
R'M
Organométalliques
N
C
M
Hydrolyse
H+ /
C
R
N
N
+
HM
Hydrure métalliques
M
C
R
R'
Imine
Aldéhyde
"H- "
Hydrure métalliques
NaH
KH
H
C
- MOH
R'
- NH3
N
f)Nitrile
R
H2O
H+ / H2O
C
R
R'
R
"R'- "
N
O
H+ / H2O
H
O
H+ / H2O
C
H
R
Hydrolyse
- NH3
H+ / H2O
H
H+ /
N
H2O
- MOH
C
R
H
Imine
3) Méthodes de Préparation
g) Dérivé Halogéné
Anion Stabilisé en α de Soufre
R'X
Cétone
O
H+ / H2O
+
S
C
S
R
H+ / HgCl2
R
S
S
R
R'
Hydrolyse
1,3-dithiane
Thioacétal = forme protégée de C=O
Remarque:
Base
Forte
Aldéhyde
+
O
R
H
HS
SH
Protection
Propane-1,3-dithiol
Proton non acide
S
S
R
H
Proton acide
S
S
Li
R
Inversion de Polarité = UMPOLUNG
Bilan : Transformation de R-COH (Aldéhyde) en R-CO-R' (Cétone)
R'
3) Méthodes de Préparation
h) Acide β cétonique
O
O
α
β
Cétone
O
Δ
Décarboxylation
C
C
R
OH
R
R'
R'
H
OH
H
O
O
C
O
R
R'
R
- CO2
C
Enol
H
H
O
Acylation de Friedel & Crafts
AlCl3 = Acide de Lewis
O
+
AlCl3
H+ /
C
H2O
R
C
R
Cl
Cétone Aromatique
i) Benzène (Arène)
Aromatisation
O
O
Cl
AlCl3
R
R
H
H
H
H
AlCl4
R'
H
j) Oxydation des ALCOOLS
R
Obtention d'ALDEHYDES
H
R
C
OH
CrO3 / H2SO4
O
C
R
Alcool Secondaire
OH
O
H
Aldéhyde
R'
O
VI
C
R
Alcool Primaire
Hydratation du CrO3 en milieu acide
Cr
OH
H
Réactif de Jones:
CrO3 + H2O / H2SO4
HO
C
O
CrO3 / Pyridine
HCl
R'
Cétone
Mécanisme:
Alcool Primaire
Acide Chromique
Acide Chromique
O
H
R
C
Ester Chromique
OH
H
+
HO
O
H
VI
Cr
OH
R
H2O
O
C
O
H
VI
Cr
OH
O
+ 2e
Remarque: Aldéhyde
Facilement Oxydable en Acide
Oxydation
O
O
C
R
O
IV
C
OH
Acide
R
Cr
H
Aldéhyde
O
OH
3) Méthodes de Préparation
* Exemple:
CrO3 / H2SO4
CrO3 / H2SO4
HC
C
C
H
C
H
CH2OH
Acétone, 0 °C
HC
C
C
H
C
H
CHO
HC
Acétone, 0 °C
Aldéhyde
Alcool Primaire
C
C
H
C
H
COOH
Acide
Remarque: L'oxydation se poursuit
Pour Réaliser une Oxydation Ménagée On Désactive l'Oxydant en Utilisant de la Pyridine
Réactif de Corey: CrO3 / Pyridine / HCl = PCC
* Exemple:
Remarque: Absence de H2O
car suroxidation :
O
O
H2C
O
C
H
CH2Cl2, NaCl
O
O
OH
OH
O
85%
Protection
H2C
OH
Déprotection
R-CH(OH)2
O
HO
C
H
OH
R-CHO + H2O
HO
R-COOH
O
Obtention de CETONES
Réactif de Jones: CrO3 + H2O/H2SO4
Mécanisme:
Hydratation Du CrO3 en milieu acide
O
R'
R
C
OH
+
H
Alcool Primaire
HO
HO
VI
OH
R
H2O
O
Acide Chromique
C
Acide Chromique
OH
O
O
O
R'
Cr
VI
Cr
VI
O
Cr
O
R'
R
O
H
Ester Chromique
IV
+
C
OH
Cétone
Cr
O
OH
Remarque: Cétone Difficilement Oxydable en acide
OH
*Exemple:
O
CrO3/H2SO4
C
OH
C
HO
H
Oxydation Par MnO2 : Un Oxydant Doux
H2
C
OH
H
Alcool Allylique
MnO2
HO
H
C
C
CHCl3/25 °C MnO2
H
35% O
25 °C, Acétone
Aldéhyde α,β conjugué
OH
HO
O
C
62%
Formation de R-CHO et R-CO-R' par Clivage Oxydatif
O
O
R1
C
R2
R3
1) O3, 2)Réducteur
R4
Ozonolyse
C
Alcène
C
R1
+
R2
C
R3
R4
Coupure de la liaison C=C
R
C
C
H
H+ / H2O
Hg2+
HO
C
C
C
C
H
R
Enol
Hydroboration
R
C
R
Alcyne
O
H
Cétone
H
H
B
C
BH
2
R
CH3
*Addition MARKOWNICOV de H2O
**Cis Addition de OH- et H+
C
2
H
H2O2 / OH-
O
O
H
C
R
H
Enolate
*Addition Anti-MARKOWNICOV de H2O
C
R
C
C
H
Aldéhyde
3) Méthodes de Préparation
Préparation Industrielle
H3C
OH
O2/Catalyseur (Ag)
600 - 650 °C
Méthanol
HCOH
* Le méthanal est un produit très important.
Aux USA, 3 Millions de tonnes sont produites par an
O
H
Utilisation du méthanal dans l'eau (le Formol):
Fongicide, Desinfectant, Germicide, Résines etc...
H
Méthanal
Formaldéhyde
** L'acétone (Propanone) est utilisée comme solvant
CH3COCH3 Aux USA, 1 Million de tonnes sont produites par an
H
O
H
+
H3C
+ O2
H
Propène
Car:
Benzène
H3C
+
OH
CH3
Acétone
Phénol
+
Cumène
Procédé d'HYDROPEROXYDE
de CUMENE
4) Réactivité de la Fonction Carbonyle
Doublet Basique
O
δ C
α
Proton Acide
H
δ
Π
Centre Nucléophile
Double Liaison
Centre Electrophile
* HYDROGENATION
C
C
Alcène
H2
Catalyseur
*Exemples:
O
C
C
H
H
Alcane
C
H
Aldéhyde
H2
Catalyseur
Cétone-Aldéhyde
C
O
C
O
H
H
Alcool
Remarque: C=O réagit plus lentement que C=C.
Conséquence: Hydrogénation Sélective.
H2, Ru, 160 °C
30 min.
OH
C
H
H
Alcool Primaire
O
**Exemples:
OH
H2, Raney Ni
C
C
80 °C, 5 min.
Cétone
H
Alcool Secondaire
H2, Pt
***Exemple: Hydrogénation Sélective
1 atm., 25 °C
H
O
O
H
δ O
ADDITION IONIQUE
δ C
OX
δ
+
X
O-M+
C
+
"H-"
M
H
C
H
*Addition d'Organométallique RM:
OH
H 2O
-MOH
Y
δ
*Addition d'Hydrure Métallique MH:
O
C
Y
C
O-M+
O
H
Alcool
Remarque: Réaction NON REVERSIBLE
C
+
M
R
C
R
OH
H2O
-MOH
C
R
"R-"
Alcool
Remarque: Réaction NON REVERSIBLE
*Addition REVERSIBLE: Mécanisme
En Milieu Basique:
O
+ Nuc
C
Nuc
Remarque: Analogie avec une
Réaction SN2
Pas de Départ d'un Groupe mais la
Double Liaison
Bascule sur l'Oxygène
OH
O
C
H2O
Nuc
C
Nuc
+ OH
Protonation
Anion Alkoxyde
Basique
En Milieu Acide:
H
O
H
H
O
O
Faiblement Basique pKa = -8
OH
Nuc
C
Nuc
OH- Mauvais Partant
Nuc
Remarque: C=O très
faiblement Basique
Conséquence: C=OH+ très
fortement Acide
Néanmoins: Faible Quantité de
C=OH+
*Catalyse Basique (OH-)
O
C
- Addition de H2O:
+ H2O
OH
C
O
OH
Hydrate de Carbone
C
OH-
OC
OH
Hydroxyalkoxyde
H2O
OH
C
OH
+ OH-
Hydrate de Carbone
**Catalyse Acide (H+)
H
O
O
H
OH
H2O
C
Explication: Constante d'Equilibre K
OH
OH2
C
OH
+H
Hydrate de Carbone
H2O
K
RR'C=O + H2O
R ≠ R' ≠ H : Cétone
R = H, R' = H : Aldéhyde
R = R' = H : Formol
Remarque: L'Hydratation de C=O est REVERSIBLE
Mais l'Equilibre Dépend de la Nature de C=O
O
R
O
O
R'
R
Cétone
H
Aldéhyde
Difficilement Hydratée
Moyennement Hydraté
R = R' = CH3 R = H, R' = CH3
Acétone
K(L mol-1) = 10-2
RR'C(OH)2
H
H
Formaldéhyde
Facilement Hydraté
R = R' = H
Ethanal
Formaldéhyde
1
10+3
RR'C(OH)2
Avec:
K=
RR'C=O
x H2O
O
Toute Réaction d'Addition est d'autant plus Favorisée que
le Carbone du C=O est Electrophile (déficient en Electron).
En d'autres termes, la réaction se fait d'autant plus
facilement que le "C+" est déstabilisé.
O
Raisonnement:
Vérification:
O
O
O
O
Cl
H
C
Cl
K(Lmol-1)
H
H
Cl
10+4
H
H3C
CH3
H3C
Primaire
Secondaire
Tertiaire
10+3
1
10-2
-Addition de R-OH: Formation d'HEMIACETAL
OH
O
C
H
R
+
R"-OH
R
OR"
Remarque: Réaction Reversible, l'Equilibre
est déplacé vers la Gauche (sauf Exception),
les Hémiacétals ne sont pas Stables.
H
Aldéhyde
OH
O
C
R
C
R'
Cétone
+
R"-OH
R
C
OR"
R'
Hémiacétal
*Exception: Hémiacétals Cycliques
Ex 1)
2
OH
O
O
1
H
H
O
3
O
O
Ex 2)
OH
O
O
OH
5
4
Hydroxy-5-pentanal
un Hydroxyaldéhyde
Hémiacétal
Cyclique Stable
Explication: Réaction Monomoléculaire ou Réaction IntramoléculaireFavorisée pour des raisons
ENTROPIQUES
Preuves de l'Existence de l'Equilibre:
O
O
OH
HO
H
NaBH4 Réduction
CrO3 Oxydation
OH
O
HO
H
H
Diol
Lactone
O
- Double Addition de R-OH: Formation d'ACETAL
O
R
O
OR''
H
Aldéhyde
+ 2 R''-OH
R
OR''
OR''
R
R'
+ 2 R''-OH
R
OR''
H
Cétone
Remarque: Réaction Reversible, peut être déplacée vers
l'Acétal (Stable) en milieu Acide en présence d'excès d'Alcool.
H
O
Acétal
H
O
H
R'
O
OH
O
R''
R''
*Mécanisme de Formation:
OR"
OH
-H
H
-H2O
H
O
O
R''
R''
Hémiacétal
OR"
OR"
O
R''
OH
R''
OH
H
O
H
-H
OR"
OR"
H
Acétal
Acétals Cycliques = Groupes Protecteurs
O
H
+
HO
H+
OH
O
-H2O
H
+
Li
O
73%H
Exemple d'Utilisation
CH3-(CH2)3
*Les Acétals Cycliques Sont Stables.
**Leur Formation est Réversible.
***Leur Hydrolyse Produit le C=O de Départ.
I
Alcyne Métallé
H
O
CH3-(CH2)3
O
Iodo-Aldéhyde Protégé
Remarque: Il faut protéger l'Aldéhyde car l'Attaque
du C=O par le C- peut avoir lieu
O
H
HO
I
OH
H+/-H2O
Protection
H
I
Br
O
HO
Déprotection H+/H2O
CH3-(CH2)3
90%
O
O
Protection de DIOLS VICINAUX
HO
70%
Br
O
O
75%
O
O
CHO
R-OH est remplacé par R-SH.
Le Catalyseur H+ est remplacé par BF3, ZnCl2...
Les Thioacétals sont plus Stables que les Acétals.
Les Thioacétals
Déprotection:
O
+
H
SH
H3C
BF3, 20 °C
S
30 min, -H2O
S
70%
S
H
Thioacétal
C
+
HS
SH
-H2O
Et-O-Et
CH3CN/CaCO3
S
ZnCl2, 25 °C
O
95%
S
C
H2O/HgCl2
O
S
Thioacétal Cyclique
Remarque: Réduction des Thioacétals
Application: Réduire C=O SANS Réduire C=C
S
O
S
S
Facile
Ni Raney
H
H
O
HS
SH
BF3, 0 °C
H
S
H
Ni Raney
EtOH, Δ
74%
Difficile
Analogie formelle entre H-OH, R-OH et R3-N.
Cependant R3-N est plus Nucléophile que R-OH.
-Addition d'AMINE
O
OH
O
H
N
H
*Amines Primaires:
H
R
N
Remarque: Hémiaminal = Equivalent Azoté d'Hémiacétal
Mécanisme de Formation d'Imine:
OH
H
N
R
OH2
H+
H
H
N
C
R
-H+
N
C
N
R
R
Hémiaminal
Imonium
C
R
Déshydratation
Hémiaminal
NH2
R
-H2O
Imine
+
KOH
N-(CH2)2-CH3
H2N
O
H2N
H+
+ H2O
83%
H
H
Imine
R
Remarque 1: R-N est plus Basique que ROH. Néanmoins, le PEU de R-OH2+ (bon
partant) qui se forme réagit pour donner
l'Imine.
Remarque 2: Imine (C=N) = Analogue
Azoté de Carbonyl (C=O).
Remarque 3: 2 Isomères possibles pour les
Imines ou Base de Schiff.
Exemples:
O
N
N
95%
+ H2O
**Synthèse d'HYDRAZONE:
*Synthèse d'OXIME:
C
O
R
H+
+ H3N+OH,Cl-
-H2O
H
C
C
NOH
Oxime
H
R
+
O
H2N
C
NH2
Hydrazine
R'
NH2
-H2O
R'
N
Hydrazone
O2N
R
R
C
O
H2N
H
N
N
C
NO2
NO2
N
R'
R'
Dinitro-2,4-phenylHydrazine
NO2
Dinitro-2,4-phenylHydrazone
de la Cétone
***Synthèse d'AZINE:
R
R
2x
C
H
O
+
Remarque: Formation de
Dérivés Cristallisés pour
Identification de Cétones
Liquides
H2N
NH2
N
N
C
-2H2O
Hydrazine
R'
R'
Azine
O
****Synthèse de SEMICARBAZONE:
C
H
O
+
H2N
H
N
O
NH2
Semicarbazide
H+
-2H2O
H
N
R
C
R'
N
NH2
Semicarbazone
de l'Aldéhyde
Application: Désoxygénation de C=O Via Imine
La Réduction de Wolff-Kishner
R
R
NH2
C
180-200 °C
+ NaOH
N
HO
R'
O
OH
Imine (Hydrazone)
Mécanisme:
R
C
O
+
H2N
R
C
NH2
R'
NH2
N
R
N
C
N
-H2O
H
R'
OH-
R
NH
C
N
H
R'
H2O
C
R'
OH-
H2O
Exemple:
R
NH
C
O
N
R'
R
NH
C
N
Anion Stabilisé
Protonation
H
Carbanion
R
H
O
R'
-N2
R
R'
+ N2
Hydrocarbone
-H2O
R'
H
C
HO
O
OH
H
C
R'
H
Remarque: Réaction NON REVERSIBLE
Dégagement de N2 = Force Motrice
69%
1) H2N-NH2
2) NaOH, Δ
**Amine Secondaire: Formation d'ENAMINE
*Exemple
O
Mécanisme de Formation
O
R
R'
α
O
C
+
HN
R
C
R'
H
H
OH
C
NH
C
R
α
C
H
R'
Cétone
N
C
+
H
N
H
H
H
Amine Secondaire
Proton légèrement Acide
-H+
H
R
H
N
+
R'
N
R'
Enamines Cis et Trans
-H2O
OH
OH2
R
R
C
N
N
C
R'
Remarque 1: 2 Isomères Possibles
Remarque 2: Réaction REVERSIBLE, Hydrolyse
d'ENAMINE se fait Facilement en milieu Acide
H
α-hydroxyamine
-H2O
N
90%
Enamine
-Addition de Nucléophiles Carbonés:
3) Réaction de Wittig:
Remarque: Réaction très Importante car elle permet
de Former des Liaisons C-C.
Ph
* Addition d'YLURES de Phosphore: La Réaction de Wittig
+
P
Ph
Ph
X
X
Triphenylphosphine
Phosphore trivalent
Dérivé Halogéné
P
Ph
Ph
α
R
X
H
R
Sel de Phosphonium
Lithien = Base Forte
R"
Ph
P
Ph
Ph
α
Ph
Remarque: A cause des Orbitales
3d, Possibilité d'Extension de
Ph
P C
Couche de Valence: Passage de P
Ph
tricoordiné au P pentacoordiné .
Remarque: La forme ylure est prépondérante Ylène
par rapport à la forme ylène
+ LiX
Anion
Stabilisé
R
R"
+
R
+
P
Ph
O
Ph
C
R
Ylure
Sel de Phosphonium
O
Ph
R
R'
Li
H
C
2) Formation d'Ylure de Phosphore:
Ph
+
H
R'
Ph
Ph
R'
Ylure de Phosphore Cétone
Aldéhyde
(R'=H)
R
P
Ph
R
C
Ph
1) Formation de Sel de Phosphonium:
Ph
P
Ph
Wittig (1897-1987), Heidelberg, Nobel en 1979.
R
Oxyde de
R"
H triphenylphosphane
Alcène E et Z
Remarque: La
STEREOSELECTIVE dépend du
type d'ylure (stabilisé, semi stabilisé
ou non stabilisé) utilisé, de la nature
du cation de la base utilisée (Na+,
Li+) et des conditions opératoire
(température, sel auxiliaire)
Mécanisme de la Réaction de Wittig:
Ph
R
P
Ph
Ph
Ph
C
R
Ylène
+
P
Ph
O
Ylure
Ph
Exemple:
R'
O
R"
O
+
R
P
O
C
C
R' R
P
O
C
C
H
R"
R' H
P
O
C
C
R
R"
R' H
P
O
C
C
R
R"
P(Ph)3
O
R'
H
H
R"
Bétaïne
Oxaphosphétane
Bétaïne
Remarque:Bétaïne et oxaphosphétane sont des
intermédiaires. L'oxaphosphétane est plus stable
Ph
25 °C
O
O
Remarque: A cause des Orbitales 3d, Possibilité
d'Extension de Couche de Valence: Passage de P
tricoordiné au P pentacoordiné.
R'
R
C
H
R"
Alcène Z
H
Ph
+
C
P
Ph
Z
O
+
Ph
Oxyde de Triphenylphosphane
R'
C
R
O
O
H
+
H
C
R"
E
Alcène Z
Remarque:La Stéréosélectivité dépend du type d'ylure (stabilisé,
semi stabilisé ou non stabilisé) utilisé, de la nature du cation de la
base utilisée (Na+, Li+) et des conditions opératoire (température,
sel auxiliaire)
Remarque: Il faut protéger le C=O au
niveau de l'Ylure.
La Réaction ne Touche pas au C-O-C et
au C=C.
Application: Synthèse de la Vitamine A1 par BASF
Br
P(Ph)3+ Br
P(Ph)3
CHO-/CH3OH
O
O
C
C
OH
O
O
+
P(Ph)3
O
OH
Vitamine A1
Remarque 1: La protection de l'Alcool est Indispensable
pour Eviter la formation d'Hémiacétal Cyclique.
Remarque 2: Dans la Vitamine A1 toutes les C=C sont Tans.
O
*Addition d'Ylure de Soufre:
Formation dYlure de Soufre:
H
Formation de Sel de Sulfonium:
H
α
S
R
R'
+
H3C
I
R
Thioéther
S
I
S
R
R'
H
H
I
R"Li
-LiI
R'
H
H
R'
R
H
S
S
R
R'
Sel de Sulfonium Anion Stabilisé Ylure de Soufre
Sel de Sulfonium
Remarque: Pour arracher le Proton en α du soufre
il faut une base forte (Alkyl Lithien)
Réaction avec la Fonction Carbonyle:
H
R
S
R'
H
R1
C
C
H
O
R1
H
R2
R2
S
R
-R-S-R'
H
R1
C
C
R2
O
O
R'
H
Oxacyclopropane
Bétaïne Soufrée
Bilan: Insertion de CH2 dans la Liaison C=O
Remarque: Contrairement au Ylures du P, au niveau de la Bétaïne
Soufrée il n'y pas d'Extension de Valence mais il y a l'Elémination du
thioéther.
5) OXYDATION et REDUCTION
Le Cas des Cétones: Migration de R
*Oxydation par les Acides Peroxycarboxyliques:
(Oxydation de Bayer-Villiger)
O
O
OH
R'
O
R
OH
C
O
R
O
C
O
H
Peracide
O
OH
OH
C
"R
O
C
O
Remarque: Ces Produits sont
Instables et se Décomposent.
R'
O
H
+
OH
R
Acide
Acide
H
Bilan:
O
Migration de H
O
R'
O
O
R-COOH
R'
H
Aldéhyde
OH
R
Acide
Bilan:
R'
O
O
R-COOH
R"
O
R'
R"
Ester
Remarque: Insertion de O dans la Liaison C-R"
O
O
+
Ester
Aldéhyde
R
O
R"
R'
Le Cas des Aldéhydes: Migration de H
H
O
R'
O
R"
R"
Cétone
Peracide
O
R
O
O
Migration de R
R'
R'
R
O
O
O
O
R
O
H
Aldéhyde
O
H
R'
R'
O
Acide
H
Remarque: Insertion de O dans la Liaison C-H
O
O
R-COOH
R"
R"
R'
O
O
R'
Ou
R'
O
R"
Ester
Ester
Cétone
Remarque 1: Insertion de O dans la Liaison CR' ou C-R"?
Remarque 2: Pour les Aldéhydes, Uniquement la Migration de H a
lieu.
*Exemple 1:
O
H3C
Exemple:
O
O
Secondaire
O
OOH
CH3-COO-OH
CHCl3
64 h
Lactone =
Ester Cyclique
Cétone
Symétrique
**Exemple 2:
Tertiaire
56%
O
O
O
72%
H3C
Cétone diSymétrique
O
O
OOH
O
Remarque: L'Oxydation de Bayer-Villiger
ne Touche pas au C=C.
Ethanoate d'éthyle
Aptitude Migratoire:Tout se passe comme si on passait par un C+.
H>Tertiaire>Cyclohexyle>Secondaire - Phényle>Primaire>CH3 (Nullaire)
O
REDUCTION
Remarque 1:* Mécanisme non Connu, il y un
transfert d'Electron des Métaux sur le C=O.
**
Conditions
très
Dures.
Remarque 2: La même Réaction se fait dans
des conditions douces en passant par un
Thioacétal Cyclique puis Réduction (Ni
Raney).
*Réduction de Clemmensen:
R
C
O
H
C
Δ
R'
Exemple:
R
Zn(Hg), HCl
H
R'
O
CH3-(CH2)5
Zn(Hg), HCl
CH3
Δ
CH3-(CH2)6
CH3
Octane 62%
Exemple:
**Réduction Avec Couplage: Transfert MonoElectronique
R
2x C
O
+ Mgo
Benzène
R
R'
O-
O- Mg2+
C
C
R'
R'
R
H+/H2O
HO
R
-Mg(OH)2
Réaction Pinacolique
Mécanisme possible:
O-
R
2x C
R'
O
+ Mgo
C
R'
R'
R
Acétone
Mg2+
OR
R'
C
O
Pinacol
Mg2+
R
OH
R'
Radicaux Anions
R
O-
O-
C
C
R'
R'
OH
R
OH
Le Pinacol
Exemple:
Couplage Sur le Titane: Réaction de Mc Murry
R
2x
C
O
TiCl3/Li
THF
R'
R
R
R
C
+
C
R'
R'
2x
R'
C
C
R'
R
Li+ O- O- Li+
C
O
Li
R
R'
THF
O
C
C
R'
R'
O
O
R
C
C
Coordination
R'
R'
TiCl3
R
79%
O
Ti
Mécanisme Possible:
2x
TiCl3/Li
*Couplage Mixte:
Alcène E et Z
Cétone
Remarque: Réaction NON STEREOSELECTIVE
R
O
+
R
63%
Couplage Pinacolique
**Couplage Intramoléculaire:
R
R
R
C
R'
+
C
R'
R'
C
R'
C
R
Alcène E et Z
CH3-(CH2)3
O
(CH2)8
(CH2)3-CH3
TiCl3/Zn/Cu
Exemple:
O
Pentanal
O
+ TiO2
H
TiCl3/K
THF
Dec-5-ène E et Z
75%
ENOLS et ENONES
R
R'
α
O
C
Utilisation d'AMIDURE (N-):
O
R
+B
H
O
C + BH
C
R'
Proton Acide
pKa = 19-21
O
R
R'
Base Forte
Peu Nucléophile
O Li
H
+
Enolate
Anion Stabilisé
LDA
N Li
+
Enolate de Lithium
*Préparation:
Remarque: LDA = Lithium
DiisopropylAmidure,
C'est une base forte (pKa = 35) et
Encombrée donc
PEU NUCLEOPHILE
Utilisation d'HYDRURE (H-):
O
+ KH
THF
O
K
+
H2
Enolate de la Propanone
Remarque 1: KH = Donneur de H- basique mais
NON NUCLEOPHILE.
Remarque 2: NaBH4 = Donneur de H- NUCLEOPHILE
Conduit à l'ALCOOL.
NH
**Réactivité:
O
R
R"X +
R
O
C + R"X
C
R'
R'
C-Alkylation
Enolate = Anion Ambident
Exemple:
O
O Li
O-Alkylation
Li
O
R
C
R'
R"
OR"
R
C
R'
Remarque 1: 2 Possibilités d'Alkylation la C- et la OAlkylation.
Remarque 2: Souvent l'Attaque Electrophile se fait sur le C-.
Remarque3 : La C-Alkylation Permet d'Introduire un
groupe R en α du C=O.
Cl
O
62%
D+/D2O
OD
Complications:
Exemple:
*Double Alkylation:
R
H
H
R
O
α
C
H
H
R
O
C
+
R'
R'
O
O
C
H
R'
1) LDA 2) CH3I
Remarque: Si 2H Acide en α: Double Alkylation
Li
Exemple:
H
O
+
53%
Li
O
47%
H
O
2) CH3I
H
H
O
1) NaH
H
H3C
O
+
38%
H
R1
R2
α
H
O
R3 1) B-
α'
H
O
R1
R3
R4 2) R5X R2
R4
R5
H
+
R1
R3
R2
R4
H
O
+
**Régiosélectivité d'Alkylation:
O
H
O
CH3
H3C
27%
CH3
R5
CH3
Analogie entre ENOLATES et ENAMINES
N
N
Enamine
Remarque: Possibilité de N-Alkylation et C-Alkylation.
O
O
Enolate
Remarque: Possibilité de O-Alkylation et C-Alkylation.
Exemple:
O
N
+
C
C
N
H
Bilan:
H3C
I
O
C'est une autre
Façon d'Alkyler
en α de C=O.
C
I
H
CH3
Enamine
H
O
CH3H
CH3
N
Alkylation
H2O
Sel d'Iminium
Hydrolyse
O
N
OH
C
Exemples:
O
N
O
N
H
1) CH3-(CH2)3-I
-H2O
2) H2SO4/H2O
**Catalyse Acide:
44%
O
O
OH
N
1) H
H
C
Enol
67%
2) CH3CH2Br
3) H+/H2O
H
C
H
+H
H
C
C
H
C
*Catalyse Basique:
OH
C
C
O
O
+ B
C
C
C
Enolate
Enol
H
C
O
C
Cétone
BH
+B
C
C
O
C
Cétone
TAUTOMERIE CETO-ENOLIQUE
H
OH
+H
OH
C
Facteurs Modifiant l'EQUILIBRE:
OH
O
α
C
R
R
Cétone ou
Aldéhyde
O
Enol
H
O
ΔG° = 11 Kcal/mol-1
H
H
H
C
Exemples:
OH
ΔG° = 9 Kcal/mol-1
H
Remarque: L'Equilibre est
Déplacé vers le C=O.
α
C
H
H
K = 510-6 mol l-1
H
H3C
C
H
H
K=
C
510-9 mol l-1 H3C
H
OH
H
C
H
Cas Particuliers: Formation de Liaison H
O
O
Conséquence de la Tautomérie: Perte de la Stéréochimie
H
Hexane
O
O
10%
90%
Acétyleacétone
β Dicétone
Remarque: Stabilisation de la Forme
Enol par Liaison H Intramoléculaire
O
O
K
O
95%
10% KOH
EtOH
Enolate (Plan)
Cétone
Plus Stable (Stérique)
Optiquement Pur
Exemple: Racémisation
O
S
Et
H
O
O
OMe
Et
OH
OH
Et
O-
Me
Me
R
H
Remarque 1: Passage par un Enolate
Plan donc Perte de la Stéréochimie.
Remarque 2: Racémisation en
Quelques Minutes.
Remarque 3: Difficile de Conserver
l'Activité Optique en α de C=O.
Enolate
Plan = ACHIRAL
Halogénation des Aldéhydes et Cétones:
*Catalyse Acide: Mécanisme
O
H+
H3C
R
H
OH
H
R
Br
H
OH
+ Br
H
O
H
R
R
Br
Br
Br
O
O
Br2, CH3CO2H
Exemples:
H
-H
O
O
Cl2, H+
H2O, 70 °C
44%
Br
Cl
CCl4
85%
Remarque: Régiosélectivité de la Formation de l'Enol
L'ENOL le plus Stable est l'ENOL le plus Substitué (Analogie avec les ALCENES).
Moins Basique
O
Remarque: En catalyse Acide, l'Halogénation Ralentit
l'Enolisation.
Conséquence: Le Produit monohalogéné ne sera pas
attaqué tant que l'Aldéhyde ou la Cétone de départ n'est
pas Totalement Consommé.
OH
H+
Enolisation Difficile
X
X
O
O
Cl2 Excés
Dihalogénation:
H 94%
CH3 CH CO H, 60 °C Ph
3
2
Ph
Cl
Cl
**Catalyse Basique: Cas Particulier des Méthylcétones:
La Réaction Haloforme
O
H
O
H
O
O
H
R
Br
Br
R
CH3
OH-
R
H
R
Br
Br
OH-
Br2
R
Br
+
Br
Br
OHO
HCBr3
H
H
O
R
Br
O
O-
Bromoforme Carboxylate
Remarque 1: Br3C- est un anion stabilisé
R
OH-
Br
Br
Br2
O
Br
R
Br
Remarque 2: Remplacement de CH3 par OH
ALDOLISATION:
*Aldéhydes: Mécanisme de la Condensation Aldolique
OH- O
H
H
O
O
O
C
H
- H2O H
H
Aldéhyde
Ethanal
O
H
Enolate
H
H
O
H
H
H
C
H
H3C
H3C
H
Mécanisme:
OH
H
OH
O
O
H
H
H
H
H
Aldol
H
Enolate
O
O
Condensation
2x
H3C
H
Aldolique
H
H
Aldol (50-60%)
OH-
α
H
C
H3C
H
Remarque1: Faible [ ] d'Enolate à l'Equilibre.
Remarque2: Aldol Relativement Stable à Basse Température.
Remarque3: A Haute Température l'Aldol est Deshydraté.
O
HO
-OH-
O
OH
Bilan:
+ H2O
H3C
H
H
Crotonaldéhyde
O
O
OH
Exemples:
H
NaOH/H2O
5 °C
85%
H
H
H
Aldol = β-hydroxyAldéhyde
H
H
H
H
K2CO3/H2O
Δ
H
Aldéhyde α,β-Insaturé
H
O
O
80%
Remarque: Réaction intéressante car elle donne:
Des Composés Carbonylés β-Hydroxylés et des α,β-Insaturés
Aldolisation Croisée:
O
O
OH
O
OH
+
H3C
H H3C
H
H3C
H
+
O
OH
H
H3C
O
+
H
H
CH3
Remarque 1: Réaction NON Spécifique (Mélange)
Remarque 2: Réaction Intéressante si l'un des composés ne possède pas de H en α.
+ etc.....
OH
O
**Cétones
O
6%
Base
Acétone
Remarque: Equilibre Largement
Déplacé vers la Cétone.
Aldol
B
H
O
O
O
H
O
+ HB
+
Réaction RETROALDOLIQUE:
Cétone
H
O
+ B-
Enolate
Remarque: La Réaction avec les Aldéhydes est EXOTHERMIQUE alors que la Réaction avec les
Cétones est Légèrement ENDOTHERMIQUE.
Remarque: L'Equilibre peut être Déplacé si l'on Elimine H2O.
H
O
O
O
-H2O
Cétone α,β-Insaturée
NaOH, Δ
Remarque: Réaction Intramoléculaire Déplace L'Equilibre
O
O
O
NaOH/H2O
+ H2O
42%
O
O
O
Exemple:
KOH/H2O
O
HO
Δ
20 °C
90%
- H2O
Remarque: La Condensation Aldolique Intramoléculaire
Conduit à la Formation du Cycle (5,6) le Moins Tendu.
Non
O
Exemple:
H
H
O
OH
OH-/H2O
3
5
Non
H
H
Oui
Non
Oui
O
O
O
O
5
Exemple:
Non
Oui
O
7
83%
Non
Oui
O
La Préparation et la Chimie des Aldéhydes et Cétones α,β-Insaturés
*Préparation: O
O
O
Cl
1)
Cl2/Acide
O
2)
Cl
Ph3P
Cl
H
Na2CO3
72%
H
H
Ph3P
NaOH
O
H
Ph3P
O
Sel de Phosphonium
H
H
Ph3P
Ph3P
O
O
Ylure Stabilisé
Remarque: ylure de phosphore stabilisé est peu réactif, Il ne réagit pas bien avec les Cétones mais avec les
Aldéhydes, intrinsequement plus réactifs, il effectue une réaction de Wittig.
Exemple:
H
Ph3P
O
H
H
+
O
O
3) Oxydation d'Alcools Allyliques
H
MnO2
OH
O
H
Exemple:
OH
MnO2
Vitamine A
O
O
80%
Rétinal
O
O
4) Isomérisation:
Remarque: Stabilisation par Résonance des Aldéhydes et Cétones α,β-Insaturés.
Conséquence: Les Composés NON Conjugués se Réarrangent pour Donner des Dérivés α,β-Insaturés.
O
Exemple:
Cyclohexène-3-one
O
H+ ou OHH2O
Cyclohexène-2-one
Exemple:
O
O
**Catalyse Basique:
H+ ou OH-/H2O
O
Non Conjuguée
O
Conjuguée
Mécanisme:
H
OH
Enolate
Aldéhyde
OH
O
H+
H
H
H+
O
H
H
Enol
H
H
H
*Catalyse Acide
O
OH-
H
H
Aldéhyde
H
H
OH
OH
O
H2O
H
H
H+
H
O
H
H
H
Réactivité:
Réactivité de type C=O
Remarque:
R
Réactivité de type C=C
O
*Réduction
Exemples:
OH
O
H2/PtO2/FeSO4
H2/PtO2
O
CH3CO2CH2CH3
95%
H
O
H
Zn(O-COCH3)2
30 min.
H
**Additions
OH
Exemples:
NH2OH/H+
Br2
O
CCl4
Halogénation
N
O
Br
60%
Br
- H2O
O
Trans Addition
Oxime
A
ADDITION 1,4: (C=C et C=O):
+A
Remarque: Addition 1,2:
B
B
+
B
O
O
OA
Addition 1,2 sur C=O
Addition 1,2 sur C=C
+A
Remarque: Addition 1,4:
B
OA
O
B
Addition 1,4
H
+H
Remarque Si A = H, Il y a
une Addition 1,4 mais
le Résultat apparaît comme
une Addition 1,2.
B
OH
O
B
Enol
Cétone
O
*Addition de HCN:
B
O
OH
OH
OH
H+
Ph
Ph
HCN
O
CN
OH
H
Ph
Cétone
Ph
Ph
CN
CN
Ph
Enol
H
H2O/Ca(OH)2 OH
**Addition de H2O:
O
Anti Markownicov
-5 °C
O
H
CH3O
CH3OH
***Addition de ROH:
O
CH3OK
O
H
CH3N
CH3NH2
****Addition d'Amine:
O
H
H2O
O
*****Addition d'Organométallique:
CH3
1) CH3Li/Et-O-Et
Addition 1,2:
O
2) H+, OH-
OH
H
Addition 1,4:
1) (CH3)2CuLi/THF, -78 °C
R
O
Remarque: Les Lithiens
Donnent une Addition 1,2
par l'Attaque nucléophile
directe sur le C=O.
2) H+, OH-
Remarque: Les Cuprates
Donnent une Addition 1,4
sur le C=O. Le Mécanisme
est peu Connu et Compliqué.
R
CH3
O
O
O
1) (CH2
Exemple:
H
CH)2CuLi
2) H+/H2O
O
Dialkylation:
1) R2CuLi
2) R'X
O
O
O
Exemple:
O
1) (CH3CH2CH2CH2)2CuLi
R
CH3
CH3
+
R'
2) CH3I
(CH2)3CH3
(CH2)3CH3
Application Synthétique: Synthèse de Prostaglandine (G. Stork)
O
O
-78 °C
O
LiCu(
C5H11)2
H+/H2O
OR'
Addition 1,4
RO
O
1) CH2=O, -50 °C
2) H+/H2O
C5H11
RO
Condensation
Aldolique
CH2
C5H11
RO
OR'
OR'
(CH2)4OR")2
LiCu(
OH
Addition 1,4
H
H
(CH2)3CO2H
RO
H+/H2O
Remarque: Attaque sur
la Face la - encombrée
H
H
(CH2)4OR"
H
C5H11
PGF2α
O
C5H11
RO
OH
OR'
Réaction de Michael:
O
O
O
Exemples:
H
+
C
H
O
Base
H
N
C
H
27%
O
Hydrogène acide
O
O
+
O
Ph EtOK
H
Ph
EtOH, EtOEt
64%
O
O
O
1) Base
Mécanisme:
O
Enolate
+
2) H+/H2O
Enol
Cétone
C'est une séquence: Addition de Michael-Condensation Aldolique
H
Michel
O
O
O
Addition 1,4
C=O α,β Insaturé
Annéllation de Robinson:
OH
O
CH2
O
Condensation
Aldolique
O
Exemple:
H
α
O
+
O
Δ, -H2O
EtONa/EtOH
EtOEt, -10 °C
Michael
Condensation
Aldolique
O
O
O
O
OH
Application Synthétique: Synthèse de Stéroïdes
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
O
OCH3
H
CH3ONa
CH3OH
O
H
Michael
O
Base
- H2O O
O
Base
O
Condensation
Aldolique
Na
O
OCH3
OCH3
O
64%
OCH3
Base
- H2O
Condensation
Aldolique
O
OCH3
O
O
Michael
O
O
Enolate Stabilisé
Remarques: Trois types de Réactivité
1) Réactvité de type Alccol (OH)
2) Réactivité de type Carbonyle (C=O)
3) Réactivité de Type Acide (COOH)
Acides Carboxylique
Basique
O
δ
OH
Acide
Electrophile
1) Nomenclature: a) On remplace le E d'AlcanE par OÏQUE le carbone de
l'Acide est numéroté en 1.
b) Si il y a d'autres fonctions, on considère la châine la
plus longue et on intercalle le nom de la fonction entre
Acide et ALCANOÏQUE.
O
O
Exemples:
3
2
1
Acide bromo-2-propanoïque
OH
OH
Acide propénoïque
(Acide Acrylique)
Br
Structure
Noms Usuels:
Nom IUPAC
Nom Courant
HCOOH
Acide Méthanoïque
Acide Formique
CH3COOH
Acide Ethanoïque
Acide Acétique
CH3CH2COOH
Acide Propanoïque
Acide Propionique
CH3-(CH2)2-COOH
Acide Butanoïque
Acide Butyrique
CH3-(CH2)3-COOH
Acide Butanoïque
Acide Valérique
CH3-(CH2)4-COOH
Acide Hexanoïque
Acide Caproïque
Les Diacides: ACIDE ALCANE DIOÏQUE
O
HO
O
OH
O
O
O
OH
HO
Acide butanedioïque
Acide Succinique
Acide pentanedioïque
Acide Glutarique
2) Propriétés Physiques: Possibilité de Formation de Liaison H: Formation de Dimère
Poids moléculaires faibles: Soluble dans l'Eau
Points d'Ebulition et de Fusion Elevés
R
H
O
O
R
O
O
H
Structure:
1.097 A°
124.1° O
H
111.0° O
124.9°
106.3°
H
Acide Méthanoïque
O
1.202 A°
H
1.343 A°
O
OH
HO
OH
HO
Acide éthanedioïque Acide propanedioïque
Acide Malonique
Acide Oxalique
O
O
O
H
0.972 A°
RMN 1H:
RMN:
1.21
1.16
O
RMN 13C:
O
OH
OH
O
O
H
OH
OH
2.36
2.56
5.23
O
177.2
21.1
8.08
H
180.4
27.8
201.8
36.7
Remarque: OH Echangeable (δ entre 10-13 ppm)
O
O
Résonance:
O
H
H
R
Acidité:
O
R
H
O
R-COOH + H2O
Ka
R
O
O
O
O
O
R-COO- + H3O+
Ka de l'ordre de 10-4 à 10-5, pKa de l'ordre de 4 à 5
O
O
OH
OH
H
2.08
9.04
O
Remarque:
O
Stabilisation de la Charge Moins par résonance
Remarque: OH de R-COOH (Acide) est nettement plus Acide(4-5)
que OH de R-OH (Alcool) (16-18)
Basicité:
O
H
O
OH
H
+ H+
H
H
O
Remarques:
1) Protonation Difficile
2) Pas de Protonation
de OH
OH
OH
O
O
3) Méthodes de Préparation: A) Hydrolyse de Chlorure d'Acide:
O
R
O
X
H
+ H2O
R
O
H+
O
+ HX
B) Réarrengement Benzylique:
O
R
O
O
OHR
R
O
O
O
R
R
HO
OH
OH
R
HO
R
R
α Hydroxyacide
Exemple:
O
O
1) OH- 25 °C
2)H+
COOH
80%
OH
C) Synthèse Malonique:
O
O
H
OR'
OH-
H
OH
-CO2
O
O
HO
CHR
H2O R
OR'
R
H
O
HO
OH
O
R
H
R
HO
HO
Equivalent d' Enol
O
O
Δ
H
H
D) Alcanoylation de Friedel et Crafts
H
O
O
O
OH
O
+
O
AlCl3
R
R
Groupe Activant
Remarque:
O
O
O
O
+ AlCl3
Aromatisation
Site d'Attaque
O
O
AlCl3
Acylation
O
O
O
AlCl3
H
O
H
R
E) Oxydation:
OH
KMnO4/OHH+/H2O
F) Réduction de Kolbe:
OH
O
O
OH-
C
O
δ
H
R
O
O
δ
Groupe Partant
Spécifique de COOH
OH
Mécanisme d'Addition-Elémination:
Attaque Nucléophile O δ
O
H+
OH-
Proton Acide
H
O
H
O
δ
OH
O
O
+
R
O
O
H
Réactivité:
O
O
O
Nuc
Addition
R
OH
-OHElémination R
Nuc
Intermédiaire Tetraèdrique
Nuc
Remarque: Nu est en même temps une base. Par conséquentil y a une compétition entre l'attaque du C=O
et la déprotonation. Si on utilise un excès de Nu, il y aura d'abord la déprotonation de COOH puis
l'attaque de COO- qui sera difficile car centre chargé -.
Pour contourner cette complication, on utilise souvent des dérivés (RCOL) qui eux subissent facilement
des réactions de type SN
En Milieu Acide:
O
OH
O
+ H+
R
H
H
L
+ HNuc
R
R
O
OH
-LH
L
R
LH
R
L
NuH
L = Cl, Br, OR, NR2
O
-H+
R
Nuc
Nuc
Nuc
En Milieu Basique:
Nuc
+ B-
H
O
O
Nuc
R
L
R
L-
O
+ L-
L
R
Nuc
+
H
+ BH
Nuc
B
L
H
Nuc
+ B-
Obtention de Dérivés (Halogénure d'Acyle et Anhydride:
Halogénure d'Acyle: R-COX, X=Cl, Br
R-COOH + SOCl2, PCl5, PBr3
O
R
X
H
O
O
H
R
O
O
O
H+
-HCl
S
Cl
O
R
O
O
S
S
R
Cl
-SO2
O
S
Cl
H
O
O
R
Cl
Cl
O
Cl
-HCl
Cl
O
O
Exemple:
85%
SOCl2
Reflux
H
O
Cl
Mécanisme de Bromation par PBr3
O
O
H
R
+
Br
-HBr
Br2P
O
P
Br
Activation
R
O
O
OH
H+
R
Elémination
OPBr2
Br Addition
-HOPBr2
Br
BrO
O
Exemple:
H
O
PBr3
Br
90%
R
Br
O
Cl
O
O
O
Remarque: Une autre façon
H
R
O
+
O
Cl
R
Cl
C
Phosgène
H
R
O
R
+
OH
Autre Possibilité:
O
O
O
Cl
Cl
R'
+
Cl
R
OH
300 °C
OH
- H 2O
R'
Anhydride Mixte
O
O
O
O
Remarque: Formation
de Cycle à 5 et à 6 atomes
O
Anhydride Cyclique (succinique)
R'
O
O
85%
O
-NaCl
R'
O
R
O
Cl
O
O
-HCl
O
Exemple:
O
Cl
Instabel
O
O
C
O
O
Formation:
R
O
Anhydride
Anhydride d'Acide:
Na+ +
O
Obtention d'Esters Réaction avec les Alccols:
*Catalyse Acide:
O
H
R
O
Acide
H+
R
Mécanisme:
H
H
O
O
R
R'
R
H
H
O
OH
Addition
O
OH
H+
OH
R
O
R'
OH
OH
H+
OH
R
O
H
O
H
O
R'
R'
Intermédiaire Téraèdrique Elimination
H
H
-H2O
O
H
H
R
O
O
O
R'
R
Ester
-H+
R'
R
O
O
O
Exemples:
O
H2SO4/H2O
H
Remarque: Formation de Lactone
ou Esterification Intramoléculaire.
HO
O
O
90%
+ H2O
Lactone (Ester Cyclique)
O
O
H
O
OH
95%O
+ H2O
O
O
R'
100 °C
+
X
R'
R
ONa
R
O
O
Remarque: Autre Façon de Préparer des Esters
BrCH2
H
R
DMSO, 100 °C
H
- HBr
O
Sel d'Ammonium
O
OH
O
R
OH2
- H2O
O
R
NH3
NH3
O
+ NH4
+ NH3
Base
O
R
89 %
O
Remarque: Si on chauffe on
O
déplace l'Equilibre vers la gauche R
et NH3 joue le rôle du Nucléophile. Acide
Mécaisme:
K2CO3
COOH
O
Obtention d'Amides:
O
(CH2)9
NH2
Amide
NH2
Remarque: Remplacement
de OH par NH2.
O
O
H
Exemple:
O
+
NH
155 °C
- H2O
N
83 %
Formation d'Imide:
O
Formation de Lactame:
O
O
O
OH
NH3
83 % NH
OH 290 °C
+ 2H2O
Exemples:
Δ
NH
86 %
NH2
O
H
O
Acide Succinique
Aminoacide
O
Succinimide
Equivalent Azoté d'anhydride
Réaction avec les Organolithiens:
O
O
Lactame
Equivalent Azoté de Lactone
Li
OH
CH3
O
O Na
Na O
CH3
HO
CH3
Exemple:
Remarque 1 : On ne peut pas
utiliser l'Acide.
Remarque 2 : L'Attaque de
l'Anion est difficile.
H2O
CH3Li
THF
- H2O
Bilan Remplacement de O- par R-
Carboxylate
Cétone
O
O
1) 2 Eq. CH3Li
Exemple:
OH
CH3
2) H2O/H+
55 %
H
O
Réaction avec LiAlH4:
H
R
O
1) LiAlH4 / THF
H
2) H2O / H +
R
O
H
Alcool
Acide
Mécanisme Possible:
O
O
H
R
OAlH2
LiAlH4
R
O
O Li
AlH3
H
O Li
R
O Li
R
H
H
H2O/H+
R
OH
H
H
"H-" LiAlH4
O
Réactivité du Carbone en α de COOH:
Remarque 1 : Comme tout composé
dutype C=O, le proton en a est acide.
Remarque 2 : L'Enolate se forme dans
un solvant APROTIQUE polaire
(exemple : HMPA) en présence d'une
base forte (exemple: LDA).
Exemple:
α
H
1 Eq. Base
O
H
O
O
1 Eq. Base
α
α
O
O
H
Acide Carboxylique
Anion Carboxylate
Dianion Enolate
O
O
O
Li
2 Eq. LDA/HMPA
OH
25 °C, 30 min.
O
Li
Li
O
Dianion Enolate
Stabilisé
Li
Réactivité du Dianion Enolate:
O
Bromation desAcides Carboxyliques:
O
R
R
R'
OH
OH
HO
La Réaction de HUNSDIECKER:
R'
R
R'-X
Alkylation
O
BrCH2 -R'-CH2Br
O
+ Br2
Br + CO2 + AgBr
R
O Ag
R
O
Mécanisme:
R
O
Ouverture
d'Epoxyde
O
O
O
R
R'
R
O
Br
Br
R"
R
Condensation
R'
du type Aldolique
Br
R
O
R
O
+ Br
OH
R"
Remarque: L'Enolate est fortement Basique, Seul dans le
cas des R-X primaires l'alkylation se fait. Dans les autres
cas il y a Elimination.
O
O
OH
OH
O
Hypobrimite
O
O
OH
O
R
OH +
R-Br
R
O
Br
R + CO2
Les Dérivés d'Acides Carboxyliques:
O
O
R'
X
R
O
R
Ester
Halogénure d'Acyle
Réaction avec les Nucléophiles
Mécanisme d'Addition - Elimination
Bilan: Remplacement de X- par Nu-.
X
R
+ NucAddition
R
Amide
*Halogénure d'Acyle
O
N
R
R'
O
X
Nuc
O
Anhydride
O
R
O
O
O
Elimination
R
Nuc
+X-
O
O
O
Acide
R
R
H
O
Ester
H2
X
R
R1R2NH
R'MgX
O
N
R1
Amide R2
O
R'COOH
O
R
R'
Anhydride
R
R-OH
H2O
O
R'
Cétone
R
O
O
R'
Catalyseur
O
H
Aldéhyde
R
LiAl(OR)3H
O
H
Aldéhyde
R
Remarque: En présence de LiAlH4, la
fonction C=O est réduite en Alcool (RCOX + LiAlH4 donne R-CH2OH).
O
Les Anhydrides
Réaction avec les Nucléophiles
O
O
R
R + Nuc-
O
R
O
O
O
O
R
R
Nuc
+
R
O
Nuc
Mécanisme:
O
O
O
O
H2O
O
Exemples:
O
+
OH
100 %
OH
O
O
O
NH2
N
O
O
+
H
H
73 %
Les Anhydrides Cycliques:
O
O
O
O
CH3OH 100°C
O
O
O
OH
96%
2 Eq. NH3
85%
NH2
O
O
CH3
O
O
Réaction avec H2O: Mécanisme en Catalyse Basique
Les Esters:
R'
R
O
O
O
+ OH-
R
OR'
O
OH
O
R
O + R'OH
+ NH4
O
Réaction Avec Les Alcools:
R'
O
R
+
O
H+ ou OH-
R" OH
R"
O
R
+
R'
Pour déplacer l'Equilibre, on
OH utilise un large excès de R"OH
Transesterification
Exemples: O
O
O
+
HO
HO
H+
Br
Br
O
Ester
80%
Remarque: la Réaction avec les
Lactone (Ester Cyclique)
Conduit à l'Ouverture du Cycle.
Lactone
O
Réaction Avec Les Amines
O
R'
R
+ R"NH2
O
Ester
Réaction Avec Les Grignards
O
O
+ R"MgBr
MgBr
O
R"
OH
R"MgBr
O
H
Ester Formique
Alcool
R
R"
R"
Alcool Secondaire
OH
H+ / H2O
R"
R"
R"
R'
O
+ R"MgBr
R
R
Remarque:
NHR"
Amide
MgBr
OR'
R
O
R
Amine
O
R'
R
+ R'OH
R
R"
R"
Alcool
Tertiaire
O
Remarque:
OH
R
R
O
O
1) THF, 25 °C
+ 3RMgBr
2) H+ / H2O
R' + 2R-OH
R'
Une Bonne Méthode de
Préparation d'Alcool Tertiaire.
R'
Alcool Tertiaire
Carbonate d'Alkyle
Réduction des Esters:
Exemple:
H
O
R'
R
1) LiAlH4 / THF
2) H+ / H2O
O
Ester
R
H
O
N
O
H
Alcool Primaire
O
1) LiAlH4 / THF
2)
H+
/ H2O
90% N
OH
H
OAlR'2
R"
R
H
O
O
+ R'2AlH
R
OR"
H
O
Remarque: Si l'on veut s'arrêter à l'Aldéhyde, on désactive le
Réducteur (R'2AlH).
OH
H
R
OR"
H
Hémiacétal
Exemple:
Al
O
H
N
O
O
Toluène, 60 °C
H
Et
H
H
N
O
H
83 %
Et
H
H
O
O
O
H
O
O
Formation d'Enolate:
R
O
H
O
R
R'
α
O
R'
α
R
O
LDA/THF
-78 °C
O
Réactivité de l'Enolate:
O
O
α
Br
O
Alkylation
α
O
Condensation Aldolique
α
O
H
OH
O
O
H
R'
α
α
O
O
O
O
O
Ouverture d'Epoxyde
Lactone
Remarque: L'Enolate d'un Ester (pKa 25) est plus Basique que
celui d'un Aldéhyde ou d'une Cétone (pKa 20).
Complication: Réaction d'Elimination.
Condensation de Claisen:
Mécanisme:
O
O
O
O
O
EtONa
+
O
O
O
O
O
H
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
H pKa = 11
H+ / H2O
Ester β Cétonique
O
O
O
En Réalité il s'agit
d'une Condensation
Aldolique
O
H
O
O
O
Les Amides:
NH2
Primaire
NHR
Secondaire
O
Réaction Avec H2O:
R
N
R
NRR'
O
Tertiaire
H2O
H+ ou OH-
+ HNR2
OH
H
H
Catalyse Acide:
O
O
O
H2O
H+
NH2
R
R
Amide
R
NH2
O
H
O
H
H
-H+
H
O
O
-NH3
R
-H+
OH
R
NH2
H+
NH3
Acide
R
NH2
O
O
H
H
O
Catalyse Basique:
+
R
NH2
R
Réaction Avec les Alcools:
O
N
H
Exemple:
Amide
R
OH-
OH
O
Réaction Avec les Hydrures:
- NH4
NH2
Amide
Mécanisme Possible:
O
O
OH-
O
EtOH
HCl
OAlH2
LiAlH4
NR'2
Amide
R
Ester
H
H
NR'2
H
Carboxylate
Remarque: Même Mécanisme
que pour H2O, On remplace
H-O-H par R-O-H.
O
85%
O
R'
N
R
R
R'
"H-" (LiAlH4)
NR'2
H
Amine
Exemples:
O
H H
1) LiAlH4 / Et-O-Et
NH
2) H+ / H2O
H
O
80% NH
1) LiAlH4 / Et-O-Et
N
2)
H+
N
85% H
/ H2O
Remarque: Avec des Hydrures Particuliers, On Peut Transformer un Amide en ALDEHYDE.
O
O
Et-O-Et
H
N
92%
Al
H
O
Mécanisme Possible:
HAlR"2
R
OH
OAlR"2
NR'2
R
NR'2
H2O
H+
R
α
O
Base
NH2
R
α
pKa = 15
H
R'
H R'
Hémiaminale
O
R
N
R
H
Formation d'Enolate:
O
H
pKa = 30
H
O
R
NH
Anion Amidate
α
H
NH
H
O
R
Remarque: NH plus Acide que CH en a du C=O, par
conséquent il se forme l'Anion AMIDATE. Par contre, dans
le cas d'Amide Tertiaire on peut former l'Anion Enolate.
Application Synthétique:
O
R'
Base Forte
R
R'
N
H
N
R"
Anion Enolate R"
L'Anion Enolate et l'Anion Amidate sont Nucléophile.
O
O
NaH/C6H6
O
CH3I
O
66%
O
H2N
O
HN
HN
O
O
O
CH3Br
N
N
NaNH2/NH3
62%
N
CH3
NH2
Aminoacides
R
Basique
Acide
OH
α
O
OH
OH
O
O
H2
CH C C
O
C
OH
O
O
OH
NH2
R = CH2CH2COOH
Acide Glutamique (Glu)
H2
CH C OH
O
H2 H2
CH C C C
OH
O
NH2
R = CH2OH
Sérine (Ser)
OH
C
C
NH2
R = CH2CONH2
Asparagine (Asn)
OH
O
H2 H2
CH C C C
C
NH2
NH2
R = CH2COOH
Acide Aspartique (Asp)
O
O
H2
CH C C
OH
C
OH
OH
O
NH2
NH2
R = CH2CH2CONH2
Glutamine (Gln)
H2
CH C SH
NH2
NH2
R = CH(OH)CH3 R = CH2SH
Thréonine (Thr) Cystéine (Cys)
OH
C
H2 H2 H2 H2
CH C C C C NH2
NH2
R = (CH2)4NH2
Lysine (Lys)
C
CH CH CH3
OH
C
O
O
OH
O
C
H2 H2 H2 H
CH C C C N
NH2
C
H2
CH C
NH2
NH
C
NH2
R = (CH2)3NC(NH)NH2
Arginine (Arg)
NH R = CH2Imidazole
Histidine (His)
N
NH2
Aminoacides
R
Basique
OH
α
Acide
O
O
C
O
C
CH H
NH2
R=H
Glycine (Gly)
C
R = CH2CH2SCH3
Méthionine (Met)
C
CH CH(CH3)2
CH CH2CH(CH3)2
CH CH(CH3)CH2CH3
NH2
NH2
NH2
NH2
C
R = CH2CH(CH3)2
Leucine (Leu)
OH
OH
O
O
C
CH CH3
O
HN
Proline (Pro)
R = CH(CH3)CH2CH3
IsoLeucine (Ile)
OH
C
O
H2
CH C
CH CH2CH2SCH3
NH2
O
C
R = CH(CH3)2
R = CH3
Alanine (Ala) Valine (Val)
OH
O
O
OH
OH
OH
OH
OH
NH
NH2
R = CH2Indole
Tryptophane (Trp)
C
H2
CH C
NH2
R = CH2Ph
Phénylalanine (Phe)
OH
O
C
H2
CH C
NH2
R = CH2PhOH
Tyrosine (Tyr)
OH
NH2
R
OH
α
O
R apolaire
C2
R=H
Glycine (Gly)
C3
R = CH3
Alanine (Ala)
C4
R ionisé
R = CH2OH
Sérine (Ser)
R = CH2SH
Cystéine (Cys)
R = CH2COOH
R = CH2CONH2
Acide Aspartique (Asp) Asparagine (Asn)
R = CH(OH)CH3
Thréonine (Thr)
R = CH2CH2CONH2
R = CH2CH2COOH
Acide Glutamique (Glu) Glutamine (Gln)
C5
R = CH(CH3)2
Valine (Val)
R = CH2CH2SCH3
Méthionine (Met)
Proline (Pro)
C6
R = CH2CH(CH3)2
R = (CH2)4NH2
Leucine (Leu)
Lysine (Lys)
R = CH(CH3)CH2CH3
IsoLeucine (Ile)
>=6
R polaire non chargé
R = CH2Imidazole
R = CH2Ph
Phénylalanine (Phe) Histidine (His)
R = CH2PhOH
Tyrosine (Tyr)
R = CH2Indole
Tryptophane (Trp)
R = (CH2)3NC(NH)NH2
Arginine (Arg)
Gly
Ala
Pro-Met
0
2
4
Coéfficient d'hydrophobicité
par rapport à la glycine (25 °C)
Trp
Asn Leu His
Glu Phe Ile Val
0
25 50
100
Solubilité en g.l-1
dans l'eau à 25 °C
Lle
Val Tyr Leu
6
8
Gly
Ala
150
Phe
200
250