I. Réactif chimioselectif et réaction sélective

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TS
Thème : Agir
Activité
Chimie
Sélectivité en chimie organique
Chap.20
I. Réactif chimioselectif et réaction sélective
 Une espèce polyfonctionnelle appartient à plusieurs classes fonctionnelles ou possède plusieurs groupes
caractéristiques identiques.
 Un réactif chimiosélectif est un réactif qui transforme un ou plusieurs groupes caractéristiques (et éventuellement
les doubles liaisons carbone-carbone C=C) d’une espèce polyfonctionnelle sans modifier les autres.
 Lors d’une réaction sélective, une espèce polyfonctionnelle réagit avec un réactif chimiosélectif.
 Par exemple, la synthèse des céphalosporines fait intervenir des enzymes qui permettent la transformation
sélective d’un groupe caractéristique des amides, à l’exclusion de tous les autres.
 Les céphalosporines sont une classe d’antibiotiques -lactamines. Ils ont été isolés de cultures de
Cephalosporium acremonium issues d’égouts de Cagliari en Sardaigne en 1948 par le scientifique Italien
Giuseppe Brotzu1. Il a remarqué que ces cultures produisaient des substances agissant sur Salmonella typhi,
l’agent responsable de la fièvre typhoïde
II. Protection et déprotection de groupes caractéristiques
1. Nécessité de la protection
 On souhaite réaliser la transformation sélective suivante:
 Il existe deux méthodes pour transformer sélectivement un groupe caractéristique d’une espèce
polyfonctionnelle :
 Voie directe : on utilise un réactif chimiosélectif capable de transformer sélectivement le groupe
caractéristique B en C sans ier le groupe caractéristique A.
 Voie indirecte : si le réactif qui permet de transformer B en C n’est pas chimiosélectif et transforme
également le groupe caractéristique A, alors on doit procéder préalablement à la protection du groupe A.
 La protection d’un groupe caractéristique est l’une des étapes d’une stratégie de synthèse d’une espèce
polyfonctionnelle. Elle permet à un groupe caractéristique d’être préservé lors d’une synthèse utilisant un réactif
non chimiosélectif.
CH2
CH2C
O
OHOH CH2
CH2
Cl
C
O
OH
BACA

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2. Stratégie en trois étapes
 Pour obtenir la produit attendu, on doit d’abord effectuer la protection du groupe caractéristique A. Cette voie
indirecte se fait en trois étapes:
 Protection du groupe A
 Un réactif chimiosélectif noté P transforme sélectivement le groupe A. Le nouveau groupe A-P est appelé
groupe protégé, il s’agit d’un groupe d’atomes qui peuvent contenir plusieurs groupes caractéristiques.
 Transformation du groupe B en groupe C
 Le nouveau groupe A-P est inerte vis-à-vis de SOCl2, alors que le groupe caractéristique A ne l’est pas.
 Déprotection du groupe A-P.
 Pour obtenir le groupe attendu, porteur des groupes caractéristiques C et A, il faut déprotéger le groupe A-P en
utilisant un réactif chimiosélectif ne modifiant pas le groupe C. Le groupe A se retrouve à la fin des trois étapes.
 Remarques, cette stratégie permet de contourner le problème de la non-chimiosélectivité d’un réactif vis-à-vis
de deux groupes caractéristiques. Cependant pour qu’elle soit efficace :
 Chacune des étapes doit se faire avec un bon rendement.
 Chacune des étapes doit être sélective.
 Cette stratégie présente des inconvénients :
 Le rendement global de la synthèse est en général plus petit comparé à l’utilisation des réactifs
chimiosélectifs.
 Un grand nombre d’atomes n’apparaissant pas dans le produit final doivent être utilisés, ce qui est contraire
aux principes de la chimie durable.
C
CH2
CH2CH
O
OHOH
CH3
BA-P
+SOCl2
CH2
CH2
Cl
CH
O
OH
CH3
A-P
C
CH2
CH2
Cl
CH
O
OH
CH3
A-P
+OH2CH2
CH2
Cl
C
O
OH
A
CH3
OH
+
P
C
CH2
CH2C
O
OHOH
BA
+CH3
OH CH2
CH2CH
O
OHOH
CH3
BA-P
P
+OH2

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III. Exemple: synthèse d’un dipeptide
1. Acides -amines et liaison peptidique
 Les acides aminés possèdent à la fois la fonction acide
carboxylique -COOH et la fonction amine - NH2.
 On distingue les acides -aminés, où la fonction acide
carboxylique -COOH et la fonction amine - NH2 sont portées
par le même carbone.
 Deux acides -aminés peuvent réagir entre eux : le groupe carboxyle - COOH d’un acide -aminé 1 va former
une liaison ave le groupe amino -NH2 d’un acide -aminé 2, schématisé par :
 La liaison qui se forme est appelée liaison peptidique et il apparaît le groupe caractéristique des amides.
 Or chaque acide -aminé possède un groupe amino et un groupe carboxyle. La réaction entre deux acides
aminés conduit donc à la formation de quatre dipeptides distincts. Pour obtenir le dipeptide souhaité, il faut
qu’un seul groupe amino (de l’acide -aminé 1) réagisse avec un seul groupe carboxyle (de l’acide -aminé 2).
Les deux autres groupes (carboxyle de l’acide -aminé 1 et amino de l’acide -aminé 2) doivent être au
préalable protégés.
 Il faut donc:
 Protéger le groupe amino d’un acide -aminé et protéger le groupe carboxyle de l’autre acide -aminé.
 Effectuer le couplage entre les groupes amino et carboxyle non protégés.
 Déprotéger le groupe amino et le groupe carboxyle protégés lors de la première étape.