Synthèses organiques 1. Stratégie (à ajuster à l`avancement

Synthèses organiques
1. Stratégie (à ajuster à l’avancement du cours)
1.1. Examen du squelette carboné
J’entends par squelette un ensemble continu d’atomes de carbone, non interrompu par des
hétéroatomes. La présence de liaisons multiples n’affecte pas la nature du squelette.
Par exemple, dans un terpène, la molécule de base est l’isoprène, dont on reconnaît le squelette
même si les liaisons multiples ne sont pas au même endroit.
OH
géraniol
isoprène
deux solutions pour le pinène
Si des hétéroatomes viennent interrompre l’enchaînement des carbones, on examinera les zones
continues et on définira plusieurs squelettes, qu’il s’agira ensuite de relier par des groupes
fonctionnels adaptés.
Par exemple, dans un ester RCOOR’, en recherchant les enchaînements continus de C, on trouvera
2 squelettes, celui de RCO- et celui de R’-.
2 morceaux :
O
O
et
O
Une fois cette opération effectuée, questions :
le squelette de la molécule cible est-il :
· identique à celui de la molécule source ?
· multiple ? (on peut isoler des morceaux ayant le squelette de la molécule source, comme
l’isoprène dans les terpènes)
· plus petit, mais avec les ramifications conservées ? (on peut tracer une frontière dans le squelette
source et obtenir le squelette cible)
· complexe ? (on reconnaît des morceaux de la source dans la cible, mais aucune des réponses
précédentes ne convient)
1.2. Recherche des traces de soudure
Si le squelette est multiple ou complexe, il faudra coller des chaînes carbonées. Par exemple, les
réactions de soudure de squelettes à l’aide des organomagnésiens (plus généralement les
organométalliques)
+ composé carbonylé à OH sur le carbone soudé (oxydable éventuellement en C=O, ou
déshydratable en C=C et dans ce cas la trace est effacée)
+ CO2 à fonction acide carboxylique, augmentation du squelette d’un seul carbone
+ dérivé d’acide à OH sur le carbone soudé
+ époxyde à OH sur le carbone à coté du C soudé (attention à la régiosélectivité, c’est une SN2)
+ a-énone : la soudure est au 3ème C en partant de celui du C=O
Ou d’autres réactions visant un carbone électrophile, mettant en jeu un carbone nucléophile :
la SN par l’ion cyanure, qui permet d’ajouter un seul C
la réaction de Wittig (soudure par une double-liaison),
les réactions des énolates (y penser si on obtient une a-énone),
Diels-Alder (donne un cyclohexène plus ou moins substitué)
les substitutions électrophiles aromatiques…
1.3. Rétrosynthèse, préparation des tronçons à coller.
Comme on l’a vu rapidement, il s’agit de découper le squelette de la molécule cible en morceaux
(synthons) issus de molécules plus petites que l’on saura souder ensuite. On colle un carbone
nucléophile à un carbone électrophile. Il est donc particulièrement important d’avoir en tête une
liste des fonctions contenant des carbones nucléophiles et une liste des fonctions contenant des
carbones nucléophiles.
Ces molécules plus petites peuvent être construites de la même manière, jusqu’à ce qu’on arrive (en
marche arrière, d’où l’appellation rétrosynthèse) aux molécules sources. On symbolise les étapes de
cette analyse par la flèche [ qui se dirige donc dans le sens « rétro » c'est-à-dire de la cible vers la
source.
Dans le cas où la molécule cible contient plusieurs fragments de squelette, il faut d’abord couper
au niveau des interruptions de chaînes, puis construire chaque « sous-squelette » et les coller
ensuite par les groupes fonctionnels adaptés. On rappelle des réactions qui permettent de couper :
· l’ozonolyse des alcènes et d’une façon générale l’action des oxydants forts ( dichromate,
trioxyde de chrome, permanganate concentré acide…)
· la coupure haloforme des méthylcétones RCOCH3 avec obtention d’un acide
carboxylique RCOOH.
· La réaction des periodates sur les diols vicinaux
· La décarboxylation des acides b-g insaturés
· Autres ? à réfléchir
2. Exemples
1. à partir d’hex-1-ène :
hexan-3-one
2. à partir d’éthylène :
butan-2-ol , butanal
3. à partir de propène :
2,3-diméthylbutan-2-ol, 2-méthylpentan-2-ol , butan-1-ol
N-propylpropanamide, 2-méthylpropanoate d’isopropyle
4. à partir de pent-2-ène :
acétate de n-propyle, butan-1-ol
5. à partir de cyclohexène :
acide
cyclohexylméthanoïque,
O