THEME VI. REACTIVITE et TRANSFORMATIONS en CHIMIE

THEME VI. REACTIVITE et TRANSFORMATIONS en CHIMIE ORGANIQUE 2
PARTIE 1 – ACTIVATION ET PROTECTION DE GROUPES CARACTERISTIQUES
CHAPITRE –ACTIVATION DE GROUPE CARACTERISTIQUE
NOTIONS ET CONTENUS
CAPACITES EXIGIBLES
 Activation nucléophile des
alcools et phénols.
 Formation d’alcoolates par
réaction acido-basique ou
d’oxydo-réduction.
 Synthèse de Williamson.
 Activation électrophile des
alcools :
- Activation in situ par protonation
. déshydratation acido-catalysée
d’un alcool tertiaire (conditions
opératoires,
régiosélectivité et
stéréosélectivité éventuelles,
mécanisme limite E1) ;
compétition substitution-
élimination dans le cas des
alcools secondaires et tertiaires.
 Comparer la nucléophilie d’alcools de
différentes classes à l’aide
d’arguments stériques.
 Comparer la nucléophilie d’un alcool
et de son alcoolate
 Choisir une base pour déprotoner un
alcool ou un phénol à partir d’une
échelle de pKa.
 Proposer un mécanisme limite en
analysant les conditions opératoires
et les caractéristiques structurales
des réactifs.
 Proposer une voie de synthèse d’un
étheroxyde dissymétrique.
 Interpréter la formation de produits
indésirables par la compétition entre
les réactions de substitution et
d’élimination.
 Comparer les réactivités des liaisons
carbone groupe caractéristique dans
le cas des halogénoalcanes, des
alcools, des esters sulfoniques et des
ions alkyloxonium.
I. Activation nucléophile des alcools et phénols
1. Nucléophilie des alcools, des phénols, des alcoolates et des
phénolates
2. Exemple d’utilisation de la nucléophilie d’un alcoolate dans
une synthèse multi étapes
3. Synthèse de Williamson des étheroxydes
a. Les étheroxydes
b. Synthèse de Williamson des étheroxydes
II. Activation électrophile des alcools
1. Nécessité de l’activation
a. Exemple de synthèses multi étapes mettant en jeu des
alcools
b. But de l’activation
c. Il existe plusieurs stratégies pour activer l’électrophilie du
substrat alcool
d. Nucléofugacité
2. Activation in situ par protonation
a. Conversion d’un alcool en halogénoalcane par action d’une
solution concentrée d’halogénure d’hydrogène.
b. Déshydratation acido-catalysée d’un alcool tertiaire
3. Activation par formation d’esters sulfoniques
a. Formation d’alcènes par élimination basique
b. Formation d’halogénoalcane par substitution sur un
tosylate ou un mésylate
c. Formation d’époxyde par substitution intramoléculaire

.conversion d’un alcool en
halogénoalcane par action d’une
solution concentrée
d’halogénure d’hydrogène
(conditions opératoires,
mécanismes limites).
- Formation d’esters sulfoniques
. formation d’alcène par
élimination basique sur un
mésylate (conditions
opératoires).
. formation d’halogénoalcane par
substitution sur un tosylate ou un
mésylate (conditions
opératoires).
. formation d’époxyde par
substitution intramoléculaire.
 Activation électrophile du groupe
carbonyle :
- Acétalisation des aldéhydes et des
cétones : conditions expérimentales
(APTS, appareillage de Dean-Stark),
mécanisme limite de l’acétalisation en
milieu acide.
- Hémiacétalisation acido-catalysée du
glucose : conditions opératoires,
mécanisme limite de l’hémiacétalisation
en milieu acide.
 Prévoir les produits pouvant se
former lors de la déshydratation
d’un alcool, indiquer le ou les
produits majoritaires.
 Préciser la stéréosélectivité
éventuelle de la formation
d’époxydes.
 Commenter dans une synthèse
multi-étapes le choix d’une
activation in situ par protonation ou
par passage par un tosylate ou un
mésylate.
 Expliquer qualitativement
l’augmentation de
l’électrophilie du groupe carbonyle
par protonation de celui-ci.
 Discuter la régiosélectivité de la
réaction d’hémiacétalisation du
glucose.
 Interpréter la mutarotation du
glucose par le caractère
renversable de l’hémiacétalisation.
III. Activation électrophile du groupe carbonyle
1. Nécessité de l’activation
2. Acétalisation des aldéhydes et des cétones
a. Conditions expérimentales
b. Mécanisme limite de l’acétalisation en milieu acide
c. Application en synthèse : protection du groupe carbonyle
3. Importance de l’acétalisation en chimie des sucres
a. Les sucres
b. Le glucose
c. Mécanisme limite de l’hémiacétalisation acido-catalysée
du glucose
d. Mutarotation du glucose

Connaissances et savoir-faire exigibles
Activation nucléophile des alcools et des phénols
 Comparer en justifiant la nucléophilie des alcools et des alcoolates.
 Citer des méthodes de déprotonation des alcools. Expliquer le choix de la base dans le cas d’une réaction acide-base.
 Décrire la réaction de WILLIAMSON : attaque du réactif nucléophile RO− sur le substrat RX primaire, selon un mécanisme SN2. Donner un exemple de solvant :
DMSO aprotique. Expliquer que cette réaction est limitée aux substrats dont le C est peu encombré, car dans les autres cas la réaction concurrente E2 devient
importante.
 Anticiper une réaction de Williamson intramoléculaire.
 Proposer une application de la réaction de Williamson : protection du groupe alcool.
Activation électrophile des alcools
 Expliquer que la faible polarisabilité de la liaison C – O implique la nécessité d’une activation préalable, indispensable à sa rupture.
 Proposer trois méthodes d’activation, ayant toutes pour objectif de remplacer le mauvais groupe partant HO− par un bon groupe partant.
Reconnaître dans une synthèse multi-étapes, une étape d’activation par formation d’ester sulfonique. Ecrire l’équation de la réaction de formation de l’ester
sulfonique dans le solvant basique. Justifier que l’anion sulfonate TsO – ou MsO – est un bon groupe partant.
Application de l’activation in situ par protonation :
 Conversion d’un alcool en halogénoalcane par action d’une solution concentrée d’halogénure d’hydrogène
 Connaître l’équation de réaction : ROH + HX = RX + H2O
 Connaître les conditions expérimentales : température ambiante + HX en excès
 Décrire le mécanisme avec les flèches courbes traduisant le déplacement de doublets électroniques : activation de l’alcool (protonation) puis SN2
ou SN1 selon la nature du substrat.
 Expliquer que cette réaction ne se fait pas sur le phénol, à cause du caractère partiel de double liaison de la liaison carbone oxygène (formes
mésomères).
 Déshydratation acido-catalysée d’un alcool tertiaire
 Connaître les conditions expérimentales : chauffage + acide fort dont l’anion est peu nucléophile comme l’acide sulfurique ou l’acide
phosphorique.
 Nommer la réaction : élimination : déshydratation intramoléculaire.

 Ecrire l’équation de réaction.
 Justifier la régiosélectivité de la réaction avec la règle de Zaïtsev.
 Décrire le mécanisme de déshydratation d’un alcool tertiaire, avec les flèches courbes de déplacement de doublets électroniques : activation de
l’alcool puis E1.
 Expliquer les caractéristiques de cette réaction : régiosélectivité, stéréosélectivité et non stéréospécificité.
 Expliquer qu’une réaction de SN concurrente peut aussi se dérouler (déshydratation intramoléculaire).
Application de l’activation par formation d’ester sulfonique :
 Formation d’alcènes par élimination basique : schéma général ; avantages.
 Formation d’halogénoalcane par substitution sur un tosylate ou un mésylate : schéma général ; avantages.
 Formation d’époxyde par substitution nucléophile.
Activation électrophile du groupe carbonyle
 Définir une acétalisation.
 Ecrire le mécanisme limite de l’acétalisation en milieu acide. Expliquer la nécessité de l’activation.
 Proposer des conditions expérimentales (APTS, appareillage de Dean-Stark).
 Ecrire le mécanisme limite de l’hémiacétalisation acido-catalysée du glucose. Discuter la régiosélectivité de la réaction. Interpréter la mutarotation du glucose
par le caractère renversable de l’hémiacétalisation.