exercices chimie organique pour s`entrainer

PCSI – PC
CHIMIE ORGANIQUE
D’après CCP – PC
R2
R1
O
H
O
De nombreux alcaloïdes faisant partie de la classe des éphédradines
présentent comme point commun le motif « aryldihydrofurane », à
savoir deux cycles aromatiques et un dihydrofurane
(1-oxacyclopent-2-ène).
Nous nous intéressons ici à la synthèse de ce motif à partir de la
vanilline.
N
H
O
NH
H
HN
NH
R1 = H; R2 = OH :
éphédradine A
R1 = OCH3 ; R2 = OH : éphédradine B
R1 = R2 = OCH3 :
éphédradine C
Synthèse du composé 9 à partir de la vanilline 1
La vanilline 1 est transformée en composé 9 suivant le schéma réactionnel développé ci-dessous.
OH
OH
O
H3CO
?
H3CO
H3CO
HO
K2CO3
étape non
détaillée
O
CH3I
O
H
O
1
2
OH
4
H
5
APTS
H
?
3
OCH3
OCH3
H3CO
H3CO
9
?
iPr2 NLi
THF
O
O
8
Q.1
CO2H
CO2CH3
7
(C13 H15ClO5)
SOCl2
O
O
pyridine
6
Indiquer la nature des réactifs permettant la formation du composé 2 à partir de 1, ainsi que le(s) nom(s)
de la(les) réaction(s) mise(s) en jeu.
L’aldéhyde 2 est ensuite transformé en composé 3 suivant un processus qui ne sera pas détaillé ici.
1
On traite ensuite 3 par l’iodométhane en présence de carbonate de potassium.
Q.2
Donner la formule topologique du composé 4 obtenu.
Le composé 4 est ensuite traité en présence d’éthane-1,2-diol et d’acide para toluène sulfonique (APTS) pour
conduire à 5.
Q.3
Donner la formule topologique de 5. Pas encore traité : regarder le corrigé.
[…]
Obtention du motif « aryldihydrofurane ».
Le composé aryldihydrofurane 15 est obtenu suivant la suite de réactions détaillée ci-dessous.
O
LiBr
9
1- 10
2- H2 O
11
CH3 SO2Cl, Et3 N
DMSO
12
13
(C22 H25BrO7 )
(C22 H26 O8 )
étapes non
détaillées
Br
H3CO
HO
OCH3
O
HO
14
11
O
OCH3
HO
O
1
5
4
tBuOK
tBuOH
2
3
CO2CH3
O
15
O
Le composé 11 est mis en présence de chlorure de mésyle (CH3SO2Cl) et de triéthylamine pour conduire à 12.
Q.4
Donner la formule topologique de 12.
Le composé 12, traité par une solution de LiBr dans le diméthylsulfoxide (DMSO) conduit à 13.
Q.5
Donner la formule topologique de 13 (C22H25BrO7).
Le composé 13 est transformé en composé 14 suivant des étapes non étudiées ici.
Le dérivé bromé 14 traité par le tert-butylate de potassium comme base conduit à 15.
Q.6
Proposer un mécanisme pour cette transformation, sans tenir compte de la stéréosélectivité observée.
2
D’après ENS – PC – 2014
Synthèse stéréocontrôlée du Trichodermatide A
En 2008, Pei et ses collaborateurs ont identifié dans certains champignons marins (Trichoderma ressei) une
molécule possédant une importante activité cytotoxique à l’encontre des cellules de mélanomes humains (tumeurs
de la peau). Ce composé, le Trichodermatide A, possède la formule ci-dessous [la numérotation des atomes est
celle donnée dans l’article original] :
Cette activité anti-cancéreuse a conduit le chimiste japonais Hiroya et ses collaborateurs à élaborer une voie de
synthèse rapide et stéréocontrôlée du Trichodermatide A.
La stratégie de synthèse retenue est organisée autour de trois séquences :
 Séquence 1 : la transformation de l’acide tartrique [1] en un aldéhyde chiral [9]
 Séquence 2 : la formation du système pentacyclique
 Séquence 3 : la fonctionnalisation du polycycle pour obtenir le Trichodermatide A
L’objet de cette partie est l’étude d’une partie de la séquence 1.
Le travail de ce groupe est paru dans la revue Angewandte Chemie, 2013, 52, 3646-3649.
Transformation de l’acide tartrique en aldéhyde chiral
La première étape de la séquence, indiquée dans le dessin ci-dessous, est la formation d’un cétal [3] avec le
2,2-diméthoxypropane à partir de l’ester diméthylique de l’acide tartrique [2], en présence d’acide
para-toluènesulfonique (APTS = CH3C6H4SO3H).
La fixation de la chaîne carbonée est réalisée en deux étapes à partir du diol [4].
3
Q.7
La première étape est une ditosylation du diol [4]. Quel est l’intérêt de cette étape ?
Q.8
La deuxième étape est la réaction du ditosylate [5] avec un réactif de GRIGNARD (organomagnésien mixte).
Proposer une formule brute pour l’organomagnésien mixte R-MgBr. Nommer la réaction mise en jeu
dans cette étape [5] → [6].
La transformation du monotosylate [6] en aldéhyde [9] s’effectue en 3 étapes :
Q.9
Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation [6]  [7]. Nommer la réaction de formation
de [7] à partir du tosylate [6] ?
Q.10 Donner le mécanisme de cette réaction. Préciser les principales caractéristiques de ce mécanisme. Quel
est l’intérêt d’utiliser le DMF, solvant polaire ( = 38) et aprotogène ?
La transformation de [7] en [8] fait intervenir un réactif de GRIGNARD puis [8] est transformé en [9] au moyen d’une
ozonolyse.
Q.11 Proposer une écriture topologique du réactif de GRIGNARD employé dans la transformation [7]  [8].
Q.12 Donner la structure de Lewis de la molécule d’ozone (O3), préciser les formes mésomères possibles de la
molécule. Cette molécule possède un moment dipolaire de 0,49 D. Expliquer.
4
Correction
CCP – PC
Q.1
Q.2
Q.3
Q.4
Q.5
Q.6
5
ENS – PC – 2014
Q.7
Q.8
Q.9
Q.10
Q.11
Q.12
6