activation de fonction : les alcools

TDChapitre17:Activationdefonction:lesalcools
PCSI
TDCHAPITRE17:ACTIVATIONDEFONCTION:LESALCOOLS
Cequ’ilfautsavoir:
Nécessitédel’activationélectrophileetnucléophiledesalcools
Commentformerunalcoolate?
Bilan,caractéristiquesetmécanismedesréactionssuivantes:
• SynthèsedeWilliamson
• Déshydratationintramoléculaired’unalcooltertiaire(E1)
• Compétitionavecladéshydratationintermoléculairepourlesalcoolsprimaireousecondaire(SN2)
• Synthèsed’undérivéhalogénéparréactiond’unalcoolavecunhalogénured’hydrogèneHX.
Formationd’esterssulfoniques:bilanetintérêt.
Cequ’ilfautsavoirfaire:
Choisirunebasepourdéprotonerunalcoolouunphénolàpartird’uneéchelledepKA
Prévoirlaréactivitéd’unalcoolselonlesconditionsopératoires.
Prévoirleproduitmajoritaired’uneréaction(régiosélectivité,stéréosélectivité,oucompétitionentredeuxréactions).
Commenterdansunesynthèselechoixd’uneactivationinsituparprotonationouparpassageparuntosylate.
Repérerdansunesynthèselesétapesdeprotectionetdedéprotectiondesalcools.
Exercice1:Indiquerlesréponsesexactes
−
−
1)a)HO estunbongroupepartantb)H2Oestunbongroupepartantc)TsO estunmauvaisgroupepartant.
d)LesbasesconjuguéesdeH2SO4etH3PO4sontdebonsnucléophiles.
2)a)Unedéshydratationintramoléculairefournitunalcène.
b)Unedéshydratationintermoléculairefournitunétheroxyde.
3)a)Laprotonationd’unalcoolenmilieuacidepermetuneactivationnucléophiledugroupehydroxyle.
b)Laréactiond’unhalogénured’hydrogèneHXsurunalcoolROHenmilieubasiquedonneundérivéhalogénéRX.
Exercice2:Fairelepoint
Compléter les schémas de réactions suivants. Si plusieurs produits sont possibles, indiquer celui obtenu majoritairement et
donnerlemécanismecorrespondant:
1) 1-méthylcyclohexan-1-ol,chaufféenprésenced’acidephosphoriqueà…
2) butan-1-ol,chaufféà60°Cenprésenced’acidesulfuriqueà…
3) 1-chlorobutane+propan-2-olatedesodiumà…
4) 2-méthyl-2-iodopropane+éthanolatedesodiumà…
5) propan-1-ol+bromured’hydrogèneà…
+6) Cyclohexanol+TsClenprésencedepyridineà…puisajoutdeKI(K I )à…
Exercice3:Rétrosynthèsesd’étheroxydes
Déterminerl’alcoolateetledérivébroméR-Brpermettantlasynthèsedescomposéssuivants.Danslecasoùdeuxcombinaisons
sontenvisageables,préciserlaméthodelaplusjudicieuse.
1) Ethoxyéthane2)1-éthoxybutane3)Ethoxybenzène4)Méthoxycyclopentane
5) Quelle que soit la classe de l’alcoolate, sa réaction sur le 2-iodo-2-méthylpropane conduit à un alcène. Expliquer en
précisant le mécanisme de la réaction. Comment obtenir alors:
?
Exercice4:activationinsitud’alcool
Lebutan-2-olestunalcoolutilisécommesolvant,maisaussicommeintermédiairedesynthèse.
1) Afin d’obtenir le but-2-ène à partir du (R)-butan-2-ol, on chauffe une solution de (R)-butan-2-ol en présence d’acide
sulfurique.Onobtientlerésultatsuivant:
Expliquer les proportions relatives des différents produits et donner le
mécanismedelaréaction.
2) Le (R)-butan-2-ol est maintenant traité par une solution d’acide
chlorhydrique:onobservelaformationdedeuxstéréoisomèresdeconfigurationnotésBetC,deformulebruteC4H9Cl.
a)ReprésenterlesdeuxstéréoisomèresobtenusenreprésentationdeCram.
b)Donnerlemécanismedétaillé.
c)Lemilieufinalest-iloptiquementactif?Justifier.
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Exercice5:Utilisationd’esterssulfoniques
OH
e
1. Quelestleproduitdelaséquencederéactionssuivantes,sachantquela2 étapealieuen
1) CH3SO2Cl
unseulacteélémentaire?Précisersastéréochimie.
?
2) Na
NaI+, I
2.Onétudielaséquenceréactionnellesuivante:
OH
TsCl
a)DonnerlaformuledeB.
B
pyridine
b)Paranalogieaveclesalcools,proposerunestructurepourD,issudela
A
réactionentreNaHetlethiolproposé.
S
NaH
B
c)Donnerlemécanismedeladernièreétape.Àquelleréactiondece
SH
D
+ TsOchapitrecetteséquenceréactionnellefait-ellepenser?
—
Donnée:pKa(thiolRSH/thiolateRS )=10
3. Aucoursdelasynthèsed’unantitumoral,la(+)-muconine,onrencontrelatransformationsuivante:
_
_
_
_
_
_
_
_
a) Ecrireleproduitdelapremièreétapeetinterpréterlarégiosélectivité.
b) Donnerlemécanismedeladeuxièmeétape.
Exercice6:Synthèsed’époxyde
Onappelleépoxydeslesmoléculessuivantes:
Unepréparationd’époxydeconsisteàtraiter,àtempératureambiante,unβ-halogénoalcoolenmilieubasiquedilué.Ilseforme
unanionquisubituneréactionintramoléculairedetypeSN2.
1. Ecrirelemécanismedanslecasdu2-bromoéthan-1-olenprésencedesoude.
2. Représenterlesproduitsobtenusetcommenterlasélectivitédelaréactionàpartirdu(3S,2S)-3-chlorobutan-2-olen
présencedesoude.
Exercice7:Protectiondesalcools
1)IdentifierlesproduitsA,B,CetDdelasuitederéactionsci-dessous.
2) Donnerlemécanismedestroispremièresétapes.
3) Mettre les flèches dans le mécanisme ci-dessous, correspondant à la dernière étape. Nommer les différents actes
élémentaires.
H
H
O
COOH + H
I
O
COOH +
I
O
COOH +
4) Expliquerl’utilitédelapremièreétape.
Exercice8:Passaged’unalcoolàuneamine
1. LaréactiondirectedeSNdel’ammoniacsurlepropan-1-olestimpossible.Pourquoi?
2. Proposerunschémaendeuxétapespermettantlasynthèsedu1-aminopropaneàpartirdupropan-1-ol.
+
Donnée:pKA(NH4 /NH3)=9,2
Exercice9:Synthèsesàimaginer
Onpourras’appuyersurledocument1delapagesuivante.
1) Enutilisanttouslesréactifsutiles,proposeruneméthodepourtransformerlepropan-1-olenbutan-1-ol.
2) Enutilisanttouslesréactifsutiles,proposeruneméthodepourtransformerlepropan-1-olenbutan-2-ol.
3) Apartird’éthanol,detoutréactifinorganique*etdetoutsolvant,proposerunesynthèsedelabutanone.
*Unréactifinorganiquenecontientpasàlafoisdesatomesdecarboneetd’hydrogène.
I
CH3
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Document1:Oxydationdesalcools
Lesalcools(primairesetsecondaires)peuventêtreoxydésenaldéhydes,cétones,acidescarboxyliques
Queloxydantutiliser?
2-
Oxydants à base de chrome (CrO3, Cr2O7 …),
permanganate(MnO4 )…
Exemple:
RéactifdeJones
Attention! Pour oxyder un alcool primaire en
aldéhyde,ilnepasutiliserunoxydanttropfort,sinonl’aldéhydeobtenuestoxydéàsontour,etonobtientl’acidecarboxylique.
Exemple:
Résolutiondeproblème:leréarrangementdecarbocation
Document2:
Leréarrangementdecarbocationsefaitleplus
souventpardéplacement(migration)d’un
hydrogèneoud’ungroupealkyle.
H
H
déplacement d'un hydrogène
déplacement d'un groupe alkyle Document3:leréarrangementdeWagner-Meerwein
_
Br
_
_
HBr
_
OH
_
Lamigrationd’ungroupealkyleversuncentre
cationiqueestappeléeréarrangementde
Wagner-Meerwein.
Document4:leréarrangementpinacolique
_
_
_
pinacol
H2SO4
_
OH
_
_
HO
O
pinacolone Question1:commentjustifierqu’uncarbocationaittendanceàseréarranger?
Question2:donnerlesmécanismesduréarrangementdeWagner-Meerweinetduréarrangementpinacolique.
Arendre:Exercice10:Quelquesréactionsdesalcools
Ons’intéresseàl’undesstéréoisomèresdeconfigurationdu2-isopropylcyclohexan-1-ol,notéA.
1. DessinerAdanssaconformationlaplusstable.
2. Combiendestéréoisomèresdeconfigurationle2-isopropylcyclohexan-1-olpossède-t-il?Préciser
lestéréodesripteurdesatomesdecarboneasymétriquesdustéréoisomèreA.
3. Cet alcool A a été obtenu par action d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium sur un dérivé bromé d’un
cycloalcane, par réaction d’ordre partiel égal à un par rapport aux ions hydroxyde. Donner, en la justifiant, la
représentationtopologiquedecedérivébromé(enprécisantlastéréochimie).
4. L’alcoolAestàprésentchaufféenprésenced’acidesulfuriqueH2SO4concentré,enmilieuaqueux.Ilseformealorsun
mélangededeuxcomposésdeformulebruteC9H16.
a)Donnerlaformuleplanetopologiquedecesdeuxcomposés.Lequelestmajoritaire?Pourquoi?
b)Proposerunmécanismedétaillépourl’obtentionduproduitmajoritaire.
—1
—1
c)Danslespectreinfrarouge,unebandeà3300cm disparaîtetunebandeà1650cm apparaît.Expliquer.
d)Pourquoin’utilise-t-onpasdel’acidechlorhydriqueàlaplacedel’acidesulfurique?
5. L’alcool A est maintenant traité par une solution d’acide chlorhydrique : on observe la formation de deux
stéréoisomèresdeconfigurationnotésBetC,deformulebruteC9H17Cl.
a)ReprésenterlesdeuxstéréoisomèresobtenusenreprésentationdeCrametenreprésentationchaise.Onpréciserapour
chacunlaconformationlaplusstable.Quelleestlarelationd’isomérieexacteentreBetC?
TDChapitre17:Activationdefonction:lesalcools
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b)Donnerlemécanismedétaillé.
c)Lemilieufinalest-iloptiquementactif?Justifier.
+
6. A est traité par de l’hydroxyde de potassium K ,HO puis mis en présence d’iodure de méthyle pour donner D (C10H20O).
ReprésenterDainsiquelemécanismedesaformation.Queltyped’activationestutiliséici?
7.AestmisenprésencedechloruredemésyleMsCletdepyridinepourdonnerE.Misenprésenced’hydruredesodiumNaH,E
-1
donne deux composés F et F’ présentant chacun 2 insaturations et une bande infrarouge à 1650 cm . Le composé F est
majoritaire.
a)IdentifierE,FetF’.DonnerlesmécanismesdeformationdeFetF’.Compareràlaquestion4.
b)Queltyped’activationdelafonctionhydroxyleestutiliséici?
APPROCHEDOCUMENTAIRE:DIFFERENTSMODESDEPROTECTIONDESALCOOLS
Danscesdeuxsynthèsesmulti-étapes,identifierlesétapesdeprotectionetdéprotectiondegroupeshydroxyle.Justifierla
nécessitédecesprotections.Calculerlerendementdelasynthèsedudocument1etcommenter.
Document1:ExtraitdelasynthèsetotaledelagilvocarcineparSuzuki(1992)
Ph
OH
O
O
1. CH3OCH2Cl, Et3N
(r = 100%)
O
O
2. NaOH aq.
(r = 100%)
HO
O
OH
APTS, EtOH
I
O
O
O
O
I
O
O
BuLi, I2
(r = 90%)
(r = 90%)
O
APTS
(r = 95%)
O
O
O
NaH,
PhCH2Br (r = 98%)
O
O
Ph
HCl 4M (aq.)
MeOH
I
Ph
I
(r = 97%)
O
HO
O
Document2:ExtraitdelasynthèsetotaledelarapamycineparNicolaou(1993)
NaH
PhCH2Br
O
OMe
APTS (cat.)
MeOH
O
(r = 95%)
(r = 90%)
OH
OBn
OH
OBn
t-Bu
O
pyridine
O
S
Si
CF 3
O
CrO3
pyridine
OMe
(r = 92%)
O
OMe
t-Bu
H2, Pd/C
Si
OH
O
Si
OMe
t-Bu
Si
O
OBn
OMe
O
t-Bu
(r = 89% sur 2 Ètapes)
HF aqueux
OH
(r = 95%)
O