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. TDChapitre17:Activationdefonction:lesalcools PCSI 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 TDChapitre17:Activationdefonction:lesalcools PCSI 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 PCSI 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