Université Louis Pasteur - Strasbourg I

Université Louis Pasteur - Strasbourg I
Session de février 2002
Année 2001-2002
UE Optionnelle des Maîtrises « Chimie Organique »
Examen de Chimie Organique
(Epreuve sur le cours du professeur Jean-François Nicoud - durée : 1h30)
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Exercice I
On considère la synthèse de la (R)-(+)-patulolide, lactone macrocyclique à propriété
antibiotique, à partir du 6-bromohexanal, selon le schéma suivant :
Br
C
H
1) Mg/THF/ 60°C
CH3
2)
O
H
Ph3P
3) NH4Cl
C
O
HS
SH
Et2O.BF3 , 0°C, 24h
B (C12H24OS2)
(70%)
1) protection de l'alcool
2) BuLi, -40°C, 2h
3) DMF, -78°C, 20mn
4) déprotection de l'alcool
C O
xylène, ∆, 1h
A (C9H17BrS2) (75%)
D (non isolé)
C (C13H24O2S2)
(70%)
E (C15H24O2S2) (40%)
O
?
(R)-(+)-patulolide
O
O
(75%)
Le 6-bromohexanal est traité avec du propane-1,3-dithiol en présence d’acide de Lewis pour
donner A (C9H17BrS2). On prépare le réactif de Grignard de A, qu’on fait réagir avec le (R)1,2-époxypropane pour conduire, après hydrolyse par NH4Cl aqueux, à l’alcool B noté R-OH.
B est protégé en R-OGP, puis traité par BuLi à froid. On fait réagir le lithien obtenu avec du
DMF à froid, puis on déprotège l’alcool pour obtenir le composé C (C13H24O2S2), qui n’est
autre que B auquel on a greffé une fonction aldéhyde (on rappelle la réaction de formylation
d’un lithien par le DMF : R-Li + DMF → R-CHO). On fait réagir ensuite C avec le cétèneylure de phosphore Ph3P=C=C=O. Cela conduit à un ester-ylure D par addition de l’alcool sur
la double liaison C=C du cétène (Ph3P=C=C=O + R-OH → Ph3P=CH−COOR). D n’est pas
isolé mais transformé aussitôt en macrocycle E (C15H24O2S2), puis en composé cherché (R)(+)-patulolide.
Questions :
a) Quelle est la structure de A ?
b) Expliquer la formation de l’alcool B. Dessiner sa structure en précisant sa stéréochimie.
c) Expliquer la réaction de formylation de R-OGP. Donner la structure de C.
d) Donner la structure de D.
e) Par quelle réaction obtient-on le macrocycle E ? Donner un mécanisme. Justifier la
formation d’une double liaison E.
f) Donner des conditions de réactions pour passer de E à la (R)-(+)-patulolide dans la
dernière étape.
Exercice II
On a préparé des molécules mésogènes (c’est à dire donnant des cristaux liquides) comportant
des motifs aryléthynyles divers. La synthèse de l’une d’entre elles (CL) est schématisée cidessous :
Br
1
i
SiMe3
N
N
2
ii
H
N
3
iii
3 + 4
N
CL
Décrire chacune des réactions i, ii et iii conduisant à CL en précisant les réactifs et catalyseurs
utilisés, et en identifiant le composé 4; donner à chaque fois les conditions de réactions et le
type ou le nom de la réaction (les mécanismes détaillés ne sont pas demandés).
Exercice III
a) En 1976, Stork a décrit la première synthèse totale d’une prostaglandine naturelle à partir
d’un sucre simple, le L-érythrose ou (2S,3S)-(+)-érythrose. Pour débuter la synthèse ce sucre
est transformé en trois étapes en un mélange de deux alcools allyliques épimères A, qu’on
écrira de façon simplifiée selon le schéma encadré ci-dessous :
OH
OCO2CH3
HOH2C CHOH CHOH CHO
H
H
3 étapes
O
O
OH
A
A =
R
Quels sont les constituants du mélange A ? Les dessiner en suivant la notation simplifiée
encadrée.
b) Les alcools R-OH, traités par catalyse acide avec du triméthylorthoacétate CH3C(OCH3)3
conduisent à un cétène-acétal suivant la réaction ci-dessous :
R OH
+
CH3
OCH3
C OCH3
OCH3
H
RO
C
CH2
CH3O
On applique cette réaction au mélange A, qui est chauffé à 140°C durant 3 heures en présence
d’un excès de triméthylorthoacétate et de 0,1 équivalent d’acide propanoïque. Par distillation
sous vide on ne récupère pas le mélange de cétène-acétals, mais un produit de réarrangement
thermique B unique (R*−C6H9O2), avec 83 % de rendement.
Quel est le type de réarrangement effectué ? En déduire la structure du produit B . Le
dessiner en précisant sa stéréochimie. Montrer, avec l’aide de dessins des états de transition
admis pour ce type de réarrangement, que les constituants du mélange A conduisent bien au
même produit B.