Les dérivés halogénés
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CHIMIE ORGANIQUE FICHES DE REVISIONS SPECIALITE PHARMACIE CCM LYON EST Chapitre A : Dérivés halogénés Chapitre A : Les dérivés halogénés I. Substitution nucléophile Elle est possible grâce au caractère électrophile du Carbone halogéné. Polarisation Polarisabilité SN1 SN2 Carbone δ+ Halogène δ- + l’halogène est électronégatif + la polarisation est forte C-F > C-Cl > C-Br > C- I Déformation du nuage électronique à l’approche d’un champ électrique + X est gros + C-X est polarisable C- I > C-Br > C-Cl > C-F Passage par un carbocation Dérivés TERTIAIRES et STABILISES PAR MESOMERIE Mécanisme concerté (1 temps) Dérivés PRIMAIRES et SECONDAIRES INVERSION DE WALDEN Dérivé halogéné R-X Réactif Produit + carbanion + carboxylate + amine I ou II + amine III + alcoolate + K-CN Alkylation Ester Amine II ou III Ammonium IV Ether Nitrile 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre A : Dérivés halogénés II. Elimination nucléophile Elle est due au caractère électroattracteur de l’halogène et conduit à la formation d’une double liaison. Passage par un carbocation E1 Dérivés TERTIAIRES et STABILISES PAR MESOMERIE Mécanisme concerté (1 temps) Que si H et X sont en anti E2 E1 et E2 en présence de KOH suivent la règle de Zaïtsev L’élimination majoritaire est celle qui conduit à la double liaison la plus substituée 2 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre B : Alcènes Chapitre B : Alcènes Ce sont des hydrocarbures insaturés, avec une double liaison, de formule brute CnH2n A température ambiante, de C2 à C4 ce sont des gaz et de C4 à C19 ce sont des liquides. Ils possèdent un caractère électrophile, grâce à la double liaison. Polarisation Effet électrodonneur des alkyles Mésomérie FORMATION D’ALCOOLS PAR HYDRATATION EN MILIEU ACIDE Alcène + H2O + H+ Réaction Alcool Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Fixation majoritaire du H+ sur le carbone le plus hydrogéné de la double liaison (Règle de Markovnikov) donc fixation du OH sur le carbone le plus substitué de la double liaison régioisomère majoritaire 50% (RS/SR) et 50% (RR/SS) 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre B : Alcènes ADDITION D’ACIDES HALOGENES H-X Réaction Alcène + HBr / HCl Dérivé halogéné Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Fixation majoritaire du H+ sur le carbone le moins hydrogéné de la double donc fixation du X sur le carbone le plus substitué de la double liaison régioisomère majoritaire 50% (RS/SR) et 50% (RR/SS) OXYDATION : FORMATION DE DIOLS PAR KMNO4 DILUE DANS L’EAU Réaction Alcène + KMnO4 dilué Alcanediol Schéma réactionnel Fixation des deux oxygènes se fait du même côtés de la DL (en syn), à égalité de chances Absent Régiochimie Stéréochimie OXYDATION : OZONOLYSE Réaction Alcène + O3 + hydrolyse Aldéhyde/Cétone/Acide carboxylique Schéma réactionnel O3 oxydant fort Ozonolyse Ajout d’un réducteur doux : Zn/CH3COOH Formation aldéhyde Ajout d’un oxydant : H2O2 Formation Acide Carboxylique Stéréo/Régiochimie Absent 2 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre B : Alcènes REDUCTION PAR HYDROGENATION CATALYTIQUE Réaction Alcène + H2 + Ni Raney ou Pd/C Alcane Schéma réactionnel Régiochimie Absent Stéréochimie Les 2H sont en cis/syn même plan de la liaison 3 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre C : Alcynes Chapitre C : Alcynes Ethyne / Acétylène Gaz Alcynes monosubstitués/terminaux Liquide ou solide Alcynes disubstitués/internes Liquide ou solide Propriétés de la triple liaison Hybridation sp Liaison C-C plus courte que chez les alcènes ou les alcanes H porté par le carbone est plus acide que chez les alcènes ou les alcanes Les bases fortes capturent l’hydrogène pour donner un carbanion alcynyle HYDRATATION EN MILIEU ACIDE Réaction Alcyne + H2SO4/HgSO4 cat./H2O Composé carbonylé Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Fixation majoritaire de l’H2O sur le carbone substitué de la triple liaison donc le groupement carbonyle C=O est sur le carbone substitué de la triple liaison Régioisomère majoritaire Absent 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre C : Alcynes I. Réductions REDUCTION TOTALE : HYDROGENATION CATALYTIQUE TOTALE Réaction Alcyne + H2 + Ni Raney ou Pd/C Alcane Schéma réactionnel Absent Régio/Stéréochimie REDUCTION PARTIELLE : HYDROGENATION CATALYTIQUE Réaction Alcyne + H2 + Pd Lindlar Schéma réactionnel Alcène Le Pd de Lindlar n’est pas suffisamment fort pour réduire jusqu’à l’alcane Absent Configuration Z Régiochimie Stéréochimie REDUCTION PARTIELLE : PAR LE SODIUM DANS L’AMMONIAC LIQUIDE Réaction Alcyne disubstitué + Na, NH3, -33°C Alcène Schéma réactionnel Non applicable aux alcynes monosubstitués Absent Configuration E Régiochimie Stéréochimie II. Réactivité particulière des alcynes monosubstitués FORMATION DE CARBANIONS ALCYNYLES Réaction Alcyne monosubstitué ou Acétylène + NaNH2 ou R-Li ou RMgX Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Carbanion alcynyle 3 types de bases : Amidure de Sodium NaNH2 Dans l’ammoniac liquide à -33°C Organolithien RLi Dans le THF à -78°C Organomagnésien RMg Dans l’Et2O Absent Absent 2 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre C : Alcynes ALKYLATION DES CARBANIONS ALCYNYLES PAR SN DES DERIVES HALOGENES Schéma réactionnel Réaction applicable qu’avec des halogénures Iaires (RCH2X ou CH3X) Régiochimie Stéréochimie Permet d’obtenir : Alcynes disubstitués à partir des monosubstitués Alcynes monosubstitués à partir de l’acétylène Absent Absent 3 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre D : Préparation et réactivité des alcools Chapitre D : Préparation et réactivité des alcools I. Formation d’alcools par AN sur le carbonyle A PARTIR DES ALDEHYDES ET CETONES Réaction Aldéhyde/cétone + Nu Alcool(s) Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Remarque Absent Si apparition d’un C* 50% (R) et 50% (S) Les nucléophiles concernés peuvent être : Carbanions alcynyles R-C≡COrganolithiens R-Li Organomagnésiens R-MgBr A PARTIR DES CHLORURES D’ACIDE ET DES ESTERS Réaction Chlorure d’acide/Ester + R-Li ou R-Mg Alcool(s) Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie C’est une double AN avec une cétone intermédiaire Absent Absent 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre D : Préparation et réactivité des alcools II. Formation de dérivés halogénés PAR ACTION DES ACIDES HALOHYDRIQUES (SN1 OU SN2) Réaction Alcool + H-X Dérivé halogéné Schéma réactionnel Stéréochimie SN1 (tous les alcools sauf les Iaires) SN2 (tous les alcools Iaires) 1. Passage par un carbocation 2. Addition de l’halogène sur C+ Pas de stéréo/régiochimie Addition de l’halogénure en ANTI par rapport au carbonyle Inversion de Walden sur le C* Libération de H2O 50% (R) + 50% (S) PAR ACTION DES HALOGENURES DE THIONYLE (SN INTERNE) Réaction Alcool + SOX2 Dérivé halogéné Schéma réactionnel Stéréochimie III. 1. Formation d’un halogénosulfite d’alkyle 2. Perte de SO2 par chauffage RETENTION de Walden Conservation de la configuration de départ /!\ NE PAS CONFONDRE AVEC L’INVERSION DE WALDEN ! Formation d’aldéhydes, cétones, acides carboxyliques par oxydation OXYDANT DOUX : CRO3/PYDIRIDNE (REACTIF DE SARETT) Alcool + CrO3, pyridine + CH2Cl2 Réaction Schéma réactionnel Composé carbonylé Alcools Ire Aldéhydes Alcools IIre Cétone OXYDANT FORT : K2CR2O7 / H2SO4 Alcool + K2Cr2O7/H2SO4 Réaction Composé carbonylé Schéma réactionnel Alcools Ire Acides carboxyliques Alcools IIre Cétone 2 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre E : Préparation et réactivité des aldéhydes et cétones Chapitre E : Préparation et réactivité des aldéhydes et cétones I. Réduction FORMATION D’ALCANES (REACTION DE CLEMMENSEN) Réaction Aldéhyde/Cétone + Zn/Hg, HCl Schéma réactionnel Régiochimie Stéréochimie Alcane Absent Absent FORMATION D’ALCOOLS Réaction Aldéhyde/Cétone + 1) LiAlH4 2) H2O, H+ ou Ni Raney, H2 excès Alcool(s) Schéma réactionnel Si R = H (Aldéhyde) Alcool Ire Si R ≠ H (cétone) Alcool IIre Régiochimie Stéréochimie Absent 50% (R) + 50% (S) 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre E : Préparation et réactivité des aldéhydes et cétones Préparations II. FORMATION D’ALDEHYDES PAR REDUCTION DES CHLORURES D’ACIDE Réaction Chlorure d’acide + H2, Pd/C Aldéhyde Schéma réactionnel FORMATION DE CETONES PAR REACTION DES ORGANOMETALLIQUES SUR LES ALCANENITRILES Réaction Alcanenitrile + RLi ou RMgX Cétone Schéma réactionnel III. Réactivité en milieu basique ALKYLATION DES CETONES Réaction Cétone énolisable + 1) R-ONa 2) R’-X Cétone Schéma réactionnel Alkylation d’un Carbone en α du carbonyle des cétones SN1 ou SN2 après ajout du dérivé halogéné R’-X REACTION HALOFORME Réaction Méthylcétone + 1) X2/NaOH excès 2) H2O, HCl Acide carboxylique + haloforme Schéma réactionnel 1. Halogénation de la cétone 2. Formation d’un carboxylate puis neutralisation Etape de traitement acide est nécessaire pour récupérer l’acide carboxylique 2 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre E : Préparation et réactivité des aldéhydes et cétones IV. Réactivité en milieu acide ALKYLATION DES ALDEHYDES Réaction Aldéhyde énolisable + 1) Amine IIre, H+ cat. 2) R’X 3) H2O Aldéhyde Schéma réactionnel 1. 2. 3. 4. Formation d’une énamine Alkylation de l’énamine + formation d’un cation iminium Hydrolyse du cation Libération de l’ammonium et obtention d’un aldéhyde HALOGENATION Réaction Aldéhyde/cétone énolisable + X2, H+ cat Aldéhyde ou cétone Schéma réactionnel Monohalogénation sur le carbone en α du carbonyle 3 Spécialité Pharmacie – Chimie organique Chapitre F : Préparation et réactivité des Ac. Carbox et dérivés Chapitre F : Préparation et réactivité des acides carboxyliques et dérivés FORMATION D’ALCENES PAR PYROLYSE DES ACETATES Réaction Acétate + 400°C Alcène(s) + Acide éthanoïque Schéma réactionnel Règle de Zaïtsev (l’alcène le plus substitué est majoritaire) H et OCH3 doivent être en SYN Régiochimie Stéréochimie FORMATION DE CETOESTERS A PARTIR D’ESTERS (CONDENSATION DE CLAISEN) Réaction Ester énolisable + R-ONa β-cétoester Schéma réactionnel La réaction se fait en présence d’une base forte (RONa), c’est une substitution par A-E FORMATION D’ALCANENITRILES A PARTIR D’AMIDES PRIMAIRES Amide Ire + 250°C Réaction alcanenitrile Schéma réactionnel La déshydratation suite au chauffage intense entraîne la formation d’alcanenitrile FORMATION D’AMINES PRIMAIRES PAR REDUCTION DES ALCANES NITRILES Réaction Alcanenitrile + 1)LiAlH4 2) H2O, H+ ou Ni Raney, H2 excès amine Iaire Schéma réactionnel Avec le Nickel de Raney : Hydrogénation catalytique OU Avec l’hydrure de Li-Al puis hydrolyse en milieu acide 1 Spécialité Pharmacie – Chimie organique
