Le point sur le programme

Conversion de groupes caractéristiques par oxydoréduction.

Action des organomagnésiens sur les époxydes et les esters

Conversion par oxydoréduction Epoxydation directe par un peroxyacide, réactivité comparée des alcènes. Ouverture des époxydes en milieu basique, mécanisme, élaboration de diols anti. De l’acide ou de l’ester à l’aldéhyde ou à l’alcool primaire ; mécanisme schématique de la réduction des esters. Utilisation des organomagnésiens en synthèse. Synthèse des alcools par action des organomagnésiens sur les époxydes et les esters : bilan, mécanisme schématique.

Justifier l’utilisation d’une base comme l’hydrogénocarbonate de sodium dans l’élaboration de l’époxyde. Justifier la régiosélectivité et la stéréosélectivité de l’ouverture nucléophile d’un époxyde, en l’absence d’activation par un acide de Lewis ou de Bronsted. Interpréter la réduction d’un ester en alcool primaire en assimilant le réactif à un ion hydrure nucléophile. Identifier le produit de réduction d’un ester par un hydrure complexe à l’aide de données fournies (chimiques et/ou spectroscopiques) Reconnaitre ou proposer dans une stratégie de synthèse la conversion entre un ester et un aldéhyde ou un alcool primaire. Proposer une synthèse magnésienne d’un alcool.

1. Rappels

1.1. Comment montrer qu’une conversion est une oxydation ou réduction, le « niveau d’oxydation »

Exemples sans modification du squelette:

· alcène en alcane : réduction

· alcène en alcool : rien

· alcène en diol vicinal : oxydation

· alcool en aldéhyde ou cétone : oxydation

· alcyne en cétone : rien

· aldéhyde en acide carboxylique : oxydation

· alcyne en acide carboxylique : oxydation

Cas des dérivés d’acides : même méthode, mais le squelette est discontinu, un peu plus délicat si on veut savoir quel côté a subi une réduction ou oxydation

Conclusion : les NIVEAUX d’oxydation

Avec coupure du squelette : encore même méthode

· Lemieux-Johnson

· combustion

1.2. Conversions déjà vues

· Alcool en aldéhyde ou cétone et l’inverse, oxydation « douce » des alcools primaires en aldéhydes, différentes méthodes

· Alcool en acide carboxylique

· Alcène en diol vicinal (syn-dihydroxylation)

· Diol vicinal en composés carbonylés (coupure oxydante)

· Hydrogénation des alcènes et des alcynes

· … ?

2. Epoxydation d’un alcène, ouverture d’époxyde

· Epoxyde : définition

· Déjà vu : SN intramoléculaire sur un ester sulfonique

2.1. Epoxydation d’un alcène par un peracide

· Peracide ou peroxyacide :

Liaison « peroxy » O-O

Acidité faible (la BC n’est pas stabilisée par mésomérie)

Electrophilie sur le O parce que l’ion carboxylate est nucléofuge

Exemples acide trifluroperacétique, MCPBA sec

· Bilan, intérêt d’un milieu basique (et base non nucléophile)

· Stéréochimie de l’alcène conservée : mécanisme concerté

· Régiosélectivité : les C=C les plus substituées sont les plus réactives confirme le caractère électrophile du peracide

· Mécanisme : doc concerté et met en jeu une attaque nucléophile de l’alcène vers le O électrophile.

2.2. Ouverture en milieu basique

· Bilan : HO^- catalyseur

· Mécanisme : SN2 puis acide-base

· Régiosélectivité : attaque du côté le plus dégagé (SN2 sensible à l’encombrement)

· Stéréochimie : attaque dorsale (SN2)

· Résultat de la suite époxydation – ouverture basique : anti-dihydroxylation

· Rappel (encore !) : comment faire une syn-dihydroxylation ?

3. Réduction des acides carboxyliques et des esters

3.1. Réduction des esters par les hydrures mixtes

· Quel hydrure doc : selon la « force » de l’hydrure, on obtient 2 alcools ou un alcool et un aldéhyde. Effet de l’atome central et des autres groupes (volume, effets électroniques)

· Rappel hydrures simples (utilisés comme bases), hydrures mixtes (plutôt nucléophiles), dualité basicité/nucléophilie, exemples…

· Quel solvant : NaBH₄ : éthanol ou éthanol aqueux, LiAlH₄ éther ou THF anhydre, ou même hydrocarbure

· Résultat 

Mécanisme avec LiAlH₄: addition-élimination donne 2 alcools

Cas du DIBAlH : http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/esters.htm

solvant apolaire à froid (toluène, -60°C) à aldéhyde et alcool

solvant polaire (THF) à température ambiante à 2 alcools

Rq : si on veut l’aldéhyde, on peut utiliser la 2^ème méthode et réoxyder l’alcool en aldéhyde

3.2. Réduction des acides carboxyliques

· Problème : électrophiles mais surtout acides et hydrures basiques : réaction acide-base

· Une solution, résultat : sacrifier un équivalent d’hydrure puis réduire le carboxylate (mais c’est difficile, le carboxylate est peu électrophile, il faut un hydrure « fort »)

· Une meilleure solution : passer par un ester

4. réaction des organomagnésiens sur les époxydes

4.1. Mécanisme

4.2. Régiosélectivité et stéréochimie, analogie avec ouverture basique.

4.3. En synthèse… de RX à

RCOOH, RCOOR’

RCH₂OH, RCHO

RCH₂CH₂OH

…

ROH

5. réaction des organomagnésiens sur les esters

Résultat : Sur RCOOR’

Deux alcools :

o l’un est R’OH

o l’autre porte 2 fois le R du magnésien. Il est généralement tertiaire, [sauf si l’ester est un méthanoate]. Comme chaque fois qu’on obtient un alcool tertiaire, attention à l’élimination au moment de l’hydrolyse acide.

Mécanisme :

Le même qu’avec les hydrures mixtes : addition-élimination suivie d’une deuxième addition sur la cétone {ou l’aldéhyde] obtenu