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AgrégationChimie

MO n°5 : Synthèses organiques à l'aide de carbanions

Introduction

Définition d’un carbanion (base conjuguée d’un CH); nécessité d’avoir un groupe électroattracteur pour les stabiliser. Réactivité particulière (UMPOLUNG), nucléophilie, basicité, conditions expérimentales particulières (aprotique) Création liaisons C-C

Plan

  1. Organométalliques
    1. Addition RMgX sur cétone α,β-insaturé :
      Synthèse du Matsutaké
      Lancement,Indice de réfraction
      JCE 1986, p 92
    2. Application industrielle :
      Polymérisation anionique du styrène
      Filtration,CCM
      JD n°40
  2. Enolates
    Réaction de Claisen Schmidt : obtention d'une chalcone
    Lancement,Filtration,CCM,Point de fusion
    JD n°90
  3. Carbanions stabilisés par un hétéroatome en α
    Réaction de Wittig-Horner Wadsworth-Emmons
    Lancement,Filtration
    Blanchard p 375, Dupont Durst p 478

Conclusion

Outil puissant de synthèse (squelette carboné via C-C simples ou doubles) Autre hétéroatome : Soufre ! Umpolung avec thioacétal (sur aldéhyde + BuLi) + Ylures de soufre. Autre utilisation : Fmoc : déprotonation basique (morpholine, E1cb) car carbanion stabilisé par aromaticité, ce qui rend ce groupement protecteur d’amines orthogonal notamment à Boc ou Cbz.


Synthèse du Matsutaké
JCE 1986, p 92

Modifications : Diviser les quantités par 3 au moins.
Commentaires : La proportion de démarrages présentés qui marchent est pas extra élevé, mettre toutes les chances de son côté : tenter le coup du cristal de diiode ou de chauffer. On peut montrer l'ajout d'acroléine.
Ajouter HCl jusque tous les sels soient dissous (donc 1 peu plus que dans la publi)
Lavage : NaCl saturé
Si on fait pas le dosage, on calcule la quantité d’acroléine théorique a introduire (0,95éq : en défaut car lacrymogène)
Garder un bain de glace ?
Ajouter un peu plus de réactif pour lancer.
Dosage du magnésien décrit dans le Fuxa p49.
Prévoir de l'eau pour calmer le montage.
Dibromoéthane (toxique) active le magnésium et forme MgBr2 et on forme de l'éthène. On peut décaper le magésium.
Dire que éther anhydre peut être manipulé à l'air libre même si anhydre car pas le temps de s'hydrater.
Si on arrête l'ajout sécuriser le montage. (eau froide, arrêt de l'ajout).
Penser à mettre un montage à l'étuve pour faire la manipulation en double.
Dire que la charge lié à la polarisation de la liaison.

Ether/magnésien, couple acide base de Lewis.
Régiosélectivité pour l'addition, expérimentalement, addition 1,2.
Questions : Quelles sont les précautions à prendre ?
Il faut se placer en milieu anhydre.
Quel est l'ordre de grandeur du pKa d'un magnésien ?
Il est de l'ordre de 30-35.
Comment fait-on pour avoir de l'éther anhydre ?
On utilise un tamis moléculaire.
Pourquoi ne chauffe-t-on pas ?
Quel est le nom de l'homocouplage ? C'est le couplage de Wurst.
Pourquoi peut-on utiliser un cristal d'iode ?
L'iode est plus petit que bromopentane. Il forme MgI2 et ensuite décape la couche d'oxyde en la décollant. Il peut également y avoir un échange halogène/halogène (moins probable que l'oxydation).

Que se passe-t-il s'il y a trop de I2 ? Est-ce un oxydant ou un réducteur ?
C'est un oxydant réduit en iodure. Le diiode oxyde le magnésium.
Quel est l'intérêt d'utiliser du THF plutôt que de l'éther ?
La température d'ébullition du THF est plus élevée. Le THF est également un meilleur complexant car le doublet est plus accessible.
Comment activer la réaction?
L'enthalpie de réaction est liée à quoi ?
Elle est liée au caractère réducteur du Magnésium.
Est-ce qu'un organomagnésien est stable ?
Il s'oxyde avec l'oxygène, il faut le stocker à basse température.
Comment évolue la stabilité avec l'halogène ?
Quel est l'intérêt de former un organomagnésien ? C'est l'effet Umpolung. On forme un carbone nucléophile.
Pourquoi fait-on de petits ajouts au début ?
La réaction est exothermique mais il y a tout de même une barrière d'activation.
À quoi correspond l'apparition du précipité blanc
On forme MgBr2.
Pourquoi l'acroléine est-elle introduite en défaut ?
Quelle réaction parasite peut avoir lieu lors de l'ajout ?
Il peut y avoir déshydratation.
(chauffage, milieu basique puis acide)

Quel est le pH après les lavages ?
Comment faire une addition 1,4 ? On peut utiliser un cuprate.
Les magnésiens font-ils toujours des addition 1,4 ?
Non, var ici on a que de l'addition 1,2, sur cétone αβ-insaturée. Avec un carbonyle moins électrophile, la réaction serait moins sélective.
Quelle est l'incertitude sue la mesure faite avec le réfractomètre ?
C'est le 4ième chiffre qui est incertain.
À quel type de molécule appartient l'acroléine ?
C'est une α-énone.
Produit orga dans la phase aqueuse ? Extraction.
Pourquoi n'utilise-t-on pas un excès de sulfate de calcium ?
Le séchage est-il instantané ?
Comment purifier le produit obtenu ?

Réaction de Claisen Schmidt : obtention d'une chalcone
JD n°90

Commentaires : Recristallisation obligatoire.
Impureté soluble car très peu donc on reste en dessous de la solubilité. Dire que pour les impuretés non soluble à chaud on filtre à chaud.
Questions : Quel est le pKa du réactif ?
Il n'y a pas de proton en α de l'autre cétone.
Quel est le principe de la recristallisation ?
Que se passe-t-il s'il y trop ou trop peu de solvant ?
Pourquoi effectue-t-on une filtration à froid ?
Comment peut-on juger de la pureté du produit sur l'aspect des cristaux ?
Comment sait-on si on va avoir des aiguilles ou des macrocristaux ?
Que se passe-t-il si on laisse le barreau aimanté dans la solution ?
Que se passe-t-il si on lave indéfiniment avec de l'éthanol ?
Quel est le principe du banc Köfler ? En général, le point de fusion observé est-il plus élevé ou plus faible que celui attendu ?
Pourquoi y'a t-il un tel écart de température de point de fusion ?
Quel est le lien avec la pureté du produit ?

Réaction de Wittig-Horner Wadsworth-Emmons
Blanchard p 375, Dupont Durst p 478

Modifications : Utiliser tBuOK.
Diviser les quantités par deux.
Commentaires : En RMN Jtrans > Jcis
Le phosphonate a un pKa de 10-20.
Lancement : vire au jaune (deprotone phosphonate : conjugué) puis vire au noir (précipité rouge brique apparait : ça réagit !, c'est le phoshonium qu'on vire avec l'eau)
Lavages :
-eau : vire excès base, + phosphonate, +DMF ; MeOH : vire cinnamaldehyde
-Tfus différente car dans Z, coudé : diminue cohésion solide et donc abaisse Tfus (vérifier les valeurs de Tfus)

Questions : Qu'est-ce qui fait la coloration rouge ?
Quel est le pKa des différentes espèces ?
Que se passe-t-il lors de l'ajout du phosphonate ?
Il y a un changement de couleur : l'espèce déprotonée est probablement colorée.
Quel est le nom de l'espèce anionique ?
C'est un ylure
Comment déterminer la stéréochimie du produit obtenu ?
On peut faire une IR et point de fusion en comparaison avec le EE.
Quelle est la température de fusion du ZZ ?
Comment peut-on éliminer le ter-butanol ?
Comment choisit-on l'étalon ?
Comment fait-on le phosphonate ?
Avec une réaction d'Arbusov.
Quel est le nom de P(OEt)3 ?

Bibliographie

Carey T1 Chap.7 (notamment tous les pKa)

Commentaires

Bien connaître tous les pKa! pour connaître conditions de déprotonation
I-1) Sélectivité 1,4 : cuprates!
III-) Autre stéréochimie : Wittig ; Ylures de soufre Go to top
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