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Carbonyles

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Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
13. Groupes protecteurs en chimie organique (suite)
13.2. Protection des diols
Un diol peut servir de groupe protecteur d'un carbonyle (paragraphe 12.1.)
et donc, à l'inverse, un dérivé carbonylé peut servir de groupe protecteur
d'un diol (diol-1,2 ou diol-1,3). C'est dans les deux cas, la réaction
d'acétalisation qui est utilisée. La seule différence est qu'ici c'est le diol
qui est considéré comme le substrat (dans 12.1., c'était le dérivé carbonyle).
protection
O
HO
OH
H 3C
H 3C
CH3
O
CH3
O
H + (cat.)
H 2O, H + (cat.)
déprotection
protection
O
OH
OH
O
H 3C
CH3
H + (cat.)
H 2O, H + (cat.)
déprotection
carbonyles-61 2016-01-12 18:14
H 3C
CH3
O
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
13. Groupes protecteurs en chimie organique (suite)
13.3. Protection des alcools
Dans certains cas, il faut protéger les alcools car ils peuvent être
incompatibles avec d'autres réactifs. Cette incompatibilité est due
à l'acidité de l'alcool (H acide) et à la nucléophilie de l'alcool (paires
libres sur l'oxygène).
☞ problèmes d'incompatibilité
- acidité
en présence d'une base
- nucléophilie ☞
problèmes d'incompatibilité
en présence d'un électrophile
Pour ces 2 raisons, il faut souvent protéger les alcools.
Principe
R
O
H
protection
R
transformation
souhaitée
mais infaisable
de manière directe
R'
O
GP
réactions au niveau
de R (R->R')
O
H
R'
O
GP
déprotection
(ou "clivage")
GP = groupe protecteur
N.B. Pour que le processus ait un sens, il faut pouvoir protéger et
pouvoir déprotéger par la suite ! (choix judicieux du GP !)
carbonyles-62 2016-01-12 18:13
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
13.3. Protection des alcools (suite)
☞ Protection des alcools
en acétals
en éthers benzyliques
en éthers silylés
!
en acétals
THP
(tétrahydropyrane)
protection
R
H
O
O
H + (cat.)
R
O
O
H 2O, H + (cat.)
déprotection
Mécanisme :
carbonyles-63 2016-01-12 18:13
Compatible :
- organométalliques
- oxydations
- réductions
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
13.3. Protection des alcools (suite)
☞ Protection des alcools (suite)
!
en éthers benzyliques
R
protection
1) NaH
H
R
2)
Cl
O
O
H 2, Pd (catalytique)
déprotection
Compatible :
- organométalliques
- oxydations
- réductions
H
R
H2
O
Pd (cat.)
R
H
O
= déprotection par hydrogénolyse
carbonyles-64 2016-01-12 18:19
+
H
H
Chimie organique II
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CHM-2000
13.3. Protection des alcools (suite)
☞ Protection des alcools (suite)
!
en éthers silylés
Compatible :
- organométalliques
- oxydations
- réductions
protection
R1
R2
Cl
R1
R2
R3
H
R
Si
O
R
+ B
Si
O
B
H
Cl
R3
F
déprotection
protection
R1
R1
R
H
O
R2
R1
R2
R
Si
Cl
Si
R
R3
O
R3
R2
Si
R3
O
B
H
+ B
H
Cl
déprotection
R1
R2
R
F
Si
O
R3
O
R1
R2
Si
H
R
R
H
O
F
R3
(mécanismes simplifiés)
carbonyles-65 2016-01-12 18:19
Chimie organique II
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CHM-2000
13.4. Intervention de groupes protecteurs dans la synthèse de
produits naturels
☞ Exemple : dans la synthèse de la vitamine C
OH
HO
O
H
OH
HO
HO
H HO
H
O
H
O
H
H +, 2
HO
O
O
OH
H
OH
CH2OH
O
O
O
H
sorbose
H
O
OH
H
via :
OH
HO
CH2OH
OH
H
- d'abord formation de l'hémiacétal cyclique (intramoléculaire)
- puis formation de 2 acétals (intermoléculaire)
H
H
O
H
O
O
CH2OH
O
O
O
H
carbonyles-66 2016-01-12 18:18
O
H
O
KMnO 4
O
CO2H
O
H
Chimie organique II
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14. Utilisations synthétiques des thioacétals cycliques
Les thioacétals cycliques sont acides.
métallation
n-BuLi
S
S
S
- n-BuH
S
!
H
H
H
pKa = 31
Li
Corey, Prix Nobel 1990
(Seebach, Corey, 1975)
alkylation
RX
S
S
H
- LiX
S
Li
H
S
R
Conséquence
O
HS(CH 2)3SH
R1
H
H+
S
S
R1
H
n-BuLi
S
- n-BuH
R1
!
O
R1
carbonyles-67 2016-01-12 18:18
Hg +2
R2
S
S
R1
Li
R 2X
S
R2
Chimie organique II
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CHM-2000
Globalement, la transformation suivante a été réalisée :
O
O
R1
R1
H
R2
... transformation qui n'est pas possible en 1 seule étape !
(le proton de l'aldéhyde n'est pas acide !)
C'est comme si on avait fait l'anion acyle hypothétique.
Le thioacétal cyclique est un équivalent d'anion acyle (ou anion acyle
masqué).
O
S
R1
R1
S
H
anion
acyle
☞
Problème
O
HS(CH 2)3SH
n-C5H11
H
B
carbonyles-68 2016-01-12 18:18
HCl
HgO, BF 3
A
C
1) n-BuLi, THF
2) n-C5H11Br
B
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CHM-2000
15. Transformations biochimiques faisant intervenir des imines
CH2NH 2
HOH 2C
O
OH
R
OH
+
N
O
CH3
céto-acide (acide 2-oxocarboxylique)
pyridoxamine
CO2H
CO2H
N
CH2N
HC
OH CH2R
HOH 2C
N
HOH 2C
CH2R
OH
CH3
N
CH3
hydrolyse
CHO
NH 2
R
OH
O
acide aminé
carbonyles-69 2016-01-12 18:18
HOH 2C
OH
+
N
pyridoxal
CH3
Chimie organique II
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✎
CHM-2000
Rappel mécanistique : réaction d'ozonolyse
R1
R3
R1
1) O3
R4
+
O
2) réducteur
R2
R3
O
R2
!
R4
réducteur = Zn/CH3CO2H ou S(CH 3)2
ozonide initial
O
O
O
R1
O
O
O
R3
R1
R2
R4
O
O
R3
R2
O
R1
R3
R2
R4
R4
S
S
O
R3
O
R1
O
O
R4
R2
O
O
R1
R1
O
R4
R2
ozonide secondaire
carbonyles-70 2016-01-12 18:17
O
R3
R2
R3
O
R4
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
✎
CHM-2000
Rappel mécanistique : réaction d'ozonolyse
Le mécanisme doit être écrit comme ceci (flèche qui arrive sur l'oxygène
O +) :
O
O
O
O
R3
R3
R1
R1
O
R4
O
R2
R4
R2
au lieu de ceci qui n'est pas correct :
O
O
O
O
R3
R1
R1
O
R2
carbonyles-71 2016-01-12 18:17
R4
R2
R3
O
R4
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
✎
CHM-2000
Rappel mécanistique : réaction d'ozonolyse
Dans certains cas, la seconde étape est un traitement oxydant :
R1
H
R1
1) O3
O
2) oxydant
R2
R3
!
OH
R2
oxydant = H 2O2
Le mécanisme ne sera pas détaillé dans ce cours.
carbonyles-72 2016-01-12 18:17
+
O
R3
Chimie organique II
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CHM-2000
☞ Problèmes récapitulatifs
1. Écrivez les structures des produits A, B, C, D et E ainsi que les
mécanismes complets.
EtO
OEt
HCl dilué aqueux
B
H 2SO 4 concentré
A
1) BuMgBr
1) O3
C
B
2) H 3O+
D
2) H 2O2
D
1) NH 2NH 2
E = C9H19 CO2H
2) KOH
2. Le composé suivant subit une dimérisation qui le convertit en 4
diastéréoisomères. Écrivez les réactions impliquées ainsi que les
structures des 4 diastéréoisomères obtenus.
H
O
OH
OCH2Ph
carbonyles-73 2016-01-12 18:17
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
Solution au problème récapitulatif 1.
EtO
O
OEt
1) BuMgBr
HCl dilué aqueux
2) H 3O+
n-Bu
OH
H 2SO 4 concentré
= n-Bu
n-Bu
1) O3
2) H 2O2
carbonyles-74 2016-01-12 18:16
O
n-Bu
O
OH
1) NH 2NH 2
2) KOH
O
OH
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
Solution au problème récapitulatif 1.
Mécanismes
EtO
O
OEt
Bu
MgBr
HCl dilué aqueux
addition d'un réactif
de Grignard
hydrolyse d'un acétal
en milieu acide aqueux
Bu
O
H
MgBr
H
Bu
OH
O
H
protonation d'un alcoolate
H 2SO 4 H
H
Bu
Bu
H
O
H
H
H
déshydratation d'un alcool
carbonyles-75 2016-01-12 18:16
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
Solution au problème récapitulatif 1.
Mécanismes (suite)
Bu
Bu
H
O
1) O3
O
OH
2) KOH
2) H 2O2
ozonolyse
suivie d'un
traitement oxydant
Bu
1) NH 2NH 2
Wolff-Kishner
O
OH
3. Le δ-hydroxyvaléraldéhyde peut se cycliser. Écrivez le produit de
cyclisation en dessinant tous les énantiomères et diastéréoisomères.
O
HO
H
4. Écrivez le produit de la réaction suivante.
OH
HO
O
HO
+
OH
OH
carbonyles-76 2016-01-12 18:16
2 EtSH
HCl cc
?
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
5. Certains aldéhydes (l'acétaldéhyde est représenté ici) ont été convertis
en imidazolines selon la réaction suivante. Le produit est un analogue
azoté d'un acétal. Écrivez le mécanisme détaillé de cette réaction.
O
+
H 3C
C6H 5
H
N
H
N
H
C6H 5
H+
C6H 5
- H 2O
N
CH3
N
H
C6H 5
6. Donnez le produit de la réaction suivante et son mécanisme détaillé.
OH
O
H+
?
OH
7. Donnez le produit de la réaction suivante et son mécanisme détaillé.
O
OMe
+
carbonyles-77 2016-01-12 18:16
NH 2
N
H+
?
© Thierry Ollevier
Chimie organique II
☞
Problème 16.5 (S)
(révision)
☞
Problème 16.6 (S)
(révision)
☞
Problème 16.9 (S)
☞
Problème 16.10 (S)
☞
Problème 16.11 (S)
☞
Problème 16.14 (S)
☞
Problème 16.15 (S)
☞
Problème 16.45 (S)
☞
Problème 16.46 (S)
☞
Problème 16.49 (S)
Solutions des problèmes : voir CD-ROM
carbonyles-78 2016-01-12 18:15
CHM-2000
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
Solution aux problèmes récapitulatifs
2.
OCH2Ph
H
O
O OH
H
dimérisation
OH
O
OCH2Ph
OCH2Ph
OH
2 diast.
OCH2Ph
HO
O
4 diast. possibles
O
OH
OCH2Ph
OCH2Ph
HO
HO
O
O
OCH2Ph
OH
O
O
OCH2Ph
OCH2Ph
OCH2Ph
HO
carbonyles-79 2016-01-12 18:14
OCH2Ph
HO
O
O
OCH2Ph
OH
OH
O
O
OCH2Ph
OH
2 des 4 diast.
sont identiques
Chimie organique II
© Thierry Ollevier
CHM-2000
O
3.
HO
O
OH
H
22% équatorial
78 % axial
OH
S
OH
O
O
S
A
B
plan miroir
plan miroir
OH
O
O
R
OH
R
C
D
Pour des raisons électroniques (non vues ici), l'hydroxyle axial est
favorisé par rapport à l'équatorial (rapport 78/22).
A et B sont des conformères. C et D sont des conformères.
A et C sont des énantiomères. B et D sont des énantiomères.
Il n'y a pas de diastéréoisomères.
Les structures A, B, C et D sont donc présentes dans un rapport
39/11/39/11.
Pour les exercices 4, 5, 6 et 7, les mécanismes des réactions ne sont
pas indiqués de manière détaillée ci-dessous. Seules les étapes clés sont
présentées. Le mécanisme complet et détaillé est néanmoins à connaître.
carbonyles-80 2016-01-12 18:14
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