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11/09/2019
VI- Chimie organique
VI.1 : Mécanisme d’addition nucléophile suivie d’une élimination
Chapitre IV.1.2 :
Préparation des dérivés d’acides
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Problématique
Comment préparer efficacement
les dérivés d’acides,
en particulier les esters et les amides,
à partir des acides carboxyliques ?
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Acides carboxyliques Groupes dérivés
→
• Difficulté :
Nécessité d’activer l’électrophilie de l’acide carboxylique
• Deux manières de le faire : o In situ : travail en milieu acide o Ex-situ : transformation préalable en chlorure d’acyle ou
anhydride d’acide
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Plan du cours
• Préparation des chlorures d’acyle
• Préparation des nitriles
• Préparation des esters :
o Activation in situ o Activation ex situ o Analyse de synthèses organiques
• Préparation des amides :
o Activation in situ o Activation ex situ o Analyse de synthèses organiques
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1. Préparation des chlorures d’acyle
• Préparation des chlorures d’acyle :
o Chlorure de thionyle SOCl2 o Equation de réaction o Intérêt de la méthode
• Remarque : Préparation des anhydrides d’acide.
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2. Préparation des nitriles
• Ion cyanure :
o Schéma de Lewis o Site nucléophile
• Mode de préparation d’un nitrile
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3. Préparation des esters
3.1. Par activation in situ (travail en milieu acide) • Transformation modélisée par une réaction
o Etudiée vers 1864 (Marcelin Berthelot, Péan de Saint-Gilles) o Equation de la réaction
• Exemples dans le sens de la synthèse :
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• Exemples dans le sens de la rétro-synthèse :
Ester cyclique = lactone
+ H 2O
Macromolécule = PET
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• Macro : Caractéristiques de la transformation
o Lenteur o Limitée
o Athermique o Renversable
• Macro : Conditions opératoires retenues
o Amélioration du rendement ? o Amélioration de la cinétique ?
• Micro : mécanisme limite
o 5 étapes ? o Utilité des étapes acido-basiques ? o Catalyse ?
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3.2. Par activation ex situ (utilisation d’un dérivé activé)
• Equation de réaction de l’acylation des alcools : o A partir d’un chlorure d’acyle o A partir d’un anhydride d’acide
• Avantages de ces méthodes :
• Utilisation d’un piège à HCl pour chlorure d’acyle
A partir des
acides carboxyliques :
Lent
Limitée
Catalyse acide nécessaire
A partir des
chlorures d’acyle :
Rapide
Quasi-totale
Pas de catalyse
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• Micro : mécanismes : o A partir d’un chlorure d’acyle o A partir d’un anhydride d’acide
+ OHOCOR'
O
OH
O
O
O
R'
R'
O
O
O
O
H
+
O
O
H
N+
O
O
+N
H
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3.3. Esters méthyliques à partir du diazométhane
• Diazométhane :
o Formule : H2C-N2 o Formules mésomères o Réactivité basique
• Equation de réaction o Gaz rejeté o Caractère total de la transformation
• Mécanisme
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3.4. Complément : transestérification
• But ?
• Equation de réaction ?
Doc 1 : Biodiesels
Terme devenu commun en France pour désigner les esters méthyliques d’huiles végétales (EMHV). La trans-estérification par le méthanol est la transformation permettant d’obtenir un biodiesel.
Les biodiesels sont formés de molécules plus petites que les ’huiles végétales ce qui diminue la viscosité du liquide et permet son utilisation comme carburant dans les moteurs à allumage par compression (moteur diesel).
• Conditions opératoires ?
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Doc 2 : Mécanismes de la transestérification
▪ 1ère étape : réaction acide/base
C17H35 C
O
OEt
C17H35 C
O
OEt
H
C17H35 C
O
OEt
H
+ H+ a/b
2ème étape : Addition nucléophile
C17H35 C
O
OEt
H
ANC17H35 C
O
OEt
H
O
CH3
H
+ CH3OH
▪ 3ème étape : Prototropie
C17H35 C
O
OEt
H
O
CH3
H
C17H35 C
O
O
H
OCH3
Et
H
prototropie
▪ 4ème étape : Elimination
C17H35 C
O
O
H
OCH3
Et
H
C17H35 C
O
OCH3
H
Et OH+E
▪ 5ème étape : Déprotonation
C17H35 C
O
OCH3
H
C17H35 C
O
OCH3
- H+
a/b
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3.5. Application en synthèse
• Nature des étapes ?
Doc 3 : Enantioselective Synthesis of α,α-Disubstituted Lactones
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Doc 4 : A highly enantioselective ketone catalyst for epoxidation
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4. Préparation des amides
4.1. Impossibilité à partir des acides carboxyliques
• Idée = former un amide avec un acide carboxylique et une amine
• Réaction en compétition :
o Equation de réaction o Constante d’équilibre à 25 °C
• Solution trouvée industriellement ?
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4.2. Acylation des amines (avec un dérivé activé)
• Equation de réaction à partir d’un : o Chlorure d’acyle ? o Anhydride d’acide
• Nom = acylation : pourquoi ?
• Mécanisme limite :
Doc 5 : Mécanisme d’acylation des amines
O
NH HCl
O
N
HHNH
2
O
ClCl
O
NH H
NN
HO
NH
+ +
+ +
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4.3. Application en synthèse
• Nature des étapes ?
Doc 6 : Preparation of chiral and achiral triazolium salts
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• Nature des étapes ?
Doc7 : Synthesis and diastereoselective alkylation of pseudoephedrine amides