3A apprentis Chimie rganique Semestre 2 2015-2016 Estelle Léonard
-X Les principales familles chimiques -C -C -C- - -C- -CN 2 -N 2 2
Les fonctions chimiques Priorité +++ Suffixes et préfixes utilisés pour désigner quelques groupes importants. Fonction du degré d oxydation Priorité --- 3
Les fonctions chimiques Les aldéhydes C Nombre de carbone Terminaison «al» Nom propanal 4,6-diméthylheptanal cyclohexanecarbaldéhyde Le suffixe al est utilisé lorsque le C du groupe aldéhyde fait partie du groupe de base (chaîne ou cycle principal). Le suffixe -carbaldéhyde est utilisé lorsque le C du groupe aldéhyde ne fait pas partie du groupe de base. 4
Les fonctions chimiques Les aldéhydes plus un autre groupe 5
Les fonctions chimiques Les aldéhydes plus un autre groupe Préfixe = formyl- ou -oxo Acide 4-formylcyclohexanecarboxylique Groupe principal : acide carboxylique acide...carboxylique Groupe secondaire : aldéhyde formyl- Groupe de base : cyclohexane 6
Les fonctions chimiques Les cétones C Nombre de carbone Terminaison «one» Nom 4-hydroxyhexan-3-one Préfixe = oxo- 3-oxobutanal 7
Les fonctions chimiques Les acides carboxyliques C Nombre de carbone Terminaison «acide oique» Nom acide 4-méthylheptanoïque acide cyclohexanecarboxylique acide cyclohexanoique 8
Les fonctions chimiques Les acides carboxyliques C Noms courants : beaucoup d acides à longues chaînes ont un nom trivial qui indique les sources naturelles à partir desquelles ils ont été isolés. 9
Les fonctions chimiques Les esters C Nombre de carbone Terminaison «oate de» Nom éthanoate de méthyle / acétate de méthyle La chaîne principale est celle qui porte la fonction dérivée de l acide. 10
Les fonctions chimiques Les anhydrides d acides CC Ils dérivent des acides carboxyliques par déshydratation. Ils sont nommés comme les acides en se faisant précéder par le terme anhydride. Anhydride éthanoïque propanoïque Anhydride butanedioïque (Anhydride succinique) 11
Les fonctions chimiques Les amides CN 2 Lorsqu il y a substitution sur l azote on utilise les lettres N-, N,N-, comme dans les amines. 12
Les fonctions chimiques Les amides CN 2 Nombre de carbone Terminaison «amide» Nom éthanamide N-méthyléthanamide cyclohexanecarboxamide Le suffixe amide est utilisé lorsque le C du groupe amide fait partie du groupe de base (chaîne ou cycle principal). Le suffixe -carboxamide est utilisé lorsque le C du groupe amide ne fait pas partie du groupe de base. 13
Les fonctions chimiques Les amides CN 2 14
Les fonctions chimiques Les amides CN 2 4-bromo-N,N-diméthylpentanamide 15
Les fonctions chimiques Exercice d'application : Nommez les molécules A et B suivantes 16
Les fonctions chimiques Exercice d'application : Nommez les molécules A et B suivantes Acide hex-5-yn-1-oique 6-oxo-hexanenitrile 17
Principales fonctions Carbonyles 18
Aldéhydes et cétones Xpressions Quelques voies d obtention ' () Jones Swern Collins zonolyse éductrice ' " ' () Cétone g(ac) 2 / 2 S 4 (Cy) 2 B, 2 2, - xydation à gauche xydation à droite Aldéhyde 19
Aldéhydes et cétones Ce qu il faut savoir A structure équivalente, un aldéhyde est plus réactif qu'une cétone vis à vis d'une AN. 20
Aldéhydes et cétones Additions Nucléophiles sur Site ' () 21
Aldéhydes et cétones Additions Nucléophiles sur Site LiAl 4 NaB 4 ' () ' () 1 MgBr 1 ' () 22
Aldéhydes et cétones Diastéréosélectivité (si applicable) 23
Aldéhydes et cétones Diastéréosélectivité (si applicable) Le carbonyle est placé perpendiculairement à G, tandis que le groupe () est placé le plus loin de M. L'angle d'attaque de Nu est à 107 du C=. Il s applique quand il n y a pas formation de complexe chélaté entre le réactif et le substrat. P = petit M = moyen G = gros = alkyl ou Nu = nucléophile 24
Aldéhydes et cétones Exemple Et Bu BuMgBr C 3 Et Majoritaire (S) Me 25
Aldéhydes et cétones Exemple s applique quand le réactif peut donner un complexe avec le substrat qui fige la conformation de la molécule. 26
Aldéhydes et cétones Acétalisation 27
Aldéhydes et cétones Acétalisation 28
Aldéhydes et cétones éaction avec les amines et dérivés Z éactif Produit ammoniac imine non substituée amine imine substituée N 2 hydrazine hydrazone NPh phénylhydrazine phénylhydrazone hydroxylamine oxime N-C-N 2 semi-carbazide semi-carbazone p = 4-5 29
Aldéhydes et cétones Xpressions éaction avec les amines et dérivés Attention! : le groupement transposé est toujours celui en trans de l'hydroxyle! 1) N 2 p = 4 2) 2 S 4 N * N * 30
Aldéhydes et cétones éaction avec le phosphore P " " ' ' C 3 - Br + PPh 3 3 C Ph Ph P Ph n-buli 2 C Ph Ph P Ph Ylure de phosphore ' PPh 3 + ' Ph 3 P ' oxaphosphétane Ph 3 P ' 31
Aldéhydes et cétones éaction avec le phosphore 32
Aldéhydes et cétones éaction avec le soufre S " ' ' " 33
Aldéhydes et cétones Aldehydes : Fehling Tollens Jones xydations t-alkyle > s-alkyle > phényle > n-alkyle > C 3 34
Aldéhydes et cétones Xpressions xydations 35
Aldéhydes et cétones éactivité en a " 36
Aldéhydes et cétones éactivité en a Proton en alpha du carbonyle et carbanion localement plan : déprotonation possible (pka = 20) 37
Aldéhydes et cétones éactivité en a En milieu acide, on aura toujours l énol le plus substitué Travaillons sur le milieu basique Sous contrôle cinétique, l énolate majoritaire correspond à l atome d hydrogène le plus facile à arracher, donc le plus dégagé stériquement et le plus acide (II). Sous contrôle thermodynamique, l énolate majoritaire est le plus stable (I), correspondant à la double liaison C=C la plus substituée dans la formule mésomère énolate. Dans le cas où l un des énolates est plus conjugué que l autre, c est le plus conjugué qui est majoritaire. Travail sur la force de la base rdre d addition des réactifs, la température 38
Aldéhydes et cétones éaction haloforme 3 + 2 rapide lente -Br Br-Br Milieu acide = atome de carbone le plus substitué Br - lente 2 rapide -Br Br-Br Milieu basique = atome de carbone le moins substitué Br Br Br Br 39
Aldéhydes et cétones éaction haloforme - 2 lente rapide -I I-I I CI 3 iodoforme + - I I I 40
Aldéhydes et cétones La rencontre a-site ' () " 41
Aldéhydes et cétones La rencontre a-site - 2 - Cétone Les en alpha du carbonyle restent acides, même sur l'aldol! 42
Aldéhydes et cétones Xpressions La rencontre a-site 43
Principales fonctions alfa-énones 44
Alfa-énones Préparation 45
Alfa-énones 46
Alfa-énones 47
Alfa-énones 48
Alfa-énones SAB un nucléophile dur réagira sous contrôle de charge sur l'atome de carbone 2 qui développe la plus faible densité électronique 49
Alfa-énones SAB un nucléophile dur réagira sous contrôle orbitalaire sur l'atome de carbone 4 qui développe le plus fort coef. orbitalaire (val. abs.) 50
Alfa-énones SAB 51
Alfa-énones Donneurs Accepteurs 52
Alfa-énones Exemple 53
Alfa-énones Exemple 54
Alfa-énones 55
Alfa-énones 56
Alfa-énones 57
Principales fonctions Acides carboxyliques 58
Acides carboxyliques Préparation Jones Jones 1) Mg 2) C 2 zonolyse oxydante KMn 4 ' Br 59
Acides carboxyliques Décarboxylation 60
Acides carboxyliques 61
Acides carboxyliques Décarboxylation b-cétoacide Avec élimination 62
Acides carboxyliques Carboxylate C 3 C()Cl Anhydride C 3 C 2 Br C 2 N 2 Ester Ester 63
Acides carboxyliques Chlorures d acyles SCl 2 PCl 5 Cl DMF activé Cl Cl 64
Acides carboxyliques Xpressions Chlorures d acyles Groupe 1 PCl 5 Cl DMF activé N Cl Cl... Groupe 2 65
Acides carboxyliques Anhydrides d acide Cl 1 1 P 2 5 = 1 66
Principales fonctions Esters 67
Acides carboxyliques Esters Les formes mésomères montrent que l'atome de carbone du groupe fonctionnel des esters est moins électrophile que celui des composés carbonylés. n interprète ainsi le fait que les esters sont moins réactifs dans les additions nucléophiles que les composés carbonylés. 68
Acides carboxyliques Synthèse d esters Lente et limitée 69
Acides carboxyliques Synthèse d esters Cl ' ' Cl ' A partir de chlorures d acyle + ' ' A partir d anhydrides ' - + ' 70
Acides carboxyliques Synthèse d esters A l aide d activants DCC Cy N N Cy DMAP N Carbonyle activé + Carbonyle activé + + N ' ' Par transposition (Baeyer-Villiger) 71
Acides carboxyliques Synthèse d esters Les lactones sont très répandues dans la nature, notamment chez les végétaux. n peut les synthétiser par cyclisation intramoléculaire des hydroxyacides. Les macrolactones sont par contre très difficiles à faire 72
Acides carboxyliques éduction d esters DIBAL-, apolaire, -60 C Na, Et LiAl 4 ' DIBAL-, TF, T ambiante DIBAL- = -Al( i Bu) 2 73
Acides carboxyliques ydrolyse d esters La transformation (saponification) est totale : L ion carboxylate n est plus du tout électrophile, ainsi le méthanol ne peut pas se recondenser sur le carbonyle pour former l ester. Na Glycérol + 74
Acides carboxyliques Transestérification Esters méthyliques plus volatils 1) NaMe 2) N 4 Cl Glycérol + 75
Acides carboxyliques Condensations Groupe 1 Groupe 2 Acyloïne Claisen Groupe 3 Knoevenagel 76
Acides carboxyliques Condensations Br Zn BrZn Pas d autocondensation de l organométallique sur l ester qui lui a donné naissance N 4 Cl Sur la publication fournie (JCNote 2006), cherchez et expliquez la réaction avec 3a 77
Acides carboxyliques Synthèse malonique Br NaEt C 2 Br Et Et Et Et Et Et Na -C 2 78
Principales fonctions Amides nitriles 79
Amides pka Amides : pka = 16 Imides : pka = 8,5 à cause des 2 C= 80
Amides Quelques voies de synthèse Cl + ' N 2 N N ' DCC + ' N 2 + ' N 2 81
Amides 1 N 2 + 1 N 2 ydrolyse 1 N 2 2 S 4 dilué 80 C, 3h 2 N 3 + + 1 C + 1 N 2 2 2 2 1 N 2 + 1 N 1 N 2 N 3 + + 1 C 2 1 N 2 82
Amides ydrolyse Na 10% 2 100 C, 3h 2 N 2 + 1 C - 1 N 1 N 2-1 N 2 2 N 2 + 1 C - 83
Amides éactivités Groupe 3 1 N 3 Groupe 1 2 Groupe 2 1 N 3 2 1 84
Amides Amides de Weinreb Cl Encore plus sélective! N. Cl pyridine CCl 3 0 C 1h N 1 Li ou 1 MgBr LiAl 4 1 1 1 85
Amides Amides de Weinreb Li Stable uniquement à froid N 1 Li 1 N 3 + N + 1 1 N ydrolyse uniquement à froid 86
Nitriles Quelques voies de synthèse N 2 T = 1) SCl 2 2) B - T KCN T = Kolbe Cl Elimination possible C N CuCN -C-T = Aromatique NaCN T = N 2 Sandmeyer 87
Nitriles Nitriles courants 88
Nitriles Acrylonitrile Propylène Catalyseur Bi 2 3 2Mo 3 N 3 CN Procédé SI (Standard il of hio) Acrylonitrile Autre document complet (49 pp) http://www.academia.edu/8314742/acrylon itrile_production_by_propylene_ammoxidati on 89
Nitriles ydratation de nitriles C N 3 + C N 2 C N + C N 2 C N C N 2 Si on chauffe avec un acide fort, on va jusqu à l acide carboxylique 90
Nitriles Alcoolyse de nitriles 1 C N Cl C Cl N 1 C N Cl 1 1 Cl + C 2 1 1 C 1 N C 1 amide cétal d'ester (ou orthoéster) ester 91
Nitriles C N 1) LiAl 4 2) 3 + 2 C N 2 éduction de nitriles C N LiAl 4 C N 2 C N Al Al 2 Iminoalanate 2 C N Al 2 2 C N Al + éduction par 2 possible sur [Ni] 2 C N 2 92
Nitriles N C 1) -M C rganométalliques 2) 3 + 1 1 N M -M + 1 C N C 3 + 1 C 1 M = MgBr, Li instable 93
Nitriles Amidines Amidine 94
Nitriles Amidines La chlorhexidine est un antiseptique à large spectre d'action. Elle agit en altérant les protéines des membranes bactériennes. 95
Nitriles Amidines N N C N C 2 N + (hydrochloride salt) N 2 Bu NC N N N N CN N N From Bioorganic & Medicinal Chemistry, 21(23), 7357-7363; 2013 Cl N 2 (hydrochloride salt) b-ethoxyethanol N N Cl N N N N N N N N Cl From European Patent EP20100781885 96
Principales fonctions Stratégie de synthèse (introduction) 97
Chemins Synthèse linéaire / convergente 98
Sélectivités A) CIMISÉLECTIVITÉ éaction sur la groupement fonctionnel désiré sans affecter les autres groupements fonctionnels présents sur la molécule. B) ÉGISÉLECTIVITÉ Contrôle de l approche du réactif. 1) réactif boré 2) 2 2 B 9-BBN 1 B 3 1 99 2 9-BBN 99
Sélectivités C) STÉÉCIMIE a) Diastéréosélectivité: Contrôle de la création de la création d un centre asymétrique relativement à un autre. b) Énantiosélectivité Contrôle de la création d un centre asymétrique sur une molécule achirale. D) CNTÔLE CINÉTIQUE ET TEMDYNAMIQUE. Un contrôle thermodynamique donnera majoritairement le produit le plus stable (conditions dans lesquelles un équilibre thermodynamique est rendu possible). Un contrôle cinétique donnera majoritairement le produit formé le plus rapidement, soit celui ayant l état de transition le plus bas en énergie, et de manière irréversible (pas à l équilibre). 100
Comment écrire A B synthèse de B à partir de A A B rétrosynthèse de A à partir de B 1 Cl Y Y 1 Y 1 MgBr Synthons Equivalents synthétiques 101
Synthons Exemples de Cations Synthon Equivalents synthétiques + Cl S 2 Aromatiques 102
Synthons Exemples d Anions Synthon Equivalents synthétiques - -MgBr, -Li, 2 CuLi 103
Exemples et Xpression Exemples X X Na 3 + / 2 C 3 MgBr 104
Exemples et Xpression Exemples Et Na Et C N C N Na Jones 105
Exemples et Xpression Déconnection : Synthons / Equivalents econnexion avec réactifs Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 106
Synthèse multiétapes récap. http://ressources.univ-lemans.fr/acceslibre/um/pedago/chimie/02/bonnans/3-12.html 107