La
synthèse organique demande de connaître tout son
cours , et avec du
recul...mais demande aussi une certaine méthode. Vous
trouverez donc
ici, à la fois les énoncés de quelques
règles simples de méthodologie,
et les outils réactionnels classés en fonction
des besoins de synthèse.
I- Les
principes de raisonnement
Il
faut tout d'abord
analyser
la
molécule à synthétiser par comparaison
avec les molécules disponibles
:
C'est
d'abord le squelette carboné qu'il faut chercher
à produire.
Dans un deuxième temps seulement, si plusieurs
possibilités semblent
disponibles, on oriente son choix vers les solutions qui
préfigurent
les fonctions nécessaires ou leur position.
Si la molécule
finale ne
peut être obtenue en une étape, éviter
absolument d'obtenir des groupes
alkyl non fonctionnalisés...en prépa, vous ne
savez pas modifier un
"alcane" , et vous serez donc bloqués
Les fonctions présentes
sur
les molécules disponibles doivent éventuellement
vous orienter vers
certaines méthodes spécifiques...
Pour chaque étape que vous
proposez,
il
faut préciser les conditions expérimentales
précises,
préciser le
type
de réaction
employée ( ex : addition nucléophile,
réduction ...) mais pas le mécanisme.
L'analyse
des conditions expérimentales que vous suggérez
sur une molécule doit
vous inciter à vérifier que d'autres
phénomènes parasite pourraient
venir gêner votre synthèse. Si c'est le cas , soit
prévoir des
protections
de
fonction...soit modifier
totalement la méthode quand il
n'existe pas de méthode de protection de fonction.
II- Les
outils
réactionnels
1/
La création de liaison C-C
Le
listing suivant classe les
réactions
possibles selon les fonctions
des molécules réactives , en
précisant les caractéristiques des
molécules obtenues
.
Si vous disposez de :
alcène
:
- diène
+ diénophile (alcène)
par Diels Alder
--> cycle avec alcène
aldéhyde
ou cétone :
- +
RMgX (Add Nu ) : R se fixe sur C=O
-->alcool
( primaire sur aldéyde, secondaire sur cétone ) ,
le -OH est sur de C
initialement C=O
- + milieu
basique : le C
en alpha de C=O
devient C-
, nucléophile
C-
, nucléophile
+ aldéhyde ou cétone (Add Nu)
--> béta aldol ou cétol
(par crotonisation --> alpha énone ....voir
ci-dessous pour suite...)
C-
, nucléophile
+ R-X ( SN) -->
aldéhyde ou
cétone allongé par le
C
en alpha
- +
R=P(Ph)3
(Ylure
de phosphore ) (Add nu
concertée)--> alcène (double liaison en
remplacement de =O )
- alpha
énones C4=C-C=O1
+ organo cuprate lithié R2CuLi ( Add Nu 1-4 )
-->
R-C-C-C=O
- alpha
énones C=C-C2=O1
+ organo lithien RLi ( Add Nu 1-2 ) -->
C=C-C(OH)-R
Dérivé
halogéné : R-X
- +Mg
--> R-MgX qui donne des Add Nu avec
:
R-MgX
+ aldéhyde ou cétone
--> .
..suite....
R-MgX
+ CO
2
-->
acide carboxylique R-COOH
R-MgX+
nitrile ( R'-
CN)
--> R-(
C=O)-R'
R-MgX
+ époxyde
(régiosélectif,
stéréospécifique )
--> alcool R-C-C-OH
R-MgX
+
ester
ou chlorure d'
acyle
ou anhydride d'
acide
--> alcool tertiaire (R)
2-
C(OH)
-R'
- +
AlCl3
et aromatique ( SE) --> Ar-R, par
la réaction Friedel et Crafts
Ester
: R-(C=O)-OR'
- +
R'O-
: le C
en alpha de C=O
devient C-
, nucléophile
C-
, nucléophile + aldéhyde ou
cétone ( Add Nu) --> ester
+ alcool en béta
C-
, nucléophile + R''-X (SN)
-->
ester allongé sur le carbone en alpha par R'' ...
- Malonate
de diéthyle : synthèse malonique
+R''-X et EtO-
( SN) --> R''-CH2-COOH
- +
R''-MgX ( Add Nu ) --> alcool tertiaire (R")2-C(OH)-R
Chlorure
d'acyle
R-(CO)-Cl ou anhydride d'acide
- +
AlCl3
et aromatique ( SE) -->
Ar-(C=O)-R,
par la réaction Friedel et Crafts
- +
R'-MgX ( Add Nu) --> alcool tertiaire (R')2-C(OH)-R
2/Les
réactions de préparation, finition ou
de transition
Préparation
en vue de création de laiaison C-C
Vous ne disposez
pas des produits listés ci-dessus mais vous en avez
besoin...à partir
d'autres fonctions...il faut donc faire appel aux transformations de
fonctions
Si vous souhaitez accéder aux réactions
classées selon le réactif dont vous disposez...
c'est ici
Si
vous souhaitez accéder aux réactions
classées selon la fonction que
vous souhaitez obtenir ...
c'est là
Si
vous disposez de ......
vous pourrez obtenir......
:
alcène
:
- +Br2
--> dibromé
....par double
élimination (potasse
concentrée, en excès à chaud
) --> diène
...suite
pour C-C...
Alcool
Acide
carboxylique : R-COOH
- +
R'OH en milieu acide --> ester
(réaction équilibrée
à déplacer par distillation
azéotropique
dans un Dean Stark ) ...suite
pour C-C...
ou ...suite pour transformation...
- +
P2O5
ou P4O10
ou H2SO4
concentré ( déshydratation
intermoléculaire ) --> anhydride
...suite
pour C-C...
Benzène
- +X2
, AlCl3
ou FeBr3 ( SE)
--> Ph-X soit un RX transformable
en
R-MgX....et c'est tout.......suite
pour
C-C...
Ester
Aldéhyde
ou Cétone
Dérivé
halogéné R-X
Si
vous souhaitez obtenir .......,
vous pourrez le faire à partir de
........
alcène
:
- à partir de RX
: + base forte concentrée à chaud (Elim
) , régiosélectif ,
contrôle thermodynamique--> le plus stable
Un dérivé
dihalogéné
fournit un diène, conjugué si possible
- à partir de R-OH :
par déshydratation : + H2SO4
( chaud) , régiosélectif , contrôle
thermodynamique--> le plus stable . Un diol fournit un
diène, conjugué si possible.
- à partir de aldéhyde
ou cétone par la
réaction de Wittig : +
R=P(Ph)3
(dans le DMSO) (Ylure de
phosphore ) (Add nu
concertée)--> double liaison en remplacement
de =O ) Un ester est insensible au réactif de
Wittig.
- à partir d'un diène et
d'un autre alcène : par la réaction de Diels Alder
--> alcène cyclique à 6 centres.
aldéhyde
ou cétone :
- à
partir d'un alcène
: par ozonolyse , hydrolyse en milieu
réducteur pour
obtenir un aldéhyde -sinon acide- . La chaîne
carbonée s'est
raccourcie....
- à partir d'un alcool ROH
: par oxydation : oxydation douce ( CrO3
dans la pyridine ) sur un alcool primaire --> aldéhyde
oxydation
"forte" ( MnO
4-,
Cr
2O
72-
, H
2O
2,
...) sur un alcool secondaire -->
cétone
- Une oxydation forte sur un
alcool primaire donnerait un acide carboxylique.
- Il est impossible d'obtenir
une cétone ou un aldéhyde par
réduction d'un ester...
Dérivé
halogéné R-X
- à partir d'un alcène : +
HX, radicalaire ou
électrophile
( régiosélectivité
différente, sous contrôle cinétique )
- à partir d'un alcool R-OH : par
agent chlorant ( Chlorure de
thionyle SOCl2
ou pentachlorure de phosphore PCl5
) ou bromant (tribromure de phosphore PBr3
). Br ou Cl remplace OH --> R-X .
- à partir d'un carbonylé , sur
le H en α : par action d'un milieu basique et action de Br2
ou I2 . R-CH2-C=O -->
R-CHX-C=O . Fonctionne à partir d'aldéhydes,
cétones, acides carboxyliques ou esters.
- à partir d'un benzène :
par SE , avec X2 en présence de
AlCl3 ou FeBr3 ou Fe (qui
oxydé par Br2 in situ en FeBr3 ) -->Ph-X + HX .
Obéit aux règles d'orientation de Holeman.
Alcool
R-OH
- à partir d'un alcène : +
H2O
en milieu H2SO4 dilué (contrôle
cinétique, orientation Markownikoff) ou par
hydroboration (1/ BH3 2/ H2O2
, OH- ) (contrôle stérique )
- à partir d'un aldéhyde ou d'une
cétone : + LiAlH4
ou NaBH4
( Réduction par Add Nu )
, suivi d'hydrolyse acide.
- à partir d'un ester : +
LiAlH4
ou NaBH4
( Réduction par Add Nu )
, qui se produit deux fois, donne un alcool primaire.
- à partir d'un dérivé
halogéné : action de la soude diluée
à froid , par SN . Ne pas chauffer, risque d'élimination.
Acide
Carboxylique
- à partir d'un alcène :
par ozonolyse suivie d'une hydrolyse non réductrice. La
chaîne carbonée diminue.
- à partir d'un organomagnésien
: par action de la carboglace ( CO2
solide )
- à partir de chlorure d'acyle ou
anhydride d'acide : action de H2O
à froid ( rapide et total )
- à partir d'ester, d'amide, ou de
nitrile : par hydrolyse basique à chaud (donne un
carboxylate) , ou hydrolyse acide à chaud (acide)
- à partir d'un alcool primaire ou d'un
aldéhyde : par action d'un oxydant classique ( MnO4-,
Cr2O72-, les 2 en milieu acide, H2O2,
...)
- à partir d'une cétone
méthylée ( R-C=O-CH3 ) : par
action d'un gros excès de diiode en milieu basique (test
à l'iodoforme ) --> R-COOH + HCI3