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ADKINS (oxosynthèse) Passage d'un alcène à un aldéhyde avec allongement de la chaîne. L'addition de monoxyde de carbone en présence de dihydrogène conduit à un aldéhyde avec allongement de la chaîne. Cette réaction comparable à celle de Reppe utilise le cobalt carbonyle comme catalyseur. Cette réaction porte le nom d'oxosynthèse ou d'hydroformylation (Tout se passe comme s'il y avait addition de méthanal aussi appelé formaldéhyde). En 1975 un procédé de catalyse homogène a été mis au point ; la préparation du catalyseur est la suivante : du rhodium sous forme d'hydrure carbonylé, RhH(CO) 4 est mis en présence d'un ligand, la triphénylphosphine (TPP), pour former le complexe rhodium-TPP ; ce dernier se présente sous la forme RhHCO(TPP) 3 et se trouve être très soluble dans le milieu réactionnel organique, dans les conditions de la réaction qui a lieu dès 20°C et sous faible pression. ADKINS Réduction d'un acide carboxylique en alcool primaire. Un acide carboxylique peut être réduit en alcool primaire par le dihydrogène sous une pression de 200 bars à 300°C en présence de chromite de cuivre comme catalyseur. La réduction peut aussi se faire en présencede LiAlH 4 ; la méthode ne s'appelle plus alors méthode d'Adkins. ALDOLISATION En milieu basique (OH - ) 2 molécules d'aldéhydes peuvent s'additionner pour donner un aldol ( Cette réaction n'évoluera pas après formation de l'aldol si elle est menée à basse température (5°C); A température plus élevée, il se produira une crotonisation de l'aldol). (3-hydroxybutanal) Mécanisme : Remarque : cette étape est l'étape lente de la réaction.

Reactions Chimie Orga

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ADKINS (oxosynthse)Passage d'un alcne un aldhyde avec allongement de la chane. L'addition de monoxyde de carbone en prsence de dihydrogne conduit un aldhyde avec allongement de la chane. Cette raction comparable celle de Reppe utilise le cobalt carbonyle comme catalyseur. Cette raction porte le nom d'oxosynthse ou d'hydroformylation (Tout se passe comme s'il y avait addition de mthanal aussi appel formaldhyde).

En 1975 un procd de catalyse homogne a t mis au point ; la prparation du catalyseur est la suivante : du rhodium sous forme d'hydrure carbonyl, RhH(CO)4 est mis en prsence d'un ligand, la triphnylphosphine (TPP), pour former le complexe rhodium-TPP ; ce dernier se prsente sous la forme RhHCO(TPP)3 et se trouve tre trs soluble dans le milieu ractionnel organique, dans les conditions de la raction qui a lieu ds 20C et sous faible pression.

ADKINSRduction d'un acide carboxylique en alcool primaire. Un acide carboxylique peut tre rduit en alcool primaire par le dihydrogne sous une pression de 200 bars 300C en prsence de chromite de cuivre comme catalyseur.

La rduction peut aussi se faire en prsencede LiAlH4 ; la mthode ne s'appelle plus alors mthode d'Adkins.

ALDOLISATIONEn milieu basique (OH-) 2 molcules d'aldhydes peuvent s'additionner pour donner un aldol ( Cette raction n'voluera pas aprs formation de l'aldol si elle est mene basse temprature (5C); A temprature plus leve, il se produira une crotonisation de l'aldol).

(3-hydroxybutanal) Mcanisme:

Remarque: cette tape est l'tape lente de la raction.

Le Franais Wurtz et le Russe Borodine sont l'origine de cette raction.

ANALYSE RETROSYNTHETIQUE (principe)L'ide de base est de partir de la molcule M0 qu'on souhaite prparer pour laborer une voie de synthse. On cherche dans les bases de donnes la (ou les) molcule(s) M1 permettant en une tape d'obtenir M0

puis la (ou les) molcule(s) permettant d'obtenir M1et ainsi de suite. Parmi les voies trouves le chimiste doit ensuite choisir, en fonction du prix de revient, donc du rendement global de la chane de ractions.... Exemple :On veut synthtiser l'octan-4-ol partir de deux fragments plus petits par exemple 4 carbones.

La position la plus favorable pour crer une liaison C-C (position stratgique) semble tre C4-C5, car on sait qu'un organomagnsien peut agir sur un aldhyde pour donner un alcool. L'analyse rtrosynthtique de cette synthse va s'crire:

Cet exemple est une synthse une tape, la plupart du temps, plusieurs tapes sont ncessaires. C'est Corey Professeur Harvard et Prix Nobel 1990 qui a conu cette technique. Notion de synthons (building blocks): Corey a introduit la notion de synthon qui correspond une partie fictive de la molcule synthtiser qui a des quivalents rels ; l'un de ces quivalents rels peut ragir avec un des quivalents rels d'un autre synthon pour donner la molcule recherche. Dans l'exemple de l'analyse rtrosynthtique de l'octan-4-ol ci-dessus on peut, pour fabriquer cette molcule penser deux synthons :

ARNDT-EISTERTLa synthse de Arndt-Eistert permet de passer dun acide son terme suprieur : -CO2H -CH2CO2H

Cette raction dun chlorure dacyle sur le diazomthane conduit une diazoctone, qui engendre un ctne en prsence de Ag2O. Laction de leau sur ce ctne produit un acide. Remarques : 1) Laction du ctne form (R-CH=C=O) sur un alcool produit un ester ; par action sur une amine, il produit un amide. 2) Le diazomthane se prpare partir de nitroso-amides. Ceux-ci en milieu alcalin sisomrisent en diazo-esters puis se scindent :

BAEYER-VILLIGERIl s'agit de l'oxydation d'une ctone par un acide peroxycarboxylique ; aprs addition de l'acide qui aboutit l'analogue peroxyd d'un hmiactal, il y a transposition cyclique qui conduit un ester. 1retape: addition

2metape : Transposition cyclique

Ainsi la butan-2-one( ) devient l'thanoate d'thyle( ) Lequel des deux groupes R' ou R" migre ? C'est le plus substitu (C tertiaire migre plus facilement que C secondaire, lui mme plus facilement que C primaire.) Les agents oxydants les plus communment utiliss sont : l'acide perbenzoque C6H5CO3H, l'acide peractique CH3CO3H, l'acide trifluoroperactique CF3CO3H.

TRANSPOSITION DE BECKMANNIl s'agit du rarrangement de l'oxime des ctones qui permet souvent une synthse des amines:

Les oximes possdent deux isomres du type Z/E. C'est le groupe R- antiparallle avec OH qui migre du carbone sur l'azote. L'oxime de la cyclohexanone conduit au caprolactame qui sert prparer des fibres textiles artificielles (perlon):

A partir d'un aldoxime (R remplac par H) on obtient un nitrile (R'-CN). Rappel:Les oximes sont des composs cristalliss obtenus par action de l'hydroxylamine NH2OH sur les composs carbonyls:

REACTION DE BOUVEAULT ET BLANCIl s'agit d'une raction de rduction des esters en alcool primaire par le sodium en milieu alcoolique (thanol).

REACTION DE CANNIZZARODismutation d'un aldhyde aromatique plac en milieu basique. Les aldhydes aromatiques, le mthanal et tous les aldhydes sans H en ne peuvent donner des ractions d'aldolisation En milieu basique deux molcules donnent lieu une raction de dismutation (l'une est oxyde, l'autre est rduite) appele raction de Cannizzaro:

Le mcanisme est le suivant :

REARRANGEMENT DE CARROLLEn milieu basique, un ester -ctoallylique se transforme en un acide carboxylique, allylique en et ctonique en . Une dcarboxylation sensuit et lon aboutit finalement une ctone allylique.

CETOLISATIONCondensation d'une molcule d'aldhyde et d'une molcule de ctone. En milieu basique une molcule de ctone et une molcule d'aldhyde ou deux molcules de ctone (le

rendement dans ce cas est trs faible) donnent une raction comparable l'aldolisation. C'est l' H en du groupement carbonyle de la ctone qui est arrach par l'ion HO- (voir le mcanisme de l'aldolisation) et c'est donc la fonction aldhyde qui conduit la fonction alcool dans le ctol form:

4-hydroxypentan-2-one Cette raction a lieu en milieu basique .

CHICHIBABINC'est une substitution nuclophile sur le cycle pyridinique par suite d'un traitement par l'amidure de sodium dans l'ammoniac liquide.

CLAISEN(Condensation)Les esters dont l'atome de carbone en du groupement fonctionnel porte un ou des atomes d'hydrogne, peuvent subir une raction d'autocondensation qui conduit un cto-ester :

Exemple:

La raction a lieu en milieu basique fort: thanolate de sodium Mcanisme:

On peut aussi faire ragir une ctone et un ester en milieu fortement basique (C2H5O-) et on aboutit par le mme mcanisme une -dictone.

CLAISEN(Rarrangement)Dans un solvant peu polaire, l'action d'un ion phnolate sur un halognure d'allyle qui devrait conduire

un ther oxyde allylique conduit en fait un phnol substitu, par suite d'un rarrangement appel rarrangement de Claisen:

REDUCTION DE CLEMMENSENRduction d'un aldhyde ou d'une ctone. Un aldhyde et une ctone peuvent tre rduites totalement, le groupement carbonyle CO devenant CH2. On utilise comme rducteur, un amalgame de zinc et de l'acide chlorhydrique concentr.Cette mthode n'est pas applicable dans les cas ou le compos carbonyl contient des groupes sensibles aux acides. On utilise alors la mthode de Wolff-Kishner. Cette mthode est applique notamment lorsqu'on souhaite greffer une chane sature linaire de plus de 3 carbones, sur un noyau aromatique.La raction de Friedel et Crafts mene avec l'halognoalcane correspondant la chane linaire, conduit un mlange d l'isomrisation du carbocation intermdiaire. On procde une acylation (fixation de R-CO- grce R-CO-Cl) puis une rduction de Clemmensen de la ctone obtenue.

REARRANGEMENT DE COPECe rarrangement se produit avec les molcules comportant un dine 1-5. Il sagit dun rarrangement qui sapparente celui de Claisen pour les composs non oxygns.

Arthur C.Cope (1909-1966) a t Professeur au M.I.T.

CROTONISATIONDshydratationd'un aldol ou d'un ctol . Un aldol ou un ctol, form lors d'une aldolisation ou d'une ctolisation, plac en milieu acide et temprature ordinaire (ou plus leve) se dshydrate en donnant une crotone (aldhyde ou ctone ayant une double liaison conjugue avec la double liaison du carbonyle) :

DIECKMANN(Condensation de)C'est une condensation comparable celle de Claisen qui intervient avec les diesters, condensation intramolculaire qui a lieu si le cycle form est sans "contrainte" c'est--dire si c'est un cycle 5 ou 6 sommets(de type cyclopentane ou cyclohexane). Avec l'heptanedioate de dithyle par exemple on obtient le 2-oxocyclohexanecarboxylate d'thyle.

DIELS-ALDERUne des ractions les plus utiles en synthse organique est l'addition 1-4 d'un alcne sur un dine conjugu; elle est appele raction de Diels-Alder. Exemple:

L'exemple ci-dessus est intressant par sa simplicit (il est pdagogique), mais le rendement de cette raction est trs faible (environ 20%). Il faut dans une telle synthse utiliser un dine riche en lectrons (par exemple substitu par des groupes lectrodonneurs) et un dinophile pauvre en lectrons (par exemple un alcne substitu par des groupes lectroattracteurs: voir tableau ci-dessous). Des dinophiles trs utiliss dans les ractions de Diels-Alder Ttracyanothylne Crotonaldhyde Acide cinnamique Acrylonitrile Acroline Acrylate d'thyle

Anhydride malique

Nphnylmalimi de

Malate de dimthyle

Fumarate de dimthyle

Des dines souvent utiliss dans les ractions de Diels-Alder

Buta-1,3dine

2,3dimthylbuta -1,3-dine

Cyclopenta1,3-dine

Cyclohexa1,3-dine

Exemple : Le dinophile utilis dans cette raction est l'acrylate d'thyle. Le temps de raction ncessaire un bon rendement (>90%) est lev (> 12h). En terme de mcanisme, la raction de Diels Alder s'effectue en une seule tape, c'est une raction concerte.

La raction de Diels Alder est strospcifique:

L' addition du malate de dimthyle qui a des groupes esters cis (ou Z), sur le 1,3-butadine, on obtient un cyclohexne cis (ou Z) substitu. Il y a rtention de la configuration du dinophile. La strochimie du dinophile est conserve et avec un autre dine on montrerait que celle du dine l'est aussi. Une cycloaddition (raction de Diels-Alder avec un dine cyclique par exemple) conduit au driv endo seulement.

REACTION DE DOEBNER-KNOEVENAGELCette raction connue aussi sous le nom de raction de Knoevenagel permet de passer d'un aldhyde un acide thylnique,

Mais aussi:

et

REACTION DE DOEBNER ET MULLERC'est une raction permettant la synthse des drivs de la quinolne selon un procd identique celui utilis par Skraup mais en condensant des crotones, c'est dire des aldols dshydrats, avec l'aniline: Exemple:

Si R = H on obtient l' mthylquinolne (quinaldine).

REACTION DE FRIEDEL ET CRAFTSIl s'agit de l'alkylation ou de l'acylation d'un noyau aromatique (Benzne ou arnes) Alkylation :

Mcanisme:

Acylation: L'agent lectrophile est

SYNTHESE DE GABRIEL, DES AMINES

Une synthse des amines primaires sans mlange. Les mthodes d'Hofmann et de Sabatier de synthse des amines conduisent des mlanges. Pour viter cela , Gabriel a mis au point une mthode, permettant de prparer des amines primaires, seules. Cette synthse tient en 3 tapes:

La molcule cl de cette synthse est le phtalimide (amide secondaire de l'acide orthophtalique) obtenu par action de l'ammoniac sur l'anhydride orthophtalique:

elle permet de bloquer deux des trois hydrognes de l'ammoniac.

GATTERMANN-KOCHSynthse d'aldhydes aromatiques. A temprature ordinaire, le monoxyde de carbone, ragissant en prsence de chlorure d'hydrogne, sur du benzne, avec AlCl3 comme catalyseur, conduit au benzaldhyde. Cette raction est une oxosynthse.

Il y a formation du chlorure d'acyle HCOCl par action de HCl sur le monoxyde de carbone, puis une raction de Friedel et Crafts du chlorure d'acyle form sur le benzne en prsence d'AlCl3 comme

catalyseur.

HALLER-BAUERAlkylation de Haller-Bauer Cette alkylation nest utilise en synthse que pour les prparations de ctones fortement substitues comme lhexamthylpropane, difficiles obtenir autrement :

HANTZSCH(Synthse pyridinique)C'est la mthode usuelle de prparation des drivs de la pyridine: Condensation de l'oxo-3-butanoate d'thyle (actylactate d'thyle) avec un aldhyde, puis condensation du compos obtenu avec l'ammoniac conduisant une dihydropyridine. Aprs oxydation de cette molcule suivie de l'hydrolyse de la fonction ester et d'une dcarboxylation on obtient une alkyldimthylpyridine.

HANTZSCH (Synthse du pyrrole)Un -cto ester ragit sur une -chloroctone ou un -chloro-aldhyde en prsence d'ammoniac ; on obtient un driv du pyrrole :

HELL-VOLHARD-ZELINSKYBromation d'un carbone adjacent au groupe carboxyle d'un acide. Exemple:

PBr3ncessaire est fabriqu in situ par action du dibrome sur des traces de phosphore rouge. Mcanisme:

HINSBERG(test)Permet de diffrencier les amines primaires secondaires ou tertiaires : il est bas sur la ractivit de ces amines l'gard du chlorure de benznesulfonyle en milieu basique. Les amines primaires forment un sel de sodium soluble dans l'eau. Les amines secondaires forment des sulfonamides insolubles dans l'eau. Avec les amines tertiaires tout se passe comme s'il n'y avait pas de raction. Amines primaires :

Amines secondaires :

Amines tertiaires :

HOFMANNIl s'agit d'une raction permettant la formation d' amines partir d'un halognoalcane:

Ractions: Il s'agit de substitutions nuclophiles, le ractif nuclophile tant l'azote de l'ammoniac ou de l'amine ragissant sur l'halognoalcane.

mais la raction ne s'arrte pas l et l'amine primaire forme peut ragir (comme NH3) avec une nouvelle molcule d'halognoalcane R-X pour donner une amine secondaire R-NH-R qui peut elle mme donner naissance l'amine tertiaire R3N. On obtient donc un mlange d'amines et non l'amine primaire seule :

HOFMANNL'limination d' Hofmann permet de passer d'une amine transforme en ammonium quaternaire ( l'aide d'un halognoalcane, gnralement l'iodure de mthyle, (mthylation exhaustive)) que l'on traite par une base forte (Ag2O en prsence d'eau) pour obtenir un hydroxyde d'ammonium quaternaire, qui se dgrade sous l'action de la chaleur en alcne. Elle a t utilise pour lucider les structures de produits naturels azots tels que les alcalodes.

HUNSDIECKERPermet de transformer un acide carboxylique en un bromoalcane ayant un atome de carbone en moins.

Exemple : L'acide dcanoque CH3-(CH2)8-COOH est transform en 1-bromononane CH3-(CH2)8-Br Cette raction porte le nom de Hunsdiecker, mais a t mise au point par Aleksandr Borodine.

KILIANI-FISCHERIl s'agit d'une raction permettant d'allonger la chane d'un aldose, d'un carbone. 2 tapes: - Formation d'une cyanhydrine par action de HCN sur la fonction aldhyde, ce qui cre un nouveau strocentre. On trie les diastroisomres. - Rduction puis hydrolyse pour retrouver une fonction aldhyde, avec au passage formation d'une imine.

KNOEVENAGELPar une raction appele aussi raction de Doebner-Knoevenagel qui s'apparente une synthse malonique on passe d'un aldhyde un acide thylnique avec allongement de la chane carbone de deux units:

On peut aussi, en faisant ragir l'aldhyde sur l'ester nitrile malonique prparer un nitrile thylnique.

Et par raction de l'aldhyde sur un cto-ester malonique obtenir une ctone thylnique:

SYNTHESE DE KNORRPermet de pparer les drivs pyrroliques par action des -amino-ctones sur les esters -ctoniques (ou les ctones): Exemple:obtention du 2,4-dimthylpyrrole

Exemple:

KOLBEIl s'agit d'une raction de carboxylation du benzophnol (son sel de sodium) sous l'action de CO2 125C et sous pression (5bars):

Remarque: A temprature ordinaire le benzophnate de sodium absorbe le dioxyde de carbone pour donner le phnylcarbonate de sodium:

Si l'on chauffe il se produit un rarrangement qui conduit au salicylate de sodium. Le salicylate de sodium est la matire premire pour la synthse de l'aspirine. Mcanisme:

SYNTHESE MALONIQUEIl s'agit de la synthse d'un acide partir d'un driv halogn, avec augmentation du nombre de carbones, qui fait intervenir le malonate d'thyle (propanedioate de dithyle). Le schma ractionnel est le suivant:

Les quations chimiques correspondantes:

Souvent malheureusement il y a une dialkylation et l'on aboutit un mlange de deux produits difficiles sparer ensuite. Cette dialkylation n'a pas lieu facilement si le groupement R est volumineux.

MANNICHGreffe d'un groupe dialcoylaminomthyle sur diffrentes familles de molcules (alcynes, en prsence de formol

phnols, ctones..) en utilisant comme ractif une amine non tertiaire (mthanal en solution):

Exemple 1:

Exemple 2:

Exemple 3:

Exemple 4: Indole Cette dernire raction de synthse conduit la gramine (alcalode toxique que l'on trouve dans de nombreuses plantes (La canne de provence ou Arundo donax, la baldingre faux-roseau ou alpiste faux-roseau Phalaris arundinacea...)) qui a t isole pour la premire fois des feuilles d'orge (Hordeum vulgare) par Hans Von Euler et Erdtmann. Le mcanisme de cette raction est le suivant :

MICHAELAddition d'un ion nolate (de prfrence provenant de composs -dicarbonyls) sur des aldhydes ou ctones , insaturs. Exemple 1:

Exemple 2 :

Il s'ensuit parfois une condensation aldolique intramolculaire et si c'est le cas on appelle le tout "Annellation de Robinson". Mcanisme de la raction de Michael : Sur l'exemple 1 ci-dessus :

OZONOLYSEL'ozonolyse d'un alcne consiste le traiter par l'ozone pour former un ozonide qui est ensuite rduit par du zinc dans l'acide actique ou par raction avec le sulfure de dimthyle.

On aboutit des composs carbonyls:

Si l'alcne de dpart est du type

on obtient un aldhyde

et une

ctone

Si l'alcne de dpart est du type on obtient deux ctones et . La nature des composs carbonyls obtenus permet d'identifier l'alcne de dpart. En l'absence de zinc, l'oxydation de ou des aldhydes par l'eau oxygne conduit un ou des acides.

SYNTHESE DE PAAL-KNORRPermet la prparation des systmes htrocycliques 5 sommets. Elle consiste chauffer un compos 1,4-dicarbonyl nolisable avec, soit un agent dshydratant (acide sulfurique par exemple, ou P2O5), soit l'ammoniac ou une amine, soit un sulfure (P2S5), pour obtenir soit un furanne, soit un pyrrole, soit un thiophne:

Le compos 1,4-dicarbonyl pouvant tre une dictone, un diacide, ou un acide ctonique Exemple: synthse du N-1-mthylthyl-2,5- dimthylpyrrole partir de l' hexan-2,5-dione et de la propan-2-amine.

Exemple :synthse du 2,5-diphnylthiofne partir du 1,2-dibenzoylthane.

REACTION DE PERKINCondensation du benzaldhyde avec l'anhydride thanoque en prsence d'thanoate de sodium, pour donner de l'acide cinnamique (Cet acide se trouve par ailleurs dans certaines plantes comme Styrax benzoe (originaire d'Indonsie).

. Il s'agit d'une addition nuclophile de -CH2-COOH sur le carbonyle. Des condensations semblables se produisent entre le benzaldhyde et des aldhydes saturs (mcanisme de l'aldolisation; crotonisation):

conduisant ici l'aldhyde cinnamique; ou entre le benzaldhyde et les ctones (mcanisme de la ctolisation; crotonisation):

conduisant ici la benzylidne actone.

Remarque: l'acide coumarique est l' acide o.hydroxycinnamique

dont

la lactone (ester cyclique) est la coumarine . Cette dernire molcule a t prpare pour la premire fois en 1868 par W.H.PERKIN senior. L'acide coumarique est un indicateur de pH, fluorescent (incolore pH 7,2 il devient fluorescent vert pH 9,0). L'acide p.hydroxycinnamique (ou 4-hydroxycinnamique) existe galement :

RADZISZEWSKIL'hydratation des nitriles conduit aux amides, mais il n'est pas facile de s'arrter ce stade car l'amide form s'hydrolyse assez facilement en acide. En traitant le nitrile par le peroxyde d'hydrogne (eau oxygne) il y a formation d'un hydroperoxyde qui se dcompose en amide en milieu alcalin.

REFORMATSKYIl s'agit de la raction d'un compos organique halogn, gnralement un -bromoester, avec un aldhyde ou une ctone en prsence de zinc mtal. Il y a d'abord formation d'un intermdiaire organozincique de l'ester, qui s'additionne ensuite au groupe carbonyle du compos carbonyl. Le rsultat est un -hydroxyester qui peut en gnral tre dshydrat pour donner un ester insatur.

Il est parfois ncessaire d'activer le zinc en ajoutant un petit cristal d'iode de bromure de mercure(II) ou du cuivre. L'avantage du zinc sur le magnsium, est que l'organomagnsien de l' -bromoester tend attaquer le groupe CO d'une autre molcule d'ester ce qui n'a pas lieu avec l'organozincique.

REIMER ET TIEMANNFormylation d'un phnol par action du trichloromthane (chloroforme) en milieu basique

REPPEAddition de monoxyde de carbone (CO) en prsence d'eau sur la double liaison d'un alcne pour conduire un acide chane plus longue.

Le nickel carbonyle joue le rle de catalyseur. Cette raction porte le nom d'oxosynthse.

RILEYOn peut transformer la butanone en butanedione, par oxydation avec le dioxyde de slnium, c'est la raction de Riley :

RITTERObtention d'amides primaires N-substitus.

Remarque: Avec K-CN on obtient

Le carbocation R+ est obtenu partir d'un alcool R-OH ou partir d'un alcne par action de l'acide sulfurique concentr ou en prsence de AlCl3 :

ROBINSON (Annellation de)Il s'agit d'une addition de Michael suivie d'une condensation aldolique intramolculaire: Exemple:

Voir la synthse de l'isophorone. Voir aussi l' exercice 93

ROSENMUNDLes chlorures d'acyles hydrogns par le dihydrogne H2 en prsence de palladium dsactiv, conduisent des aldhydes.

RUZICKAPermet la prparation des grands cycles ou macrocycles. On fait appel aux diacides ou leurs drivs, diesters ou dinitriles. La pyrolyse des diacides ou de leurs sels de mtaux lourds (M = Pb,Th,Ce...) conduit des cyclanones (ctones cycliques) avec des rendements faibles (environ 5%). On peut ensuite rduire ces ctones pour passer aux hydrocarbures.

SABATIERC'est l'action d'un alcool sur l'ammoniac vers 300C en prsence de thorine (ThO2). Comme avec la mthode d'Hofmann on obtient un mlange d'amines

SABATIER ET MAILHEIl s'agit d'une rduction des acides carboxyliques en aldhydes en utilisant l'acide mthanoque (acide formique) comme rducteur.

Il se forme en mme temps la ctone R-CO-R

SANDMEYERCette raction permet d'obtenir des chloro ou bromo arnes en traitant un sel de diazonium de ces arnes par l'acide chlorhydrique ou bromhydrique, en prsence d'un catalyseur qui est le chlorure de cuivre(I) ou le bromure de cuivre(I).

Mcanisme : Le mcanisme de cette raction est complexe et fait intervenir des radicaux :

Remarque: L'obtention des drivs iods peut se faire sans catalyseur, en utilisant l'iodure d'hydrogne, tandis que les drivs fluors se font par voie indirecte (raction de Schiemann).

SCHIEMANNPermet la prparations des fluoroarnes, par voie indirecte par une raction un peu semblable celle de Sandmeyer, mais sans catalyseur. On passe par un ttrafluoroborate de diazonium:

La sytnhse directe du driv fluor est impossible cause du caractre trs exothermique de la raction.

SENDERENSPrparation de ctones partir d'acides carboxyliques.

SKRAUPRaction de cyclisation aboutissant la quinolne ou ses drivs. Il s'agit d'une raction de condensation d'un aldhyde ou d'une ctone , insatur avec l'aniline ou une amine aromatique primaire ayant une position ortho libre en milieu acide et en prsence d'un agent oxydant. Exemple 1: L'acrolne est l'aldhyde , insatur et l'aniline est l'amine aromatique.

Le compos obtenu est la quinolne. Skraup avait effectu cette synthse en 1879 en chauffant du glycrol avec de l'aniline en prsence d'acide sulfurique. En fait le glycrol se dshydrate en acrolne dans un premier temps. Exemple 2: La mthylvinylctone est la ctone , insature et l'aniline est l'amine aromatique.

Le compos obtenu est la mthylquinolne ou lpidine. Les acides qui sont utiliss sont les acides sulfurique ou phosphorique; les oxydants couramment employs sont les drivs nitrs correspondant aux amines employes (ainsi avec l'aniline, l'oxydant est le nitrobenzne); ainsi aprs avoir jou le rle d'oxydant le driv nitr est rduit en l'amine utilise dans la condensation.

SRENSEN(mthode de)Mthode de dosage d'un acide amin: on transforme la fonction amine en imine par action du mthanal en solution (formol) et la fonction carboxyle devient alors dosable par la soude en prsence de phnolphtaline.

STRECKERLa synthse de Strecker permet d'obtenir des acides amins partir d'aldhydes. Exemple: Synthse de l'alanine partir de l'thanal:

VAN SLYKELa mthode de Van Slyke de dosage des acides amins consiste traiter la molcule avec de l'acide nitreux, HNO2 :

Du volume de diazote dgag on en dduit la quantit d'acide amin au dpart.

WILGERODTLa raction de Wilgerodt est un rarrangement (suivi d'une oxydation) que subissent les ctones aromatiques (la fonction ctone est en du noyau aromatique)en prsence de polysulfure d'ammonium (NH4S2) ou de soufre et d'une amine secondaire (souvent la morpholine). Il se forme un acide:

WILLIAMSONLa synthse de Williamson permet d'obtenir des ther-oxydes par action d'un alcoolate ou d'un phnolate, sur un driv halogn.

WOHL-ZIEGLERIl s'agit de la bromation d'un alcne par le dibrome en prsence de N-bromosuccinimide ; c'est une raction en chane de type radicalaire.

Mcanisme : L'initiation se fait par l'intermdiaire de l'azo-bis-isobutyronitrile qui chauff donne un radical.

WOLFF-KISHNERIl s'agit de la dsoxygnation de la fonction carbonyle: C=O transform en CH2. 1retape: on forme l'hydrazone du compos carbonyl

2metape: On chauffe l'hydrazone temprature leve en prsence d'une base, elle se dcompose avec dgagement d'azote:

Remarque 1: (HO-CH2-CH2-)2-O corespond au dithylne glycol. Remarque 2: Cette opration s'adresse aux composs carbonyls stables en milieu basiques. Pour ceux qui sont stables en milieu acide, il faut oprer selon la technique de Clemmensen.

BARBIER-WIELAND Il s'agit d'une mthode pour passer d'un acide carboxylique son homologue infrieur. Les tapes sont les suivantes:

Cette mthode met profit la facilit avec laquelle un alcool tertiaire se dshydrate ; elle utilise aussi la dgradation d'un alcne par oxydation. BIRCH On peut rduire le benzne par le sodium dans l'ammoniac liquide en prsence d'thanol. On obtient un cycle ayant deux doubles liaisons non conjugues:

BUCHERER (Hans Theodor Bucherer 1869-1949 savant allemand) Sous l'action d'un sulfite les naphtols peuvent rversiblement se transformer en naphtylamines :

ELIMINATION DE CHUGAEV Il sagit de la prparation dun alcne partir dun alcool. Lalcool, aprs avoir t transform en mthylxanthate, en milieu basique, par action sur du disulfure de carbone puis de liodure de mthyle, est pyrolys 200C.

L.A. Tschugaeff (simplifi en Chugaev) est un chimiste Russe n en 1873 et mort en 1922. DARZENS (Raction ou condensation de) Raction qui date de 1904 ; c'est la condensation d'un compos carbonyl avec un -halognoester en prsence d'une base forte pour donner un ester ,poxyd (oxirane) suivant l'quation gnrale suivante :

Exemple :

Le mcanisme de cette raction :

Remarque : Cette raction est un peu plus gnrale et permet aussi d'aboutir des composs azots (drivs de l'azacyclopropane) comme le montre l'exemple suivant :

On peut donc d'une faon plus gnrale dfinir la raction de Darzens comme une raction permettant de synthtiser des htrocycles triatomiques. DELEPINE C'est une mthode qui conduit aux amines primaires par action des halognures sur l'hexamthylnettramine (CH2)6N4. Remarque: l'hexamthylnettramine rsulte de l'action de l'ammoniac sur le formol (mthanal):

la mthanimine (formimine) forme, instable, conduit ensuite l'hexamthylnettramine:

On peut donner le schma ractionnel suivant pour rsumer de faon simplifie la mthode de Delpine:

Remarque 2 : Cette mthode est rapprocher de la raction de Sommelet de prparation d'un aldhyde par action d'un halognure sur l'hexamthylnettramine ; les conditions opratoires sont lgrement diffrentes, la mthode de Delpine se fait en milieu alcoolique acide tandis que la raction de Sommelet a lieu en milieu aqueux en prsence d'un excs d' hexamthylnettramine. DIAZOTATION(cas des amines aromatiques primaires) C'est la raction la plus importante de l'aniline et des amines aromatiques primaires; il s'agit de l'action de l'acide nitreux HNO2.

Le compos obtenu est un sel de diazonium. Le mcanisme est le suivant:

Remarque 1: L'acide nitreux est instable temprature ordinaire, il se dcompose par une raction de dismutation: (HNO2/NO E0 =1,00V ) et (NO3-/HNO2 E0 =0,94V ) Il faut donc le prparer au moment de son utilisation (in situ) par action de l'acide chlorhydrique sur le nitrite de sodium: et le conserver 0C pendant le temps de la raction (cela diminue la vitesse de dcomposition par dismutation). Remarque 2: Le sel de diazonium doit aussi tre utilis rapidement aprs son obtention et conserv 0C pendant le temps de la raction. Sa dcomposition conduit au phnol:

DIAZOMETHANE Le diazomthane compos trs ractif permet de nombreuses synthses parmi lesquelles : La raction de Arndt-Eistert qui permet de passer dun acide carboxylique son homologue suprieur COOH -CH2-COOH mais aussi de passer dun acide carboxylique un ester de son homologue suprieur ou un amide de son homologue suprieur . Mais il permet aussi de passer dun aldhyde une ctone,

et dune ctone une ctone homologue :

Remarque 1 : On peut utiliser cette raction pour agrandir le cycle dune ctone cyclique :

Remarque 2 : Le diazomthane se prpare partir de nitroso-amides. Ceux-ci en milieu alcalin sisomrisent en diazo-esters puis se scindent :

ESTERIFICATION Un alcool ragit avec un acide carboxylique pour donner un ester, selon la raction :

Cette raction est catalyse par les acides forts (H2SO4). La raction est renversable et la raction inverse (2) est l'hydrolyse. Mcanisme de l'estrification (par un alcool primaire) par catalyse acide: Il s'agit d'une addition nuclophile de l'alcool sur le carbone du groupement carboxyle de l'acide, aprs que l'oxygne doublement li au carbone de ce groupement carboxyle ait t proton.

Le marquage isotopique (utilisation de 18O au lieu de 16O pour l'alcool) a permis de montrer que l'oxygne de l'alcool se retrouvait (avec un alcool primaire) dans l'ester et non dans l'eau d'o les coupures des liaisons suivantes:

FEIST-BENARY C'est une synthse du furanne par raction d'un -cto ester avec une chloroctone ou un -chloro-aldhyde en prsence de pyridine (elle se rapproche de la synthse de Hantzsch du pyrrole).

FISCHER-TROPSCH C'est une raction permettant de fabriquer un combustible ou une huile partir du gaz l'eau (mlange de CO et de H2 ) obtenu partir du charbon: C'est ainsi que l'Allemagne fabriqua son carburant pendant la seconde guerre mondiale. FITTIG Il s'agit de la raction entre deux drivs halogns (l'un aromatique, l'autre aliphatique ou tous les deux aromatiques) en prsence de zinc ou de sodium en vue de runir un cycle et une chane ou deux cycles. Elle est analogue la raction de Wrtz.

LEUCKART La prparation des amines primaires est ralisable partir des aldhydes ou des ctones. On chauffe le compos carbonyl avec du formiate d'ammonium:

MAILLARD (raction de) C'est une raction entre la fonction carbonyle ( ) d'un ose et la fonction amine (-NH2) d'une protine, chaud et en milieu anhydre. Il se forme une imine, qui se rarrange (rarrangement d'Amadori) et conduit

une ctone qui peut alors ragir elle aussi avec une autre fonction amine. Il peut ainsi se produire une polymrisation qui aboutit des produits bruns. C'est ainsi que l'on obtient le brunissement de la bire, boisson prpare partir de grains d'orge en germination (malt) dont on transforme l'amidon en maltose (sucre fermentescible) par action de l'eau chaude ; ce maltose ragit en partie avec des protines solubles par raction de Maillard puis rarrangement d'Amadori et donne les produits bruns de la bire. C'est ainsi aussi que l'on explique la couleur brune du sucre que l'on obtient partir de la canne sucre, ou de la betterave sucrire.

Rarrangement d'Amadori:

La raction de Maillard rend inassimilable la lysine (acide amin essentiel) qui a subi cette transformation dans certains produits conservs ; on se doute alors de l'importance de cette raction dans l'industrie alimentaire. Les produits qui se forment lors de la raction de Maillard (MRP pour Maillard Reaction Products) dans les aliments forte teneur en sucre et en prsence d'acides amins sont trs nombreux et n'ont pas tous t identifis. Pris dans leur ensemble les MRP sont nphrotoxiques fortes doses. Certains d'entre eux prsentent des effets mutagnes et d'autres l'inverse ont un effet protecteur de la mutagnse. Parmi les composs identifis on trouve les furannoses : hydroxymthylfurfural , furanosine, furfuraldhyde. Les donnes toxicologiques ne permettaient pas en 2002 l'tablissement d'une DJT (dose journalire tolrable) pour les MRP. MEERWEIN (raction de) Il s'agit de l'action d'un sel d'aryldiazonium sur les alcnes :

Mcanisme :

Cette raction est en comptition avec la raction de Sandmeyer ; cette dernire est favorise s'il y a un excs de Cu(II). MEERWEIN-PONNDORF-VERLEY Passage d'un aldhyde a-thylnique un alcool a-thylnique par rduction par les alcoolates. Exemple: passage du but-2-nal au but-2-nol grce l'isopropylate d'aluminium:

Le mcanisme:

METATHESE (du grec metaqesiz ) Il s'agit d'une transposition (changement de place d'atomes au sein de molcules) selon un schma du type:

Depuis 1931 on connaissait une raction de ce type partir du propne, mais il fallait chauffer 700C et on obtenait un trs faible rendement:

Elle a t amliore dans les annes 60 par l'utilisation de catalyseurs du

type base de mtaux (M = mtal (Mo,W,Re,Ru)). Y.Chauvin propose en 1971 le mcanisme suivant:

En 1980 R.Schrock a montr que ce mcanisme avec passage au mtallocarr tait valide (rel) et a mis au point une famille de catalyseurs doubles liaisons M=C trs actifs. A partir de 1992 R.H.Grubbs synthtise des catalyseurs base de ruthnium plus stables l'air. OPPENAUER C'est une mthode inverse de celle de Meerwein-Pondorf-Verley pour obtenir un aldhyde a-thylnique partir d'un alcool a-thylnique.

Le catalyseur est le tertiobutylate d'Aluminium ; une ctone ou une quinone est utilise comme accepteur d'hydrogne (excs de propanone ou cyclohexanone ou p-benzoquinone):

PECHMANN La condensation de Pechmann permet la synthse des coumarines par raction des phnols avec les b-ctoesters. Une transestrification, puis une tautomrie cto-nolique sont catalyses par un acide fort de Brnstedt (acide paratolunesulfonique(APTS), par exemple) ou un acide de Lewis (AlCl3). Suivent, une addition de Michael qui conduit au squelette de la coumarine, une raromatisation et une limination d'eau en milieu acide. Bilan:

Les diffrentes tapes:

Un autre exemple:

REARRANGEMENT BENZYLIQUE Par chauffage en milieu basique une a-dictone donne un rarrangement dit "benzylique"

SABATIER ET SENDERENS Rduction en phase gazeuse des alcnes ou des alcynes l'tat d'alcanes avec le nickel comme catalyseur. On opre vers 150-240C en prsence de nickel obtenu par rduction chaud de son oxyde.

SAPONIFICATION Il s'agit de la raction d'un ester avec une base alcaline (soude ou potasse):

Elle fournit le sel de sodium (ou de potassium) de l'acide qui a donn l'ester (dans le cas d'un corps gras il s'agira du sel de sodium ou de potassium d'un acide gras, que l'on appelle un savon) et un alcool (dans le cas d'un corps gras il s'agira du glycrol). C'est une raction complte. Elle sert prparer les savons (d'o son nom). Remarque :On appelle indice de saponification, la masse (en mg) de KOH ncessaire pour saponifier 1g du corps gras. Mcanisme:

SOMMELET C'est l'oxydation d'un groupement -CH2-Cl en -CHO par l'hexamthylnettramine .

Cette raction a lieu en milieu aqueux et en prsence d'un excs d'hexamthylnettramine. Elle est rapprocher de la mthode de Delpine de prparation d'une amine primaire par action d'un halognure sur l'hexamthylnettramine en milieu alcoolique acide. STEPHEN Mthode permettant de rduire un nitrile en s'arrtant au stade de l'imine. On opre avec du chlorure d'hydrogne sec, en milieu ther anhydre, le chlorure d'tain(II) tant le rducteur. On obtient le sel d'imine. Cette mthode permet ensuite par hydrolyse du sel d'imine d'obtenir l'aldhyde correspondant.

WAGNER-MEERWEIN Lorsque le carbone 2 d'un alcool ne porte pas d'hydrogne, une dshydratation peut quand mme avoir lieu, mais avec un rarrangement dit de WagnerMeerwein:

WIDMAN-STOERMER Il s'agit d'une cyclisation .Le point de dpart est un sel de diazonium d'une amine aromatique, le produit d'arrive est un driv du 1,2-diazanaphtalne ou cinnoline.

WITTIG La prparation d'un alcne partir d'un compos carbonyl par action d'un alkylidnetriphnylphosphorane (nomm aussi ylure de phosphore) est appele raction de Wittig.

Exemple:

Mcanisme:

Remarques: - Les ylures de phosphore sont des substances trs ractives, souvent fortement colores et qui ragissent avec tous les composs contenant des atomes d'oxygne (dioxygne, eau, acides, alcools et composs carbonyls). Ils sont prpars in situ par raction des phosphines (souvent triphnylphosphine) sur un halognoalcane (formation d'un halognure de phosphonium) suivie de l'action d'une base forte (Ethanolate de sodium):

- La double liaison phosphore-oxygne de l'oxyde de triphnylphosphine form, est trs forte. - La raction de Wittig est parfois stroslective ; des mlanges d'alcnes Z et E se forment cependant. - La socit BASF a utilis cette raction dans une tape cruciale de la synthse de la vitamine A1 :