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 LiAlH4 ; 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.

Le Français Wurtz et le Russe Borodine sont à l'origine de cette réaction.

ANALYSE RETROSYNTHETIQUE (principe) L'idée de base est de partir de la molécule M0 qu'on souhaite préparer  pour élaborer une voie de

synthèse. On cherche dans les bases de données la (ou les) molécule(s) M1 permettant en une étape d'obtenir M0 puis la (ou les) molécule(s) permettant d'obtenir M1et ainsi de suite. Parmi les voies trouvées le chimiste doit ensuite choisir, en fonction du prix de revient, donc du rendement global de la chaîne de réactions.... Exemple :On veut synthétiser l'octan-4-ol à partir de deux fragments plus petits par exemple à 4 carbones.

La position la plus favorable pour créer une liaison C-C (position stratégique) semble être C4-C5, car on sait qu'un organomagnésien peut agir sur un aldéhyde pour donner un alcool. L'analyse rétrosynthétique de cette synthèse va s'écrire:

Cet exemple est une synthèse à une étape, la plupart du temps, plusieurs étapes sont nécessaires. C'est Corey Professeur à Harvard et Prix Nobel 1990 qui a conçu cette technique. Notion de   synthons (building blocks): Corey a introduit la notion de synthon qui correspond à une partie fictive de la molécule à synthétiser qui a des équivalents réels ; l'un de ces équivalents réels peut réagir avec un des équivalents réels d'un autre synthon pour donner la molécule recherchée. Dans l'exemple de l'analyse rétrosynthétique de l'octan-4-ol ci-dessus on peut, pour fabriquer cette molécule penser à deux synthons :

ARNDT-EISTERT

La synthèse de Arndt-Eistert permet de passer d’un acide à son terme supérieur : -CO2H → -CH2CO2H

Cette réaction d’un chlorure d’acyle sur le diazométhane conduit à une diazocétone, qui engendre un cétène en présence de Ag2O. L’action de l’eau sur ce cétène produit un acide.Remarques :

1)     L’action du cétène formé (R-CH=C=O) sur un alcool produit un ester ; par action sur une amine, il produit un amide.

2)     Le diazométhane se prépare à partir de nitroso-amides. Ceux-ci en milieu alcalin s’isomérisent en diazo-esters puis se scindent :

BAEYER - VILLIGER Il s'agit de l'oxydation d'une cétone par un acide peroxycarboxylique ; après addition de l'acide qui aboutit à l'analogue peroxydé d'un hémiacétal, il y a transposition cyclique qui conduit à un ester. 1èreétape: addition

2èmeétape : Transposition cyclique

Ainsi la butan-2-one( ) devient l'éthanoate d'éthyle( ) Lequel des deux groupes R' ou R" migre ? C'est le plus substitué (C tertiaire migre plus facilement que C secondaire, lui même plus facilement que C primaire.) Les agents oxydants les plus communément utilisés sont : l'acide perbenzoïque C6H5CO3H, l'acide peracétique  CH3CO3H, l'acide trifluoroperacétique CF3CO3H.

TRANSPOSITION DE   BECKMANN Il s'agit du réarrangement de l'oxime des cétones qui permet souvent une synthèse des amines:

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

A partir d'un aldoxime (R remplacé par H) on obtient un nitrile (R'-CN). Rappel:Les oximes sont des composés cristallisés obtenus par action de l'hydroxylamine NH2OH sur les composés carbonylés:

REACTION DE   BOUVEAULT ET BLANC Il s'agit d'une réaction de réduction des esters en alcool primaire par le sodium en milieu alcoolique (éthanol).

REACTION DE   CANNIZZARO Dismutation d'un aldéhyde aromatique placé en milieu basique. Les aldéhydes aromatiques, le méthanal et tous les aldéhydes sans H en ne peuvent donner des réactions d'aldolisation En milieu basique deux molécules donnent lieu à une réaction de dismutation (l'une est oxydée, l'autre est réduite) appelée réaction de Cannizzaro:

Le mécanisme est le suivant :

REARRANGEMENT DE CARROLL En milieu basique, un ester β-cétoallylique se transforme en un acide carboxylique, allylique en α et cétonique en β. Une décarboxylation s’ensuit et l’on aboutit finalement à une cétone allylique.

CETOLISATION Condensation d'une molécule d'aldéhyde et d'une molécule de cétone. En milieu basique une molécule de cétone et une molécule d'aldéhyde ou deux molécules de cétone (le rendement dans ce cas est très faible) donnent une réaction comparable à l'aldolisation. C'est l' H en du groupement carbonyle de la cétone qui est arraché par l'ion HO- (voir le mécanisme de l'aldolisation) et c'est donc la fonction aldéhyde qui conduit à la fonction alcool dans le cétol  formé:

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

CHICHIBABIN C'est une substitution nucléophile 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'hydrogène, peuvent subir une réaction d'autocondensation qui conduit à un céto-ester :

Exemple:

La réaction a lieu en milieu basique fort: éthanolate de sodium Mécanisme:

On peut aussi faire réagir une cétone et un ester en milieu fortement basique (C2H5O-) et on aboutit par le même mécanisme à une -dicétone.

CLAISEN(Réarrangement) Dans un solvant peu polaire, l'action d'un ion phénolate sur un halogénure d'allyle qui devrait conduire à un éther oxyde allylique conduit en fait à un phénol substitué, par suite d'un réarrangement appelé réarrangement de Claisen:

REDUCTION DE   CLEMMENSEN Réduction d'un aldéhyde ou d'une cétone. Un aldéhyde et une cétone peuvent être réduites totalement, le groupement carbonyle CO devenant CH2. On utilise comme réducteur, un amalgame de zinc et de l'acide chlorhydrique concentré.Cette méthode n'est pas applicable dans les cas ou le composé carbonylé contient des groupes sensibles aux acides. On utilise alors la méthode de Wolff-Kishner. 

Cette méthode est appliquée notamment lorsqu'on souhaite greffer une chaîne saturée linéaire de plus de 3 carbones, sur un noyau aromatique.La réaction de Friedel et Crafts menée avec l'halogénoalcane correspondant à la chaîne linéaire, conduit à un mélange dû à l'isomérisation du carbocation intermédiaire. On procède à une acylation  (fixation de R-CO- grâce à R-CO-Cl) puis à une réduction de Clemmensen de la cétone obtenue.

REARRANGEMENT DE COPE Ce réarrangement se produit avec les molécules comportant un diène 1-5. Il s’agit d’un réarrangement qui s’apparente à celui de Claisen pour les composés non oxygénés.

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

CROTONISATION Déshydratationd'un aldol ou d'un cétol . Un aldol ou un cétol, formé lors d'une aldolisation ou d'une cétolisation, placé en milieu acide et à température ordinaire (ou plus élevée) se déshydrate en donnant une crotone (aldéhyde ou cétone ayant une double liaison conjuguée avec la double liaison du carbonyle) :

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

DIELS - ALDER Une des réactions les plus utiles en synthèse organique est l'addition 1-4 d'un alcène sur un diène conjugué; elle est appelée réaction de Diels-Alder. Exemple:

L'exemple ci-dessus est intéressant par sa simplicité (il est pédagogique), mais le rendement de cette réaction est très faible (environ 20%). Il faut dans une telle synthèse utiliser un diène riche en électrons (par exemple substitué par des groupes électrodonneurs) et un diénophile pauvre en électrons (par exemple un alcène substitué par des groupes électroattracteurs: voir tableau ci-dessous).

Des diènophiles très utilisés dans les réactions de Diels-Alder

Tétracyanoéthylène

Acrylonitrile

Crotonaldéhyde

Acroléine

Acide cinnamique

Acrylate d'éthyle

Anhydride maléique

N-phénylmaléimide

Maléate de diméthyle

Fumarate de diméthyle

Des diènes souvent utilisés dans les réactions de Diels-Alder

Buta-1,3-diène

2,3-diméthylbuta-1,3-diène

Cyclopenta-1,3-diène

Cyclohexa-1,3-diène

Exemple : Le diénophile utilisé dans cette réaction est l'acrylate d'éthyle. Le temps de réaction nécessaire à un bon rendement (>90%) est élevé (> 12h). En terme de mécanisme, la réaction de Diels Alder s'effectue en une seule étape, c'est une réaction concertée.

La réaction de Diels Alder est stéréospécifique:

L' addition du maléate de diméthyle qui a des groupes esters cis (ou Z), sur le 1,3-butadiène, on obtient un cyclohexène cis (ou Z) substitué. Il y a rétention de la configuration du diénophile. La stéréochimie du diènophile est conservée et avec un autre diène on montrerait que celle du diène l'est aussi. Une cycloaddition (réaction de Diels-Alder avec un diène cyclique par exemple) conduit au dérivé endo seulement. 

REACTION DE DOEBNER-KNOEVENAGEL Cette réaction connue aussi sous le nom de réaction de Knoevenagel permet de passer d'un aldéhyde à un acide éthylénique,

Mais aussi:

et

REACTION DE DOEBNER ET   MULLER C'est une réaction permettant la synthèse des dérivés de la quinoléïne selon un procédé identique à celui utilisé par Skraup mais  en condensant des crotones, c'est à dire des aldols déshydratés, avec l'aniline: Exemple:

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

REACTION DE   FRIEDEL ET CRAFTS Il s'agit de l'alkylation ou de l'acylation d'un noyau aromatique (Benzène ou arènes) Alkylation :

Mécanisme:

Acylation:

L'agent électrophile est

SYNTHESE DE   GABRIEL , DES AMINES Une synthèse des amines primaires sans mélange. Les méthodes d'Hofmann et de Sabatier de synthèse des amines conduisent à des mélanges. Pour éviter cela , Gabriel a mis au point une méthode, permettant de préparer des amines primaires, seules. Cette synthèse tient en 3 étapes:

La molécule clé de cette synthèse 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 hydrogènes de l'ammoniac.

GATTERMANN -KOCH Synthèse d'aldéhydes aromatiques. A température ordinaire, le monoxyde de carbone, réagissant en présence de chlorure d'hydrogène, sur du benzène, avec AlCl3 comme catalyseur, conduit au benzaldéhyde. Cette réaction est une oxosynthèse.

Il y a formation du chlorure d'acyle HCOCl par action de HCl sur le monoxyde de carbone, puis une réaction de Friedel et Crafts du chlorure d'acyle formé sur le benzène en présence d'AlCl3 comme catalyseur.

HALLER-BAUER Alkylation de Haller-BauerCette alkylation n’est utilisée en synthèse que pour les préparations de cétones fortement substituées comme l’hexaméthylpropane, difficiles à obtenir autrement :

HANTZSCH(Synthèse pyridinique) C'est la méthode usuelle de préparation des dérivés de la pyridine: Condensation de l'oxo-3-butanoate d'éthyle (acétylacétate d'éthyle) avec un aldéhyde, puis condensation du composé obtenu avec l'ammoniac conduisant à une dihydropyridine. Après oxydation de cette molécule suivie de l'hydrolyse de la fonction ester et d'une décarboxylation on obtient une alkyldiméthylpyridine.

HANTZSCH (Synthèse du pyrrole)Un β-céto ester réagit sur une α-chlorocétone ou un α-chloro-aldéhyde en présence d'ammoniac ; on obtient un dérivé du pyrrole :

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

PBr3nécessaire est fabriqué in situ par action du dibrome sur des traces de phosphore rouge. Mécanisme:

HINSBERG(test) Permet de différencier les amines primaires secondaires ou tertiaires : il est basé sur la réactivité de ces amines à l'égard du chlorure de benzènesulfonyle 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 réaction.

Amines primaires :

  Amines secondaires :

  Amines tertiaires :

HOFMANN Il s'agit d'une réaction permettant la formation d' amines à partir d'un halogénoalcane:

Réactions: Il s'agit de substitutions nucléophiles, le réactif nucléophile étant l'azote de l'ammoniac ou de l'amine réagissant sur l'halogénoalcane.

mais la réaction ne s'arrête pas là et l'amine primaire formée peut réagir (comme NH3) avec une nouvelle molécule d'halogénoalcane R-X pour donner une amine secondaire R-NH-R qui peut elle même donner naissance à l'amine tertiaire R3N. On obtient donc un mélange d'amines et non l'amine primaire seule :

 

HOFMANN L'élimination d' Hofmann permet de passer d'une amine transformée en ammonium quaternaire (à l'aide d'un halogénoalcane, généralement l'iodure de méthyle, (méthylation exhaustive)) que l'on traite par une base forte (Ag2O en présence d'eau) pour obtenir un hydroxyde d'ammonium quaternaire, qui se dégrade sous l'action de la chaleur en alcène. Elle a été utilisée pour élucider les structures de produits naturels azotés tels que les alcaloïdes.

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

Exemple : L'acide décanoïque CH3-(CH2)8-COOH est transformé en 1-bromononane CH3-(CH2)8-Br Cette réaction porte le nom de Hunsdiecker, mais a été mise au point par Aleksandr Borodine.

KILIANI-FISCHER Il s'agit d'une réaction permettant d'allonger la chaîne d'un aldose, d'un carbone. 2 étapes:  - Formation d'une cyanhydrine par action de HCN sur la fonction aldéhyde, ce qui crée un nouveau stéréocentre. On trie les diastéréoisomères. - Réduction puis hydrolyse pour retrouver une fonction aldéhyde, avec au passage formation d'une imine.

KNOEVENAGEL Par une réaction appelée aussi réaction de Doebner-Knoevenagel qui s'apparente à une synthèse malonique on passe d'un aldéhyde à un acide éthylénique avec allongement de la chaîne carbonée de deux unités:

On peut aussi, en faisant réagir l'aldéhyde sur l'ester nitrile malonique préparer un nitrile éthylénique.

Et par réaction de l'aldéhyde sur un céto-ester malonique  obtenir une cétone éthylénique:

SYNTHESE DE   KNORR Permet de péparer les dérivés pyrroliques par action des -amino-cétones sur les esters -cétoniques (ou les cétones): Exemple:obtention du 2,4-diméthylpyrrole

Exemple:

KOLBE Il s'agit d'une réaction de carboxylation du benzophénol (son sel de sodium) sous l'action de CO2 à 125°C et sous pression (5bars):

Remarque: A température ordinaire le benzophénate de sodium absorbe le dioxyde de carbone pour donner le phénylcarbonate de sodium:

Si l'on chauffe il se produit un réarrangement qui conduit au salicylate de sodium. Le salicylate de sodium est la matière première pour la synthèse de l'aspirine. Mécanisme:

SYNTHESE   MALONIQUE Il s'agit de la synthèse d'un acide à partir d'un dérivé halogéné, avec augmentation du nombre de carbones, qui fait intervenir le malonate d'éthyle (propanedioate de diéthyle). Le schéma réactionnel est le suivant:

Les équations chimiques correspondantes:

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

MANNICH

Greffe d'un groupe dialcoylaminométhyle  sur différentes familles de molécules (alcynes,

phénols, cétones..) en utilisant comme réactif une amine non tertiaire  en présence de formol (méthanal en solution):

Exemple 1:

Exemple 2:

Exemple 3:

Exemple 4:                               Indole Cette dernière réaction de synthèse conduit à la gramine (alcaloïde toxique que l'on trouve dans de nombreuses plantes (La canne de provence ou Arundo donax, la baldingère faux-roseau ou alpiste faux-roseau Phalaris arundinacea...)) qui a été isolée pour la première fois des feuilles d'orge (Hordeum vulgare) par Hans Von Euler et Erdtmann.  Le mécanisme de cette réaction est le suivant :

MICHAEL Addition d'un ion énolate (de préférence provenant de composés -dicarbonylés) sur des aldéhydes ou cétones insaturés. Exemple 1:

Exemple 2 :

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

 

OZONOLYSE L'ozonolyse d'un alcène consiste à  le traiter par l'ozone pour former un ozonide qui est ensuite réduit par du zinc dans l'acide acétique ou par réaction avec le sulfure de diméthyle. 

On aboutit à des composés carbonylés:

Si l'alcène de départ est du type  on obtient un aldéhyde  et une

cétone 

Si l'alcène de départ est du type  on obtient deux cétones  et . La nature des composés carbonylés obtenus permet d'identifier l'alcène de départ. En l'absence de zinc, l'oxydation de ou des aldéhydes par l'eau oxygénée conduit à un ou des acides.

SYNTHESE DE   PAAL - KNORR Permet la préparation des systèmes hétérocycliques à 5 sommets. Elle consiste à chauffer  un composé 1,4-dicarbonylé énolisable avec, soit un agent déshydratant (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 thiophène:

Le composé 1,4-dicarbonylé pouvant être une dicétone, un diacide, ou un acide cétonique Exemple: synthèse du N-1-méthyléthyl-2,5- diméthylpyrrole à partir de l' hexan-2,5-dione et de la propan-2-amine.

Exemple :synthèse du 2,5-diphénylthiofène à partir du 1,2-dibenzoyléthane.

REACTION DE   PERKIN Condensation du benzaldéhyde avec l'anhydride éthanoïque en présence d'éthanoate de sodium, pour donner de l'acide cinnamique (Cet acide se trouve par ailleurs dans certaines plantes comme Styrax benzoe (originaire d'Indonésie).

. Il s'agit d'une addition nucléophile de -CH2-COOH sur le carbonyle. Des condensations semblables se produisent entre le benzaldéhyde et des aldéhydes saturés (mécanisme de l'aldolisation; crotonisation):

conduisant ici à l'aldéhyde cinnamique; ou entre le benzaldéhyde et les cétones (mécanisme de la cétolisation; crotonisation):

conduisant ici à la benzylidène acétone.

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

la lactone (ester cyclique) est la coumarine  . Cette dernière molécule a été préparée pour la première fois en 1868 par W.H.PERKIN senior. L'acide coumarique est un indicateur de pH, fluorescent (incolore à pH 7,2 il devient fluorescent vert à pH 9,0). L'acide p.hydroxycinnamique (ou 4-hydroxycinnamique) existe également :

RADZISZEWSKI L'hydratation des nitriles conduit aux amides, mais il n'est pas facile de s'arrêter à ce stade car l'amide formé s'hydrolyse assez facilement en acide. En traitant le nitrile par le peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) il y a formation d'un hydroperoxyde qui se décompose en amide en milieu alcalin.

REFORMATSKY Il s'agit de la réaction d'un composé organique halogéné, généralement un -bromoester, avec un aldéhyde ou une cétone en présence de zinc métal. Il y a d'abord formation d'un intermédiaire organozincique de l'ester, qui s'additionne ensuite au groupe carbonyle du composé carbonylé. Le résultat est un -hydroxyester qui peut en général être déshydraté pour donner un ester insaturé.

Il est parfois nécessaire 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 magnésium, est que l'organomagnésien de l' -bromoester tend à attaquer le groupe CO d'une autre molécule d'ester ce qui n'a pas lieu avec l'organozincique.

REIMER ET TIEMANN Formylation d'un phénol par action du trichlorométhane (chloroforme) en milieu basique

REPPE Addition de monoxyde de carbone (CO) en présence d'eau sur la double liaison d'un alcène pour conduire à un acide à chaîne plus longue.

Le nickel carbonyle joue le rôle de catalyseur. Cette réaction porte le nom d'oxosynthèse.

RILEY On peut transformer la butanone en butanedione, par oxydation avec le dioxyde de sélénium, c'est la réaction de Riley :

RITTER Obtention d'amides primaires N-substitués.

Remarque: Avec K-CN on obtient

  Le carbocation R+ est obtenu à partir d'un alcool R-OH ou à partir d'un alcène par action de l'acide sulfurique concentré ou en présence de AlCl3 :

ROBINSON (Annellation de)

Il s'agit d'une addition de Michael suivie d'une condensation aldolique intramoléculaire: Exemple:

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

ROSENMUND Les chlorures d'acyles hydrogénés par le dihydrogène H2 en présence de palladium désactivé, conduisent à des aldéhydes.

RUZICKA Permet la préparation des grands cycles ou macrocycles. On fait appel aux diacides ou à leurs dérivés, diesters ou dinitriles. La pyrolyse des diacides ou de leurs sels de métaux lourds (M = Pb,Th,Ce...) conduit à des cyclanones (cétones cycliques) avec des rendements faibles (environ 5%). On peut ensuite réduire ces cétones pour passer aux hydrocarbures.

SABATIER C'est l'action d'un alcool sur l'ammoniac vers 300°C en présence de thorine (ThO2). Comme avec la méthode d'Hofmann on obtient un mélange d'amines

SABATIER ET MAILHE Il s'agit d'une réduction des acides carboxyliques en aldéhydes en utilisant l'acide méthanoïque (acide formique) comme réducteur.

Il se forme en même temps la cétone R-CO-R

SANDMEYER Cette réaction permet d'obtenir des chloro ou bromo arènes en traitant un sel de diazonium de ces arènes par l'acide chlorhydrique ou bromhydrique, en présence d'un catalyseur qui est le chlorure de cuivre(I) ou le bromure de cuivre(I).

Mécanisme : Le mécanisme de cette réaction est complexe et fait intervenir des radicaux :

Remarque: L'obtention des dérivés iodés peut se faire sans catalyseur, en utilisant l'iodure d'hydrogène, tandis que les dérivés fluorés se font par voie indirecte (réaction de Schiemann).

SCHIEMANN Permet la préparations des fluoroarènes, par voie indirecte par une réaction un peu semblable à celle de Sandmeyer, mais sans catalyseur. On passe par un tétrafluoroborate de diazonium:

La sytnhèse directe du dérivé fluoré est impossible à cause du caractère très exothermique de la

réaction.

SENDERENS Préparation de cétones à partir d'acides carboxyliques.

SKRAUP Réaction de cyclisation aboutissant à la quinoléïne ou à ses dérivés. Il s'agit d'une réaction de condensation d'un aldéhyde ou d'une cétone insaturé avec l'aniline ou une amine aromatique primaire ayant une position ortho libre en milieu acide et en présence d'un agent oxydant. Exemple 1: L'acroléïne est l'aldéhyde insaturé et l'aniline est l'amine aromatique.

Le composé obtenu est la quinoléïne. Skraup avait effectué cette synthèse en 1879 en chauffant du glycérol avec de l'aniline en présence d'acide sulfurique. En fait le glycérol se déshydrate en acroléïne dans un premier temps. Exemple 2: La méthylvinylcétone est la cétone insaturée et l'aniline est l'amine aromatique.

Le composé obtenu est la méthylquinoléïne ou lépidine. Les acides qui sont utilisés sont les acides sulfurique ou phosphorique; les oxydants couramment employés sont les dérivés nitrés correspondant aux amines employées (ainsi avec l'aniline, l'oxydant est le nitrobenzène); ainsi après avoir joué le rôle d'oxydant le dérivé nitré est réduit en l'amine utilisée dans la condensation.

SÖRENSEN(méthode de) Méthode de dosage d'un acide aminé: on transforme la fonction amine en imine par action du méthanal en solution (formol) et la fonction carboxyle devient alors dosable par la soude en présence de phénolphtaléine.

STRECKER La synthèse de Strecker permet d'obtenir des acides aminés à partir d'aldéhydes. Exemple: Synthèse de l'alanine à partir de l'éthanal:

VAN SLYKE La méthode de Van Slyke de dosage des acides aminés consiste à traiter la molécule avec de l'acide nitreux, HNO2 :

Du volume de diazote dégagé on en déduit la quantité d'acide aminé au départ.

WILGERODT   La réaction de Wilgerodt est un réarrangement (suivi d'une oxydation) que subissent les cétones aromatiques (la fonction cétone est en du noyau aromatique)en présence de polysulfure d'ammonium (NH4S2) ou de soufre et d'une amine secondaire (souvent la morpholine). Il se forme un -acide:

WILLIAMSON La synthèse de Williamson permet d'obtenir des éther-oxydes par action d'un alcoolate ou d'un phénolate, sur un dérivé halogéné.

WOHL-ZIEGLER Il s'agit de la bromation d'un alcène par le dibrome en présence de N-bromosuccinimide ; c'est une réaction en chaîne de type radicalaire.

Mécanisme :L'initiation se fait par l'intermédiaire de l'azo-bis-isobutyronitrile qui chauffé donne un radical.

WOLFF - KISHNER Il s'agit de la désoxygénation de la fonction carbonyle: C=O transformé en CH2. 1èreétape: on forme l'hydrazone du composé carbonylé

2èmeétape: On chauffe l'hydrazone à température élevée en présence d'une base, elle se décompose avec dégagement d'azote:

Remarque 1: (HO-CH2-CH2-)2-O corespond au diéthylène glycol. Remarque 2: Cette opération s'adresse aux composés carbonylés stables en milieu basiques. Pour ceux qui sont stables en milieu acide, il faut opérer selon la technique de Clemmensen.

BARBIER - WIELAND Il s'agit d'une méthode pour passer d'un acide carboxylique à son homologue inférieur.   Les étapes sont les suivantes:

Cette méthode met à profit la facilité avec laquelle un alcool tertiaire se déshydrate ; elle utilise aussi la dégradation d'un alcène par oxydation.

BIRCH On peut réduire le benzène par le sodium dans l'ammoniac liquide en présence d'éthanol. On obtient un cycle ayant deux doubles liaisons non conjuguées:

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

ELIMINATION DE CHUGAEV Il s’agit de la préparation d’un alcène à partir d’un alcool. L’alcool, après avoir été transformé en méthylxanthate, en milieu basique, par action sur du disulfure de carbone puis de l’iodure de méthyle, est pyrolysé à 200°C.

L.A. Tschugaeff (simplifié en Chugaev) est un chimiste Russe né en 1873 et mort en 1922.

DARZENS (Réaction ou condensation de)Réaction qui date de 1904 ; c'est la condensation d'un composé carbonylé avec un α-halogénoester en présence d'une base forte pour donner un ester α,β-époxydé (oxirane) suivant l'équation générale suivante :

Exemple :

Le mécanisme de cette réaction :

Remarque :Cette réaction est un peu plus générale et permet aussi d'aboutir à des composés azotés (dérivés de l'azacyclopropane) comme le montre l'exemple suivant :

On peut donc d'une façon plus générale définir la réaction de Darzens comme une réaction permettant de synthétiser des hétérocycles triatomiques.

DELEPINE C'est une méthode qui conduit aux amines primaires par action des halogénures sur l' hexaméthylènetétramine (CH2)6N4. Remarque: l'hexaméthylènetétramine résulte de l'action de l'ammoniac sur le formol (méthanal):

la méthanimine (formimine) formée, instable, conduit ensuite à l'hexaméthylènetétramine:

On peut donner le schéma réactionnel suivant pour résumer de façon simplifiée la méthode de Delépine:

Remarque 2 :   Cette méthode est à rapprocher de la réaction de Sommelet de préparation d'un aldéhyde par action d'un halogénure sur l'hexaméthylènetétramine ; les conditions opératoires sont légèrement différentes, la méthode de Delépine se fait en milieu alcoolique acide tandis que la réaction de Sommelet a lieu en milieu aqueux en présence d'un excès d' hexaméthylènetétramine.

DIAZOTATION(cas des amines aromatiques primaires) C'est la réaction la plus importante de l'aniline et des amines aromatiques primaires; il s'agit de l'action de l'acide nitreux HNO2.  

Le composé obtenu est un sel de diazonium. Le mécanisme est le suivant:

Remarque 1: L'acide nitreux est instable à température ordinaire, il se décompose par une réaction de dismutation:  

(HNO2/NO E0 =1,00V )   et (NO3-/HNO2   E0 =0,94V )   Il faut donc le préparer au moment de son utilisation (in situ) par action de l'acide chlorhydrique sur le nitrite de sodium:  

et le conserver à 0°C pendant le temps de la réaction (cela diminue la vitesse de décomposition par dismutation).   Remarque 2: Le sel de diazonium doit aussi être utilisé rapidement après son obtention et conservé à 0°C pendant le temps de la réaction. Sa décomposition conduit au phénol:  

DIAZOMETHANE Le diazométhane composé très réactif permet de nombreuses synthèses parmi lesquelles   : -             La réaction de Arndt-Eistert qui permet de passer d’un acide carboxylique à son homologue supérieur –COOH → -CH2-COOH mais aussi de passer d’un acide carboxylique à un ester de son homologue supérieur ou à un amide de son homologue supérieur .

-             Mais il permet aussi de passer d’un aldéhyde à une cétone,

et d’une cétone à une cétone homologue   :

Remarque 1   : On peut utiliser cette réaction pour agrandir le cycle d’une cétone cyclique   :

Remarque 2   : Le diazométhane se prépare à partir de nitroso-amides. Ceux-ci en milieu alcalin s’isomérisent en diazo-esters puis se scindent   :

ESTERIFICATION Un alcool réagit avec un acide carboxylique pour donner un ester, selon la réaction :

Cette réaction est catalysée par les acides forts (H2SO4). La réaction est renversable et la réaction inverse (2) est l'hydrolyse. Mécanisme de l'estérification (par un alcool primaire) par catalyse acide:   Il s'agit d'une addition nucléophile de l'alcool sur le carbone du groupement carboxyle de l'acide, après que l'oxygène doublement lié au carbone de ce groupement carboxyle ait été protoné.

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

FEIST-BENARY C'est une synthèse du furanne par réaction d'un β-céto ester avec une α-chlorocétone ou un α-chloro-aldéhyde en présence de pyridine (elle se rapproche de la synthèse de Hantzsch du pyrrole).

FISCHER - TROPSCH C'est une réaction permettant de fabriquer un combustible ou une huile à partir du gaz à l'eau (mélange de CO et de H2 ) obtenu à partir du charbon:

C'est ainsi que l'Allemagne fabriqua son carburant pendant la seconde guerre mondiale.

FITTIG Il s'agit de la réaction entre deux dérivés halogénés (l'un aromatique, l'autre aliphatique ou tous les deux aromatiques) en présence de zinc ou de sodium en vue de réunir un cycle et une chaîne ou deux cycles. Elle est analogue à la réaction de Würtz .

LEUCKART La préparation des amines primaires est réalisable à partir des aldéhydes ou des cétones. On chauffe le composé carbonylé avec du formiate d'ammonium:

MAILLARD (réaction de)

C'est une réaction entre la fonction carbonyle ( ) d'un ose et la fonction amine (-NH2) d'une protéine, à chaud et en milieu anhydre. Il se forme une imine, qui se réarrange (réarrangement d'Amadori) et conduit à

une cétone qui peut alors réagir elle aussi avec une autre fonction amine. Il peut ainsi se produire une polymérisation qui aboutit à des produits bruns. C'est ainsi que l'on obtient le brunissement de la bière, boisson préparée à 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 réagit en partie avec des protéines solubles par réaction de Maillard puis réarrangement   d'Amadori et donne les produits bruns de la bière. C'est ainsi aussi que l'on explique la couleur brune du sucre que l'on obtient à partir de la canne à sucre, ou de la betterave sucrière.

Réarrangement d'Amadori:

La réaction de Maillard rend inassimilable la lysine (acide aminé essentiel) qui a subi cette transformation dans certains produits conservés ; on se doute alors de l'importance de cette réaction dans l'industrie alimentaire. Les produits qui se forment lors de la réaction de Maillard ( MRP pour Maillard Reaction Products) dans les aliments à forte teneur en sucre et en présence d'acides aminés sont très nombreux et n'ont pas tous été identifiés. Pris dans leur ensemble les MRP sont néphrotoxiques à fortes doses. Certains d'entre eux présentent des effets mutagènes et d'autres à l'inverse ont un effet protecteur de la mutagénèse. Parmi les composés identifiés on trouve les furannoses : hydroxyméthyl furfural , furanosine, furfuraldéhyde . Les données toxicologiques ne permettaient pas en 2002 l'établissement d'une DJT (dose journalière tolérable) pour les MRP.

MEERWEIN (réaction de) Il s'agit de l'action d'un sel d'aryldiazonium sur les alcènes :

Mécanisme :

Cette réaction est en compétition avec la réaction de Sandmeyer ; cette dernière est favorisée s'il y a un excès de Cu(II).

MEERWEIN-PONNDORF-VERLEY Passage d'un aldéhyde a-éthylénique à un alcool a-éthylénique par réduction par les alcoolates. Exemple: passage du but-2-ènal au but-2-ènol grâce à l'isopropylate d'aluminium:

Le mécanisme:

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

Depuis 1931 on connaissait une réaction de ce type à partir du propène, mais il fallait chauffer à 700°C et on obtenait un très faible rendement:

Elle a été améliorée dans les années 60 par l'utilisation de catalyseurs du

type   à base de métaux (M = métal (Mo,W,Re,Ru)). Y.Chauvin propose en 1971 le mécanisme suivant:

En 1980 R.Schrock a montré que ce mécanisme avec passage au métallocarré était valide (réel) et a mis au point une famille de catalyseurs à doubles liaisons M=C très actifs. A partir de 1992 R.H.Grubbs synthétise des catalyseurs à base de ruthénium plus stables à l'air.

OPPENAUER C'est une méthode inverse de celle de Meerwein-Pondorf-Verley pour obtenir un aldéhyde a-éthylénique à partir d'un alcool a-éthylénique.

Le catalyseur est le tertiobutylate d'Aluminium ; une cétone ou une quinone est utilisée comme accepteur d'hydrogène (excès de propanone ou cyclohexanone ou p-benzoquinone):

PECHMANN La condensation de Pechmann permet la synthèse des coumarine s par réaction des phénols avec les b-cétoesters. Une transestérification, puis une tautomérie céto-énolique sont catalysées par un acide fort de Brönstedt (acide paratoluènesulfonique(APTS), par exemple) ou un acide de Lewis (AlCl3). Suivent, une addition de Michael qui conduit au squelette de la coumarine, une réaromatisation et une élimination d'eau en milieu acide. Bilan:

Les différentes étapes:

Un autre exemple:

REARRANGEMENT BENZYLIQUE Par chauffage en milieu basique une a-dicétone donne un réarrangement dit "benzylique"  

SABATIER ET SENDERENS Réduction en phase gazeuse des alcènes ou des alcynes à l'état d'alcanes avec le nickel comme catalyseur. On opére vers 150-240°C en présence de nickel obtenu par réduction à chaud de son oxyde.

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

Elle fournit le sel de sodium (ou de potassium) de l'acide qui a donné 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 glycérol).   C'est une réaction complète. Elle sert à préparer les savons (d'où son nom).   Remarque :On appelle indice de saponification, la masse (en mg) de KOH nécessaire pour saponifier 1g du corps gras. Mécanisme:

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

Cette réaction a lieu en milieu aqueux et en présence d'un excès d'hexaméthylènetétramine. Elle est à rapprocher de la méthode de Delépine de préparation d'une amine primaire par action d'un halogénure sur l'hexaméthylènetétramine en milieu alcoolique acide.

STEPHEN Méthode permettant de réduire un nitrile en s'arrêtant au stade de l'imine. On opère avec du chlorure d'hydrogène sec, en milieu éther anhydre, le chlorure d'étain(II) étant le réducteur. On obtient le sel d'imine. Cette méthode permet ensuite par hydrolyse du sel d'imine d'obtenir l'aldéhyde correspondant.

WAGNER-MEERWEIN Lorsque le carbone 2 d'un alcool ne porte pas d'hydrogène, une déshydratation peut quand même avoir lieu, mais avec un réarrangement dit de Wagner-Meerwein:

WIDMAN-STOERMER Il s'agit d'une cyclisation .Le point de départ est un sel de diazonium     d'une amine aromatique, le produit d'arrivée est un dérivé du 1,2-diazanaphtalène ou cinnoline .

WITTIG La préparation d'un alcène à partir d'un composé carbonylé par action d'un alkylidènetriphénylphosphorane (nommé aussi ylure de phosphore) est appelée réaction de Wittig.

Exemple:

Mécanisme:

Remarques:         - Les ylures de phosphore sont des substances très réactives, souvent fortement colorées et qui réagissent avec tous les composés contenant des atomes d'oxygène (dioxygène, eau, acides, alcools et composés carbonylés). Ils sont préparés in situ par réaction des phosphines (souvent triphénylphosphine) sur un halogénoalcane (formation d'un halogénure de phosphonium) suivie de l'action d'une base forte (Ethanolate de sodium):

        - La double liaison phosphore-oxygène de l'oxyde de triphénylphosphine formé, est très forte.         - La réaction de Wittig est parfois stéréosélective ; des mélanges d'alcènes Z et E se forment cependant.         - La société BASF a utilisé cette réaction dans une étape cruciale de la synthèse de la vitamine A1 :