aldéhydes et cétones a,b -insaturés
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Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
C C C
O
R
R = H aldéhyde
R= alkyle, aryle… : cétone
C C C
O
R
-
Rappel : système conjugué = système plan
O
O
s-cis s-trans
Réactivités de la double liaison et du >C=O, parfois modulées
Réactivité propre au système conjugué
Réactivité de la liaison C=C
Cf réactivité des alcènes
C C C
O
R
C=O groupe attracteur
Hydrogénation catalytique
C C C
O
RH2
Pd/CC C C
O
R
HH
Addition syn (cis)
Additions électrophiles
C C C
O
RBr
CCl4
BrC C C
O
R
Br
Br
Addition anti (trans)
Réaction très lente, difficile
>>>
Réactivité du carbonyle CO
Cf réactivité des cétones et aldéhydes
C C C
O
R
Additions nucléophiles 1,2
C C C
O
RNu
C C C
O
R
Nu
Acidité des atomes d’H portés par Csp3 en
C C C
OH
R
NuH+
Exemple : LiAlH4 (Nu = H-), R-Li….
C C C
O
C
HB- C C C
O
C C C C
O
C
carbanionénolate(nucléophile)
Intermédiaire tétraédrique
+ BH
Réactivité due au système conjugué
Additions nucléophiles 1,4
C C C
O
R C C C
O
R
Nu
Acidité des atomes d’H portés par C en
O
H
B-
énolate
Nu
C C C
OH
R
Nu
C CH
Nu
C
O
R
énol carbonyle
H+
OO
Carbanion en
O
Carbanion en
- BH
Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
C C C
O
Nu
C CH
Nu
C
O
Addition 1,4
C C C
OH
Nu
Addition 1,2
Facteurs orientant vers une AN 1,2 ou 1,4 :
* Nature du nucléophile
* Nature du composé carbonylé
Les aldéhydes sont plus sujets aux AN 1,2 que les cétones
AN 1,4
AN 1,2
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
C
O
H C
O
R Présence de R gênante pour AN 1,2(angle de Bürgi-Dunitz)
Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
2.1. Addition de Michaël et annellation de Robinson
H3C CH NO2
HB
Addition nucléophile 1,4 d’un carbanion sur des composés, carbonylés ou nitriles, -insaturés
Addition de Michaël
H3C CH N
O
O
Carbanion conjugué1)
2) H2C CH C
O
CH3+ H2C CH2 C
O
CH3CHO2N
H3C
=
« méthylène activé » C O
C NAN1,4
Me3NO P
O
O
O
O
O
O
(CH2)14CH3
C
O
clivage oxydatif
CHO
OH
4-hydroxynon-2-ènal (HNE)
ester d'acide arachidoniqueet de phospholipides
LDL (Low-Density Lipoprotein)
Exemple addition 1,4
CHOR
OH+ Nu
O
OH
NHprotéine
résidulysine
O
OH
Sprotéine
résiducystéine
O
OH
N
résidu histidineprotéine
N
Inhibition de la protéine
CR
OH
Nu
O
H R
O
OH
Nu
Exemple : G-SH
-Glu-Cys-Gly
SH
R
O
H
-Glu-Cys-Gly
S
R
O
H
Addition 1,6 : Mécanisme d’action de la mitomycine C (anticancéreux)
O
O
NH2
Me N
CH2OCONH2
OMe
NH
Red,
in vivo
OH
OH
NH2
Me N
CH2OCONH2
NH
OMe
H
- MeOH
O
OH
NH2
Me N
CH2OCONH2
NH
H
O
OH
NH2
Me N
CH2OCONH2
NH2
NH
NN
N
O
NH2
ADN
OH
OH
NH2
Me N
CH2OCONH2
NH2
NH
HN
NN
N
O
ADN
O CH2
+ CO
H
Réaction de Michaël suivie d’une aldolisation intramoléculaire avec déshydratation
Annellation de Robinson : obtention d’un cycle
Michaël
aldolisation
O
EtONa / EtOH
+ EtOH
Mécanisme
H3C
O
CH3
EtO Na
H3C
O
CH2
O
CH3
H3CC
O
CH2 CH2 CH2
C
O
CH2
H3CC
O
CH2 CH2 CH
C
O
CH3
O
H3C
HO- H2O
O
H3C
H3CC
O
CH2 CH2 CH
C
O
CH3
OH3C
COCH3 H3CC
O
CH2 CH2 CH2
C
O
CH3
EtO-H
EtO Na
EtOH
énolate cinétique de A
EtO Na
Deshydratation regiosélective
enolate thermodynamique de A
A
A
enolatecinétique
enolatethermo
cycle à 6
cycle à 4
Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
2.1. Addition de Michaël et annellation de Robinson
2.2. Addition d’organométalliques
CH CH C
O
CH3H3C
2.2. Addition d’organométalliques
Addition 1,2 ou 1,4 ou mélange en proportions variables, en fonction de l‘organométallique utilisé.
1) CH3M
2) H2OCH CH C
OH
CH3H3C
CH3
CH CH2 C
O
CH3H3C
CH3
+
AN 1,2
AN 1,4
CH3M % alcool (1,2) % cétone (1,4)
CH3Li ≈ 100 ≈ 0
CH3Li /CuI ≈ 0 ≈ 100
CH3MgBr ≈ 25 ≈ 75
CH3M % alcool (1,2) % cétone (1,4)
CH3Li ≈ 100 ≈ 0
CH3Li /CuI ≈ 0 ≈ 100
CH3MgBr ≈ 25 ≈ 75
Organolithiens R-Li
S’additionnent toujours exclusivement en 1,2
Charges bien dissociées R et Li
CH CH C
O
LiCH3
CH CH C
O LiH3C
CH3M % alcool (1,2) % cétone (1,4)
CH3Li ≈ 100 ≈ 0
CH3Li / CuI ≈ 0 ≈ 100
CH3MgBr ≈ 25 ≈ 75
R-Li + CuI = organocuprates
S’additionnent toujours exclusivement en 1,4
2CH3Li + CuI (CH3)2CuLi + LiI
Synthèse des cuprates in situ :
CH CH C
O
CH3Li / CuICH CH2
CH3
C
O
CH3M % alcool (1,2) % cétone (1,4)
CH3Li ≈ 100 ≈ 0
CH3Li / CuI ≈ 0 ≈ 100
CH3MgBr ≈ 25 ≈ 75
Organomagnésiens R-MgX
Addition sous influence stérique, RMgX s’additionne en 1,2 ou 1,4, du côté le plus accessible
CH CH C
O
CH3H3C1) CH3MgBr
2) H3OCH CH2 C
O
CH3H3C
CH3
CH CH C
OH
CH3H3C
CH3
+
AN 1,2 : 25%AN 1,4 : 75%
C CH C
O
HH3C1) CH3MgBr
2) H3OCH3
C CH C
OH
HH3C
CH3
CH3
AN 1,2 : 100 %
Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
3. Réduction par Li (ou Na) dans NH3
3. Réduction par Li (ou Na) dans NH3
O O1) Li / NH3 excès2) H2O
Li
O OLi
Li
OLi
Li
H2N H
HO H
Mécanisme
OLi
O
H
Li
+ Li NH2
O
OH
Aldéhydes et cétones -insaturés
1. Structure et réactivité
2. Additions nucléophiles 1,4 et 1,2
3. Préparations
3. Préparations
+ H2C C
O
BaseC C C
O
+ H2OC O
3.1. Aldolisation
3.2. Bromation - Elimination
H3C C
O
CH2 CH3
1) Br2
HBr cat.,Solvant
H3C C
O
CH CH3
H
H
H3C C
O
CH CH3
H
Br - Br
H3C C
O
CH CH3
H
Br
H3C C
O
CH CH2
Br
H
H3C C
O
CH
CH2
2) Li2CO3
E2
base
-H+
-H+
Esters et acides -insaturés
1. Structure et réactivité
C C C
O
O-R
R = H acide
R = alkyle, aryle… : ester
C C C
O
OR
Similaire aux aldéhydes et cétones
1.1. Additions nucléophiles 1,2 ou 1,4
C C C
O
O-R
C C C
O
Nu
OR
C C C
O
O-R
Nu
énolate d'ester
NuC C C
O
Nu + RO
CHC C
O
O-R
NuH organomagnésiens...
organocuprates...carbanions...
-
* Avec les esters
1,2
1,4
C C C
O
O-HR-M C C C
O
O M
+ R-H
C C C
O
O-H2 R-Li
C C C
O
O
R
Li
Li
* Avec les acides
C C C
O
OHH2O
Sauf si RM = RLi
C C C
O
O Li
C C C
OH
OH
R
H2O
C C C
O
R- H
C C C
O
R
H
- OH
2. Préparations
Adaptation des méthodes connues : aldolisation, bromation/élimination…
Réaction de Réformatsky :-bromoester + cétone ou aldéhyde + Zn
C O + BrCH2COOEt1) Zn / éther
2) H3O
BrZnCH2COOEt
C CH-COOEtC
OH
CH2COOEt
Zn
Un organozincique réagit sur une cétone ou un aldéhyde, pas sur les esters moins réactifs
Soit la suite de réactions suivante (la réaction B C est stéréosélective) :
O
CH3Li / CuI B + B'
1)CH3Li
2) hydrolyseC
CH3
CH3
H
isomère de configurationmajoritaire
A
O
diastéréoisomères
B
C possède 5 carbones asymétriques (en positions 4a, 6, 7, 8 et 8a) :Carbone d’indice 4a : configuration RCarbone d’indice 6 : configuration RCarbone d’indice 7 : configuration RCarbone d’indice 8 : configuration SCarbone d’indice 8a : configuration R
2.1 Donner une représentation en perspective de B, sachant que les conformations de ce type de dérivés se calquent sur celles des dérivés de décaline. 2.2. Donner la structure de C (selon une représentation du type de celle donnée pour A) en justifiant en quelques mots sa formation majoritaire.
O
CH3
CH3
H
O
O
CH3
CH3
H
O
B ou B’ B ou B’
O
CH3
H
CH3O
H
Et
B (= 1)
O
CH3
CH3
H
OH
CH3
C
6
7
(6R, 7R)
A partir de A, addition 1,4 de l’organocuprate formé in situ par CH3Li et CuI pour donner B ou B’(création d’un carbone asymétrique R ou S)
A partir de B, on réalise une addition de CH3Li sur la cétone pour obtenir le produit C, dont on donne la configuration des carbones asymétriques, attribuée par numérotation de C :
1 2
1
2
3
4 5De par la configuration en 7, C est issu du produit 1 qui est donc B
La formation majoritaire de C s’explique par la présence en axial desdeux méthyles, qui font que l’attaque équatoriale de CH3Li est majoritaire
Exercice n°5 (6 points) Soit la suite de réactions suivante au départ de la cyclohexane-1,3-dione A :
O
O
1) EtONa / EtOH
2) CH3I
1) EtONa / EtOH
2) But-3-èn-2-one
OCH3
O
CH3
O
CH3OH
A
B
OH
intermédiairetricétonique
C
D
OCH3
O
- H2O
E F
1) CH3Li
2) hydrolyse
+ son énantiomère
D
+ son diastéréoisomère
1) La réaction A B est une réaction de monoalkylation régiosélective en position 2. Donner un schéma réactionnel de cette réaction en expliquant en quelques mots la régiosélectivité de l’alkylation.
2) Donner une représentation en perspective de l’intermédiaire C dans sa conformation la plus stable en complétant le schéma ci-dessous. Représenter à la suite le composé D en perspective, en proposant une explication de la stéréochimie constatée au niveau des carbones de jonction :
O
O
3) Dans la réaction E F, proposer une explication pour l’attaque régiosélective de CH3Li sur un seul des deux groupements carbonyles.
1ère session 2007
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