Chimie organique 1998 Chimie Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille)

Gautret

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Examen du Supérieur Hautes Etudes d'Ingénieur (Lille). Sujet de Chimie organique 1998. Retrouvez le corrigé Chimie organique 1998 sur Bankexam.fr.

Sujets

• Chimie organique
• 1998

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 09 août 2008
• Nombre de lectures: 71
• Langue: Français

Extrait

HEI 3 GC

Le 3 juin 1998

Devoir n°1

Durée : 3 heures

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Sans calculatrice

Chimie Organique

SYNTHESE DE LA JUVABIONE

La juvabione est un cétoester dérivé des terpènes qui a été isolé à partir de différentes plantes.

Elle présente un effet hormonal sur le développement et la reproduction des insectes.

L’objectif de ce problème est d’étudier quelques méthodes de synthèse totale de la juvabione.

1-

La juvabione

La juvabione correspond au stéréoisomère suivant :

A

CO

2

Me

O

H

H

Me

1.1-

Combien de stéréoisomères possède la juvabione (

A

) ? Les représenter en indiquant

ceux qui sont énantiomères et ceux qui sont diastéréoisomères.

1.2-

Déterminer la configuration absolue des carbones asymétriques de la juvabione (

A

).

1.3-

Donner le nom IUPAC de la juvabione (

A

) (la démarche utilisée peut être détaillée).

2-

1 / 5

Méthode de K. Mori et M. Matsui

(K. Mori et M. Matsui,

Tetrahedron

24

, 3127 (1968))

POCl

3

/ pyridine

(-H

2

O)

L

CN

O

O

H

OMe

H

O

OMe

O

1) LiAlH(OEt)

3

2) H

+

/ H

2

O

1) BrCH

2

CO

2

Et, Zn

2) H

2

SO

4

(-H

2

O)

C

B

H

2

(1eq)

/ Ni

D

E

1) KOH

2) H

+

/ H

2

O

1) SOCl

2

2) Me

2

NH

F

G

1)

2) H

+

/ H

2

O

1) Li / NH

3

2) H

+

H

I

H

2

(1 eq)

/ Pd

MgBr

J

KCN

/ AcOH

K

M

A

?

MeCOCl

/ pyridine

CO

2

Me

O

H

H

Me

2.1- Etape B

→

C

•

Nommer le composé de départ

B

et le réactif BrCH

2

CO

2

Et.

•

Déterminer la structure de

C

en précisant son mécanisme de formation. Quel est le nom

de cette réaction ?

•

Pourquoi ne peut-on utiliser le magnésium à la place du zinc pour synthétiser

C

?

2.2- Etapes C

→

G

•

Déterminer la structure des composés

D

,

E

, et

F

.

•

Décrire le mécanisme de la réduction de l’amide

F

en aldéhyde

G

.

•

Question supplémentaire (+0,5 point) :

pourquoi cette réduction n’a pas été menée avec

LiAlH

4

au lieu de LiAlH(OEt)

3

?

2.3- Etape G

→

H

•

Quel(s) solvant(s) utilise-t-on généralement pour réaliser ce type de condensation ?

Quel est le rôle de ce solvant ?

Quelles précautions expérimentales doit-on prendre pour réaliser ce type de réaction ?

•

Décrire le mécanisme de la réaction et donner la structure de la molécule

H

.

2.4- Etape H

→

I

La réaction 1) permet de transformer le noyau aromatique

(réduction de Birch).

•

Question supplémentaire (+1 point

)

:

envisager le mécanisme de cette réaction sachant

qu’il se forme Li

+

et NH

2

-

.

en

OMe

R

OMe

R

•

Justifier la formation d’une cétone

I

lors du traitement acide 2) du milieu réactionnel.

2.5- Etapes I

→

M

J

correspond à un mélange de stéréoisomères car l’hydrogénation catalytique menée sur

I

n’est pas très stéréosélective.

•

Déterminer la structure des composés

J

,

K

et

L

.

•

Préciser les mécanismes des diverses réactions conduisant de

I

à

M

.

2 / 5

2.6- Etapes M

→

A

Le composé

M

conduit à la juvabione (

A

) à la suite d’interconversions de groupes

fonctionnels (une séparation des diastéréoisomères est nécessaire pour obtenir la juvabione

(

A

) et son énantiomère).

•

Nommer les groupes fonctionnels de

M

et préciser les réactions à mettre en oeuvre pour

transformer chacun des groupes fonctionnels pris séparément.

•

En déduire un schéma de synthèse de

A

à partir du dérivé

M

.

3-

Méthode de K.S. Ayyar et G.S.K. Rao

(K.S. Ayyar et G.S.K. Rao,

Can. J. Chem

46

, 1467

(1968))

1) CH

3

MgBr + CuI

2) H

+

/H

2

O

OMe

H

O

Mêmes méthodes

que Mori et Matsui

N

P

Base / H

2

O

(- H

2

O)

Q

A

O

+

H

O

?

CO

2

Me

O

H

H

Me

3.1-

Décrire les mécanismes de formation de

P

et

Q

et donner leur structure.

3.2-

Pourquoi est additionné CuI lors de l’étape

P

→

Q

? Quel autre organométallique

aurait-on pu également utiliser à la place de CH

3

MgBr + CuI ?

Proposer un réactif permettant de convertir

Q

en composé

H

.

4-

3 / 5

Méthode de B.A. Pawson, H.-C. Cheung, S. Gurbaxani et G. Saucy

(B.A. Pawson, H.-

C. Cheung, S. Gurbaxani et G. Saucy,

J. Am. Chem. Soc.

92

, 336 (1970))

α

β

A

CH

2

N

2

1)

2) H

+

/ H

2

O

Li

V

1) TsCl

2) NaCN

O

Η

Η

Me

Η

R

S

T

U

1) R

2

BH

2) H

2

O

2

/ OH

-

1) O

2

singulet

2) I

-

3) Cr (VI)

4) Ag

2

O

CO

2

Me

O

H

H

Me

CO

2

H

O

H

H

Me

4.1-

Lors de la réaction

R

→

S

, seule la double liaison C

α

=

C

β

du composé

R

est modifiée.

Puisque cette réaction ne présente qu’une très faible stéréosélectivité, il est nécessaire

de séparer

S

de son diastéréoisomère.

Donner, en précisant la stéréochimie, la structure de

S

et du diastéréoisomère obtenu.

4.2-

Donner la formule du chlorure de tosyle (TsCl).

4.3-

Déterminer la structure des composés

T

et

U

.

Détailler les mécanismes des étapes

S

→

T

et

T

→

U

.

Question supplémentaire (+1 point) :

expliquer la formation de

A

à partir de

V

.

5-

Méthode de A.G. Schultz et J.P. Dittami

(A.G. Schultz et J.P. Dittami,

J. Org. Chem.

49

, 2615

(1984))

AF

AB

Z

O

H

H

O

Me

H

H

H

Me

O

O

OEt

1) Base

2) (MeO)

2

C=O

1) NaI

2) Base

Base

Cl(CH

2

)

3

I

O

O

H

H

Me

O

W

1) MeMgBr

2) H

+

/ H

2

O

(-EtOH)

X

Y

AC

1)

2) H

+

/ H

2

O

AD

MgBr

H

+

AE

1) F

-

2) CrO

3

(1 eq)

AA

H

2

(1eq)

Pd / C

MCPBA

HO

OH

AG

1) NaBH

4

2) TsCl

3) NaOMe

AH

H

+

/ H

2

O

CO

2

Me

O

H

H

Me

A

1) MeOH / H

+

2) TBS-Cl

α

β

5.1- Etapes W

→

Y

•

Un dérivé chloré est-il plus réactif qu’un dérivé iodé lors d’une substitution

nucléophile ?

•

Déterminer les structures de

X

et

Y

en précisant leur mécanisme de formation (la

réaction

X

→

Y

aurait pu être, a priori, menée avec MeLi à la place de MeMgBr).

4 / 5

5.2- Etape Y

→

Z

(l’énantiomère de

Z

est également obtenu)

•

Quel est le rôle de l’ajout de I

-

?

•

Indiquer quels sont les carbones de

Z

qui sont situés dans le même plan ; justifier.

Préciser le mécanisme de la réaction

Y

→

Z

et expliquer pourquoi les 2 hydrogènes

α

et

β

sont situés du même coté par rapport à ce plan ?

•

Dessiner la molécule

Z

en représentant le cycle non insaturé à 6 carbones en

conformation chaise.

5.3- Etapes Z

→

AB

•

L’hydrogénation catalytique du composé

Z

conduit à un seul énantiomère

AA

.

Question supplémentaire (+1 point) :

représenter la structure de

AA

en précisant sa

stéréochimie et justifier pourquoi

AA

est le seul énantiomère obtenu.

•

L’oxydation de Baeyer-Villiger (étape

AA

→

AB

) permet de transformer une cétone en

un ester grâce à un peracide (acide m-chloroperbenzoïque).

Question supplémentaire (+1 point) :

indiquer le mécanisme de cette réaction.

5.4- Etape AB

→

AC

L’action de MeOH / H

+

sur

AB

conduit à un composé possédant une fonction ester et une

fonction alcool.

TBS-Cl (tertiobutyldiméthylchlorosilane) permet de protéger la fonction alcool -OH sous

forme -OSitBuMe

2

et peut être régénérée en présence d’ions fluorures.

•

Pourquoi est-il nécessaire de protéger la fonction alcool dans la suite de la synthèse ?

•

Donner la structure du composé

AC

.

Représenter la conformation chaise de

AC

la plus stable ; justifier.

5.5- Etape AC

→

AD

La cétone

AD

est préparée grâce à une monoaddition de (CH

3

)

2

CHCH

2

MgBr sur l’ester

AC

dans un solvant non polaire avec de la triéthylamine comme co-solvant.

•

Quelle réaction se produit, en général, entre un organomagnésien et un ester ?

•

Afin de synthétiser une cétone, quel organométallique et quel dérivé carboxylique

utilise-t-on, en général, pour s’arrêter à une monoaddition ?

•

Donner la structure de la cétone

AD

.

5.6- Etapes AD

→

A

•

Donner la structure des composés

AE

,

AG

et

AH

(TsCl correspond au chlorure de

tosyle).

•

Décrire les mécanismes des réactions

AF

→

AG

et

AG

→

AH

.

--------------------

Barème indicatif :

1-

2,5 points :

1.1- 1 pt

1.2- 0,5 pt

1.3- 1 pt

2-

7 points

:

2.1- 1,5 pt

2.2- 1 pt

(+½ pt)

2.3- 1,5 pt

2.4- ½ pt

(+1 pt)

2.5- 1,5 pt

2.6- 1 pt

3-

2 points

:

3.1- 1,25 pt

3.2- 0,75 pt

4-

2 points

:

4.1- 0,5 pt

4.2- 0,25 pt

4.3- 1,25 pt

(+1 pt)

5-

6,5 points :

5.1- 1,5 pt

5.2- 1,5 pt

5.3-

(+2 pts)

5.4- 1 pt

5.5- 1 pt

5.6- 1,5 pt

5 / 5