HEI chimie organique 1998 chimie partiel

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HEI 3 GC Le 3 juin 1998 Devoir n°1 Durée : 3 heures Sans document 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 : Me HHO CO Me2A 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)) O 1) BrCH CO Et, Zn H (1eq) 1) KOH 1) SOCl2 2 2 2C D E F+ 2) H SO (-H O) / Ni 2) Me NH2) H / H O2 4 2 2 2OMeB1) LiAlH(OEt)3+2) H / H O21) MeCOCl H (1 eq) 1) Li / NH MgBr2 3K J I H+ + / pyridine / Pd HO OMe2) H 2) H / H O2 GKCNMe H/ AcOH HHPOCl ?3L O CO Me/ pyridine O O CN 2(-H O)2 AM 2.1- Etape B → C • Nommer le composé de départ B et le réactif BrCH CO Et. 2 2• Déterminer la structure de C en précisant son mécanisme de formation. Quel est le nom de cette réaction ? • Pourquoi ne peut-on utiliser le ...
Publié le : jeudi 21 juillet 2011
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HEI 3 GC
Le 3 juin 1998
Devoir n°1
Durée : 3 heures
Sans document
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
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