Solutions des exercices du chapitre - Dwayana

Synthèse de la morphine 27. La morphine naturelle est-elle chirale ? Combien le composé (A) possède-
t-il de stéréo-isomères de configuration ? La réponse devra être
justifiée. Quelle en est la nature ? . La morphine est chirale car non superposable à son image
spéculaire. . On recense 5 atomes de carbone asymétrique dans la morphine,
marqués d'une étoile sur le schéma. Mais leurs configurations ne
sont pas toutes indépendantes du fait de la présence des cycles. . [pic] . Les configurations des atomes portant des atomes d'oxygène sont
libres. Celles des deux atomes de carbone asymétriques du cycle
azacyclohexanique sont liées (ce cycle est soit au dessus, soit
en dessous du plan du cycle benzénique). La jonction de cycles
2/3 peut être cis ou trans. . Il y a donc 16 stéréo-isomères de configuration possible, dont
la morphine naturelle. Celle-ci possède dont 15 stéréo-isomères,
son énantiomère et 14 diastéréo-isomères. 28. Indiquer en le justifiant le descripteur stéréochimique (configuration
absolue) de l'atome C1 . L'ordre de priorité est : C(5) < C(3) < C(2) < C(4) . La configuration absolue est : S 29. Définir en deux lignes ce que signifie « synthèse énantiosélective ».
Pourquoi ce type de synthèse est-il souvent préférable pour des
produits à activité biologique ? . Une synthèse énantiosélective conduit majoritairement à l'un des
deux énantiomères du composé chiral cible. Ce type de synthèse
est préférable pour les produits à activité biologique car ceux-
ci sont souvent chiraux et seul l'un des énantiomères est
biologiquement actif. 30. Représenter la conformation privilégiée du cycle contenant l'atome
d'azote, en indiquant clairement la position des groupes substituants.
Justifier la réponse. . La conformation privilégiée est de type chaise. Le groupe
méthyle est de préférence en position équatoriale afin de
minimiser les interactions 1,3-diaxiales. . [pic] 31. Quel est le rôle du carbonate de potassium ? . Le carbonate de potassium est une base qui déprotone le phénol. 32. Indiquer en justifiant la réponse la nature du mécanisme de formation
de (C). Structure de (D). . Le phénolate réalise une substitution nucléophile de type [pic] sur
l'iodométhane, composé primaire possédant un bon groupe partant. Le
composé (3) est donc le suivant : . [pic] 33. Donner la structure du DMF. Montrer que ce solvant peut facilement
solvater les cations, mais très difficilement les anions. . Le DMF a pour structure : [pic] . Cette molécule est fortement polaire (séparation de charges), et
la partie négative du dipôle est peu encombrée donc peut
s'organiser autour des cations par interaction charge-dipôle. En
revanche, la partie positive du dipôle est encombrée et, ainsi,
les anions sont peu solvatés. Ce solvant est un solvant polaire
non protogène, qui ne peut en outre donner de liaison hydrogène
souvent associées à une bonne solvatation des anions. 34. À l'aide d'un diagramme énergétique comparatif, justifier la plus
grande facilité de la réaction étudiée dans le DMF par rapport à ce qui
serait observé dans l'éthanol, par exemple. . Par suite de la désolvatation des anions par rapport à la
situation dans l'éthanol, le phénolate est moins stable dans le
DMF que dans l'éthanol. L'état de transition est lui-aussi moins
solvaté dans le DMF que dans le méthanol mais la solvatation de
ce dernier est moins intense car la charge négative est
dispersée sur un plus grand volume. . L'énergie d'activation est donc plus faible dans le DMF que dans
l'éthanol, la réaction est plus facile dans le DMF que dans
l'éthanol. 35. Proposer une méthode de préparation de la solution de méthanolate de
sodium dans le méthanol. . . La méthode la plus classique consiste à ajouter du sodium au
méthanol. La quantité de sodium est égale à la quantité de
méthanolate que l'on souhaite obtenir, selon l'équation de
réaction : . [pic] . La transformation est totale. 36. Rappeler les conditions opératoires et le mécanisme de la réaction
d'aldolisation du propanal. . Il suffit de se placer en milieu basique aqueux (solution
d'hydroxyde de sodium de concentration molaire voisine de [pic])
et de chauffer le mélange à reflux pendant quelques heures. . Le mécanisme est le suivant : . [pic] . [pic] 37. Expliquer pourquoi la propanone (engagée dans un couple de [pic] voisin
de 20) est nettement moins acide que le 2-oxobutanoate de méthyle
(engagé dans un couple de [pic] voisin de 12). . Dans la base conjuguée du 2-oxobutanoate de méthyle, la charge
négative est plus délocalisée que dans l'énolate de la
propanone : . [pic] . Ainsi l'espèce basique est plus stable et le 2-oxobutanoate de
méthyle est plus acide que la propanone. 38. Déduire des deux questions précédentes la structure et le mécanisme de
la réaction de formation de (E). Quelle en est la force motrice ? . Il y a déprotonation partielle en position ? du groupe carbonyle, pour
conduire à l'énolate. Ce dernier s'additionne sur le groupe carbonyle
du carbonate de diméthyle. Une élimination d'ion éthanolate s'ensuit et
ce dernier déprotone le composé F précédemment obtenu pour conduire à
l'énolate E, base conjuguée commune de F et de son tautomère di-
carbonylé. Cette étape est fortement déplacée dans le sens 1 du fait de
la différence d'acidité favorable entre l'éthanol et F, force motrice
de la réaction. . [pic] 39. Comment est-il possible de justifier la formation du composé (F) au
détriment de son tautomère, en général considéré comme bien plus
stable ? . La reprotonation de E pour conduire à F se fait soit sur l'atome
de carbone soit sur l'atome d'oxygène. Elle est plus facile
cinétiquement sur ce dernier. Par ailleurs, l'énol obtenu est
stabilisé par conjugaison jusque dans le cycle aromatique
adjacent et par une liaison hydrogène intramoléculaire : [pic] Le composé di-carbonylé ne présente pas ces caractéristiques et
se trouve donc être à la fois moins stable et moins vite formé
que l'énol. 40. Attribuer autant que faire se peut les différents signaux aux noyaux
d'hydrogène responsables. Justifier la multiplicité des signaux. . Les singulets 3H sont attribués aux 3 groupes méthoxy, sans
précision supplémentaire. . Le singulet très déblindé est attribué au noyau d'hydrogène du
groupe hydroxy de l'énol. . Les deux doublets déblindés 1H sont attribués aux 2 noyaux
d'hydrogène du cycle aromatique, en interaction de couplage spin-
spin par une constante [pic], sans précision supplémentaire (les
effets électroniques des groupes méthoxy étant contraires sur
les positions où ils s'exercent). . Les deux triplets 2H sont attribués aux deux groupes méthylène
du cycle non aromatique, en interaction de couplage spin-spin
par une constante [pic]. Le signal le plus déblindé correspond
sans doute au groupe le plus proche de l'énol. 41. Comment le spectre RMN permet-il de différencier le composé (F) de son
régio-isomère qui aurait pu aussi se former dans cette réaction ? . Le régio-isomère a pour structure : . [pic] . Le spectre RMN ferait apparaître deux singulets pour les groupes
méthylène. 42. Comment est-il possible de justifier la régio-sélectivité de la
formation de (F) ? . D'une part l'énolate issu de la déprotonation de D est plus
stable en position ? du cycle aromatique. Par ailleurs, le
composé F est plus stable que le régio-isomère représenté ci-
dessus, par suite de la conjugaison avec le cycle aromatique. 43. Quelle est la nature de la première transformation réalisée dans ce
protocole ? Quelle en est l'équation de réaction ? . La première étape consiste en la déprotonation de la
diisopropylamine pour donner le LDA (diisopropylamidure de
lithium, base très forte et non nucléophile car fortement
encombrée). Le dégagement gazeux est dû au butane. . L'équation de réaction est : . [pic] 44. Dans la deuxième étape du protocole, il se forme un dianion (G).
Justifier ce résultat et proposer une structure pour ce dianion. . La base est suffisamment forte pour que la double déprotonation
soit possible, en position ? des deux carbonyles et en position
? du groupe cétonique. Par ailleurs il a été apporté plus de
deux équivalents molaires de LDA. . Le dianion G est le diénolate représenté ci-dessous. . [pic] 45. Proposer un mécanisme pour la troisième étape du protocole, co