QUELQUES REACTIONS DE BASE


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Plan de l'étude:

 

ADKINS (oxosynthèse)

CROTONISATION

HINSBERG

RADZISZEWSKI

SUZUKI

ADKINS (réduction des acides)

DARZENS (condensation)

HOFMANN

REARRANGEMENT BENZYLIQUE

TRANSPOSITION PINACOLIQUE

ALDOLISATION

DELEPINE (méthode de)

HOFMANN (élimination)

REFORMATSKY

ULLMANN

ANALYSE RETROSYNTHETIQUE

DIAZOMETHANE (synthèses avec le)

HUNSDIECKER

REIMER ET TIEMANN

VAN SLYKE

ARBUZOV

DIAZOTATION

KILIANI-FISCHER (allongement d'un ose)

REPPE(oxosynthèse)

WAGNER-MEERWEIN

ARNDT-EISTERT

DIECKMANN (condensation)

KNOEVENAGEL

RILEY

WIDMAN-STOERMER  (réaction de)

BAEYER-VILLIGER (oxydation)

DIELS-ALDER

KNORR (synthèse)

RITTER

WILGERODT (réaction de)

BARBIER-WIELAND

DOEBNER-KNOEVENAGEL

KOLBE

ROBINSON (annellation de)

WILLIAMSON

BECKMANN (transposition ou réarrangement)

DOEBNER-MILLER

LEUCKART

ROSENMUND (Procédé)

WITTIG

BIRCH (rédution de)

ESTERIFICATION

MADELUNG (réaction de)

RUZICKA

WOHL-ZIEGLER

BLAISE

FEIST-BENARY

MAILLARD

SABATIER

WOLFF-KISHNER (réduction)

BOUVEAULT ET BLANC (réaction de)

FISCHER-TROPSCH

MALONIQUE (synthèse)

SABATIER ET MAILHE

WURTZ

BUCHERER (réaction de)

FITTIG

MANNICH

SABATIER ET SENDERENS

ZEREWITINOFF

CANNIZZARO

FRIEDEL ET CRAFTS

MEERWEIN

SANDMEYER

 

CARROLL (réarrangement de)

FRIEDLÄNDER

MEERWEIN-PONNDORF-VERLEY

SAPONIFICATION

 

CETOLISATION

FRIES (Réarrangement de)

MERRIFIELD (procédé)

SCHIEMANN

 

CHICHIBABIN (SN sur cycle pyridinique)

GABRIEL

METATHESE

SENDERENS

 

CHUGAEV (élimination de)

GATTERMANN-KOCH (oxosynthèse)

MICHAEL (addition)

SKRAUP (Synthèse de)

 

CLAISEN (condensation)

HALLER-BAUER

OPPENAUER (méthode d')

SOMMELET (réaction de)

 

CLAISEN (réarrangement)

HANTZSCH (synthèse pyridinique)

OZONOLYSE

SÖRENSEN

 

CLEMMENSEN

HANTZSCH (Synthèse du pyrrole)

PAAL-KNORR (synthèse)

STEGLICH (estérification de)

 

CORNFORTH (réarrangement de)

HECK

PECHMANN (condensation)

STEPHEN

 

COPE (réarrangement de)

HELL-VOLHARD-ZELINSKY

PERKIN (réaction)

STRECKER

 


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.
ALDOLISATION.gif

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 :

ARBUZOV

 

La réaction d'Arbuzov, parfois appelée réaction de Michaelis-Arbuzov permet d'obtenir un alkylphosphonate à partir d'un trialkylphosphite :

ARBUZOV.gif

 

Mécanisme :

 

ARBUZOVMECANISME.gif

ARNDT-EISTERT

 

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

 

ARNDTEISTERT.gif

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 :

 

DIAZOMETHANE.gif

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:
BECKMANNREARR.gif
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 a 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 :

CANNIZZMECAN.gif

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 γ,d-allylcétone.

CARROLL.gif 

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 a 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 a du groupement fonctionnel porte un ou des atomes d'hydrogène, peuvent subir une réaction d'autocondensation qui conduit à un b 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 b-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 CORNFORTH

REARCORNFORTH.gif

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.

COPE.gif

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:
DIELSALDER.gif
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 a-éthylénique,

Mais aussi:

et

REACTION DE DOEBNER ET MILLER
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' a 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

REACTION DE FRIEDLÄNDER

Elle conduit à la synthèse des quinoléines.

On fait réagir une amine aromatique ayant un carbonyle en ortho avec un autre composé carbonylé ayant au moins deux hydrogènes en α.

FRIEDLANDER.gif

Le catalyseur peut être l'acide trifluoracétique, l'acide toluènesulfonique, l'iode ou les acides de Lewis.

REARRANGEMENT DE FRIES

Réarrangement d'un ester phénolique en une hydroxyarylcétone catalysé par un acide de Lewis.

FRIES1.gif

Mécanisme :

Pour le dérivé ortho :

 

FRIES2.gif

Exemple de réaction :

 

FRIES3.gif

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-Bauer

Cette alkylation n’est utilisée en synthèse que pour les préparations de cétones fortement substituées comme l’hexaméthylpropane, difficiles à obtenir autrement :

HALLERBAUER.gif

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 :

HANTZSCH10.gif

HECK (Réaction de)

La réaction dite de Heck peut se résumer par :

HECKREACTION.gif

Ces réactions à base de Palladium catalyseur, mises au point par Heck, Negishi et Suzuki ont permis la synthèse de composés importants ; elles ont permis par exemple la synthèse totale de la diazonamide A substance permettant l'inhibition de l'assemblage de la tubuline et utilisée notamment contre les tumeurs du côlon. La diazonamide A a été découverte dans une ascidie (Diazona angulata).

Le palladium joue bien le rôle de catalyseur ainsi que le montre le cycle suivant résumant la réaction

CYCLEDEHECK.gif

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 a-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 a-éthylénique.

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

SYNTHESE DE KNORR
Permet de péparer les dérivés pyrroliques par action des a-amino-cétones sur les esters b-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. 

REACTION DE MADELUNG    (1912)    (Madelung Walter Chimiste allemand né en 1879 et mort en 1963)

Il s'agit d'une cyclisation intramoléculaire d'un N-phénylamide aboutissant à l'indole ou à un de ses dérivés.

MADELUNG1.gif

 

Le mécanisme de cette réaction est le suivant :

MADELUNG2.gif

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 b-dicarbonylés) sur des aldéhydes ou cétones a,b 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. 
OZONOLYSE.gif
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.hydroxycinnamiquedont 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 a-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 b-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' a-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

Ou

CARBENESX4.gif

dont le mécanisme est :

CARBENESX5.gif

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:
ROBINSON.gif
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 :

SANDMEYER1.gif
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 a,b-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 a,b-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 a,b-insaturée et l'aniline est l'amine aromatique.

Le composé obtenu est la g-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.

STEGLICH (Estérification de )

STEGLICH.gif

On utilise le dichlorométhane (CH2Cl2) comme solvant, le dicyclohexylcarbodiimide (DCC) comme agent de couplage et le diméthylamidopyridine (DMAP) comme catalyseur.

C'est une réaction douce qui convient aux alcools stériquement encombrés comme par exemple les tertiobutanols (esters tertiobutyliques) qui ont tendance dans les conditions habituelles d'estérification à former des carbocations et de l'isobutène.

Mécanisme :

STEGLICHMECAN.gif

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:
STRECKER1.gif

          - La dégradation de Strecker permet d'obtenir un aldéhyde à partir d'acides aminés.

Exemple général :

STRECKER2.gif

COUPLAGE DE SUZUKI

Le principe est le suivant :

SUZUKICOUPLAGE.gif

En pratique :

SUZUKI1.gif

 

Exemple :

SUZUKI2.gif

 

Remarque :

Ce type de couplage mis au point par Suzuki (Prix Nobel en 2010) a vu son champ d'action considérablement élargi. On peut coupler aussi des alkyles, des alcényles, des alcynyles. A la place de l'acide boronique, on peut utiliser des esters boroniques, mais aussi des organoborates.

TRANSPOSITION PINACOLIQUE

Transposition se produisant lors de la déshydratation du pinacol (un glycol) et qui conduit à une cétone, la pinacolone :

 

PINACOL2.gif

VAN SLYKE
La méthode de Van Slyke de dosage des acides a-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 a (la fonction cétone est en a 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 w-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.

 

SYNTHALCSUCCINIMIDE.gif

Mécanisme :

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

WOHLZIEGLER.gif

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.

WURTZ
Le sodium en agissant sur un iodure d'alkyle fournit un alcane.Il s'agit d'une méthode permettant d'allonger une chaîne carbonée.

ZEREWITINOFF
Un organomagnésien R-MgX est décomposé par des réactifs à hydrogène mobile A- H+ selon l'équation 

Si on utilise CH3MgI on aura un dégagement de CH4 et de la mesure du volume de méthane recueilli on pourra en déduire la quantité de matière de AH initialement présente. Il s'agit d'un dosage de AH.
Les différents A-H à hydrogène mobile sont regroupés dans le tableau:
 

Eau

OH-H

Alcools

RO-H

Phénols

ArO-H

Thiols

RS-H

Amines

R(R')N-H

Amides

RCO-N(R')-H

Acides

RCOO-H