Stéréochimie et réactivité

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1 Stéréochimie et réactivité
1. Définitions – Exemples série acyclique 1.1. Réactions stéréospécifiques

2 1.1. Réactions stéréospécifiques
De par le mécanisme, on ne peut obtenir qu’un seul type de stéréoisomères, La configuration du réactif de départ impose la configuration du ou des produits obtenus  Additions sur un alcène Addition anti Addition anti Addition syn

3  Substitution nucléophile SN2
Inversion de Walden  Elimination E2 anti Base et/ou D + H-GP H et GP en anti

4 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 1.1. Réactions stéréospécifiques 1.2. Réactions stéréosélectives

5 1.2. Réactions stéréosélectives
A partir d’un produit quelconque, avec ou sans stéréochimie particulière, on obtient certains (ou un) des stéréoisomères possibles de façon majoritaire. Époxydation : liaison hydrogène dans l’état de transition, donc syn majoriatire

6 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 1.1. Réactions stéréospécifiques 1.2. Réactions stéréosélectives 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes

7  Exemple du 1-chloro-2-méthylcyclohexane, cis et trans
* Données expérimentales Régioisomère majoritaire

8 Pas d’élimination d’HCl
* Explication prenant en compte la conformation des halogénocyclohexanes Dérivé cis E2 ANTI Pas d’élimination d’HCl possible Majoritaire (Zaïtsev) La conformation réactive est « consommée » lors de la réaction, déplaçant l’équilibre d’interconversion jusqu’à quasi-épuisement du dérivé chloré

9 largement majoritaire
Dérivé trans Conformation largement majoritaire Pas d’élimination d’HCl possible E2 anti Seul possible Remarque : le résultat obtenu signe une E2

10 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes 3. Additions sur le cyclohexène 3.1. Addition de Br2

11 3.1. Addition de Br2 RR SS ee aa À l’équilibre : 75 % de aa dans CCl4 Ouverture transdiaxiale des cycles accolés à un cyclohexane (règle de Fürst-Plattner) La seule conformation obtenue par la réaction = aa, puis interconversion

12 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes 3. Additions sur le cyclohexène 3.1. Addition de Br2 3.2. Dihydroxylation anti

13 3.2. Dihydroxylation anti RR SS Liaison H : pseudo-cycle à 5 ee aa Seul aa est obtenu suite à la réaction, puis interconversion : ee plus stable, majoritaire à l’équilibre

14 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes 3. Additions sur le cyclohexène 4. Additions nucléophiles sur la cyclohexanone et ses dérivés

15 4. AN sur cyclohexanone et dérivés
 Etude de la réaction d’addition de deux nucléophiles : H- (LiAlH4) et CH3Li, sur la 4-t-butylcyclohexanone t-Bu / OH trans conformation verrouillée t-Bu / OH cis Ces réactions sont totales et irréversibles : contrôle cinétique Le produit d’addition majoritaire sera le plus vite formé, pas forcément le plus stable

16  Données expérimentales :
Soit : Soit :

17 Attaque axiale Angle de Bürgi-Dunitz Attaque équatoriale Nu Nu Nu = H, 90% Nu = H, 10% Nu = CH3, 65% Nu = CH3, 35% Ce qui peut gêner l’attaque équatoriale : état de transition éclipsé de C-O et C-R, avec R=H ici Ce qui peut gêner l’attaque axiale : gêne stérique des substituants axiaux en 3 et 5 (H ici) : H/H négligeables, CH3/H plus importante

18 Exercice d’application :
La (5R)-3,3,5-triméthylcyclohexanone est un composé à conformation verrouillée.

19 Exercice d’application :
On donne : Commenter ces résultats Identification des réactions : réduction d’une cétone en alcool par LiAlH4 donneur d’’hydrures = AN sur dérivés de cyclohexanone, réaction sous contrôle cinétique De par le mécanisme, chacune des deux réactions peut conduire à un mélange de deux isomères de configuration, d’où les produits obtenus en mélange 3) Les deux isomères de configuration sont obtenus avec des pourcentages différents : ces réactions sont stéréosélectives

20 des produits obtenus…)
L’explication de la stéréosélectivité passe par les conformations possibles de la cyclohexanone et l’examen des différentes attaques possibles du nucléophile (ne pas raisonner sur la stabilité des produits obtenus…) H Attaque axiale H Attaque équatoriale L’attaque axiale est largement majoritaire Attaque axiale Erreur svt commise : vouloir à toute force (lH) que 60% soit plus stable que 40% Attaque équatoriale Attaque équatoriale majoritaire Rq : on ne peut pas « deviner » quel sera le produit majoritaire, mais on peut expliquer le résultat

21 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes 3. Additions sur le cyclohexène 4. Additions nucléophiles sur la cyclohexanone et ses dérivés 5. En série stéroide 5.1. Halogénation en position 9a

22 Ouverture trans-diaxiale
5.1. Halogénation en 9a H Déshydratation régiosélective H2SO4, D Br+OH- (Br2 + H2O) ? a SN2 anti a a Ouverture trans-diaxiale stéréosélectivement Ion ponté bromonium stéréosélectivement sur face a

23 Chapitre 3 - Stéréochimie et réactivité
1. Définitions - Rappels 2. Elimination E2 anti des halogénocyclohexanes 3. Additions sur le cyclohexène 4. Additions nucléophiles sur la cyclohexanone et ses dérivés 5. En série stéroide 5.1. Halogénation en position 9a 5.2. Dihydroxylation en 2,3

24 Trans : stéréospécifique
5.2. Dihydroxylation en 2,3 KMnO4 dilué 2 3 Cis exclusivement : stéréospécifique 1) RCO3H Sur face a très majoritairement : stéréosélectif 2) H2O ou OH- Ouverture anti transdiaxiale Trans : stéréospécifique très majoritaire face a : stéréosélectif

25 Exercice examen 2004 – 1ère session (5 points sur 30) :
Exercice 3 (5 points) Selon sa configuration, le 2-bromo-4-t-butyl-3-méthylcyclohexanol a un comportement différent en milieu basique. Le stéréoisomère (1R,2R,3S,4S) A conduit au (1S,2S,3S,6R)-3-t-butyl-2-méthyl-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane C, tandis que le stéréoisomère (1S,2R,3S,4S) B conduit à la (3R,4S)-4-t-butyl-3-méthylcyclohexanone. Expliquer ces deux réactions en proposant un schéma concis de leur mécanisme (utiliser pour cela les représentations en perspective des formes chaise de A et de B), et donner la structure de C.

26 Exercice examen 2004 – 1ère session :
A partir des données de l’énoncé (cf nomenclature), en milieu basique : Br H H base H soit OH t-Bu CH3 énol cétone H Br H H H base soit H t-Bu CH3 OH Identification des réactions

27 Donner l’allure de la courbe de variations d’énergie lors de la réaction suivante :
3 2 2 choses importantes : placer 3 plus haut que 2, et ET3 plus bas que ET2

28 Donner la structure et expliquer la formation stéréosélective de B
Donner la structure et expliquer la formation régiosélective et stéréosélective de C Formation stéréosélective de B : L’epoxyde se fait majoritairement par le dessous de la double liaison car CH3 gêne l’approche par le dessus Attaque anti (SN2) Ouverture trans diaxiale (règle de Fürst-Plattner)