Principes de la chimie verte.
Pourcentage d'�conomie d'atomes. Capes 2018.
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Notion
d'�conomie d'atomes.
Les alclo�des et leurs d�riv�s constituent une classe de mol�cules
ayant des propri�t�s pharmacologiques importantes. L'aspidospermine (-)
peut �tre obtenue � partir du lactame (3) pr�par� � partir du d�riv�
cyclohex�nique (4) lui m�me issu du tri�ne (5) par RCM. La partie qui
suit se limite � l'�tuse de l'obtention de (4) � partir de l'alcool
di�nylique (6).
Q19. A quel type de
r�action correspond le passage du compos� 6 au compos� 7. Porposer un
r�actif permattant d'effectuer cette transformation.
L'oxydation m�nag�e d'un alcool primaire en aldehyde peut �tre r�alis�e
� l'aide du permanganate de potassium utilis� en quantit�
stoechiom�trique ( un exc�s d'oxydant conduirait � l'acide carboxylique
).
L'aldehyde 7 form� a une masse molaire de 402,1 g / mol et sera not�
RCHO par la suite. La pr�paration de 8 se fait selon deux �tapes.
Q20. Donner le
m�canisme de la deuxi�me �tape.( R�action de Wittig )
Le
pourcentage d'�conomie d'atomes est calcul� en effectuant le rapport de
la masse molaire du produit d�sir� sur la somme des masses molaires de
tous les r�actifs pond�r�s par leur coefficient stoechiom�trique.
Q21. Calculer le pourcentage
d'�conomie d'atomes de la r�action 7 ---> 8.
Masse
molaire des r�actifs : M(7) = 420,1 g / mol ;
M(I- ; +PPh3CH=CHCO2Et)
=127 +31 + 3x(6 x12+5) +12+1+12+1+12+2 x16 +2x12 +5) =488 g/mol.
M( C4H9Li) =4 x12 +9 +6,9 =63,9 g/mol.
M(8) = M(7) - 16+12+1+M(CO2Et) = 490,1 g/mol.
Economie d'atomes = 490,1 / (420,1 +63,9 +488) =50 ( 50 %).
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Le r�actif di-isobutylhydrure
d'aluminium not� DIBAL-H a pour formule :
Q22.
Donner la formule topologique du compos� 9. ( C29H40O2Si).
Le
compos� 9 subit une �poxydation asym�trique de Katsuki- Sharplesse et
forme 10 avec un fort exc�s �nantiom�rique ( ee > 99 %). Le
catalyseur est � base d'un complexe de titane Ti (OiPr)4 et
le L-(+)-DIPT est un catalyseur qui se coordine au titane lors de la
r�action..
Q23. Citer un autre
catalyseur permettant d'effectuer l'epoxydation de 9.
Un peracide peut �tre utilis�.
Q24. Quels sont les
r�les respectifs du peroxyde de tertiobutyle tBuOOH et du L-(+)-DIPT ?
tBuOOH est l'un des r�actifs de la r�action catalys�e par le L-(+)-DIPT.
Q25. Indiquer
l'int�r�t de l'�poxydation asym�trique par rapport � une �poxydation
classique.
Lors d'une �poxydation classique :
Le pont "oxyg�ne se forme soit au
dessus du plan de la double liaison, soit en dessous : en cons�quence,
� partir de l'alc�ne suivant, plusieurs �nantiom�res sont obtenus.
Par contre une �poxydation asym�trique est st�r�os�lective.
Q26. Expliquer, en
une dizaine
de ligne maximum, comment un professeur d'une classe de terminale
STL-SPCL pourrait utiliser cette synth�se pour illustrer la notion de
r�gios�lectivit�.
Le compos� 8 compte 3 doubles liaisons C=C susceptibles de subir une
�poxydation ( remplacement d'une liaison par un pont oxyg�ne ). Donc
trois produits devraient �tre obtenus. Or on obtient uniquement le
produit (10). On dit que cette �poxydation est r�gios�lective.
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Formation du compos� cyclique (4) par RCM.
Pour simplifier, le complexe carb�ne-ruth�nium
La fermeture du cycle par m�tath�se peut se r�sumer par le sch�ma
suivant.
 + H2C=CH2.
L'un des m�canisme possible pour la RCM est expos� ci-dessous.
Q27. Indiquer le
pr�curseur de catalyseur et le catalyseur de la r�action.
Q28. Compl�ter
l'�quation de la transformation 5 ---> 4 en ne prenant en compte que
les produits principaux.
Q29. Sachant que la masse molaire de
5 est 448,1 g / mol, calculer le pourcentage d'�conomie d'atomes de la
m�tath�se par la fermeture du cycle. Comparer avec la valeur trouv�e
pour la transformation 7 ---> 8 et conclure.
M(4) = M(5) - M(CH2=CH2) = 448,1 - 28 = 420,1
g/mol.
Economie d'atomes = M(4) / M(5) = 420,1 / 448,1 ~ 0,94 ( 94 %).
Pour l'ensemble de la synth�se, l'�tape 7 --> 8 limite l'�conomie
d'atomes.
Q30.. Un chimiste fran�ais s'est illustr� par ces travaux sur la
m�tath�se en recevant le prix Nobel de chimie en 2005 avec deux
chercheurs am�ricains. Quel est son nom ?.
Yves Chauvin.
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