Aurélie 01/06/11
 

 

    Chimie organique : l'oseltamivir, l'acide (-) shikimique : bts chimiste 2011.

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Partie 1 ; l'oseltamivir.

Indiquer le nom des quatre fonctions chimiques présentes dans la molécule d'oseltamivir.


En 2008, une synthèse totale de l'oseltamivir à partir du 2, 6-diméthoxyphénol a été mise au point. La première étape consiste à traiter le 2, 6-diméthoxyphénol par la butanolate de potassium : on obtient un anion A. A réagit avec le 3-bromopentane par un mécanisme de type SN2, pour conduire à un composé B.
Préciser le rôle du butanolate de potassium et écrire l'équation de la réaction mise en jeu.
L'ion butanolate est une base forte qui arrache le proton acide de la fonction phénol : il s'agit d'une réaction acide base.

Détailler le mécanisme de la raéaction de A avec le 3-bromopentane, après avoir expliqué la signification du symbole SN2.
SN2 : substitution nucléophile bomoléculaire.






L'étape suivante est la monobromation de C par le dibrome.
  Indiquer la formule de C. Justifier l'orientation de la réaction.
La bromation se fait ici sans catalyseur parce que le composé B est beaucoup plus réactif que le benzène. Indiquer un catalyseur ( nom et formule ) utilisé habituellement dans ce type de réaction.
Les trois substituants du cycle benzénique sont des donneurs d'électrons par effet mésomères. La position 4 est la plus activée pour une substitution électrophile du cycle benzénique.

 

L'acide shikimique.
Etude structurale :
Que signifie le symbole(-) dans le nom de l'acide ?
Une molécule lévogyre a la propriété de faire tourner le plan de polarisation de la lumière polarisée vers la gauche. Par convention, une molécule lévogyre est notée (-).
Le nom officiel de l'acide (-) shikimique est : acide (3S, 4R, 5S)-3, 4, 5-trihydroxy-1-cyclohexènecarboxylique.

Préciser sur l'exemple du carbone 3, comment déterminer la configuration absolue indiquée.
Numéroter de façon décroissante chacun des quatre substituants selon son numéro atomique. On place alors l'atome (ou le groupement) de numéro le plus élevé derrière.
On regarde dans quel sens, sens horaire ou trigonométrique, on passe du numéro 1, au 2, au 3.
- Si le sens de rotation est le sens horaire (ou anti-trigonométrique), le carbone est Rectus (R),
- Si le sens de rotation est le sens trigonométrique (ou anti-horaire), le carbone est Sinister (S).



Montrer que le spectre infrarouge suivant est compatible avec la formule de l'acide (-) shikimique.




L'acide (-) shikimique peut être également obtenu par voie de synthèse à partir du (E, E)-1,4-diacétoybuta-1,3-diène :
Ce diester est chauffé dans le toluène à 90 °C en présence d'une quantité équimoléculaire d'acide prop-2-ènoïque pour conduire à la formation d'un mélange de produits qui ont tous la même formule brute C11H14O6. Après recristallisation dans un solvant approprié, on obtient majoritairement F, molécule cyclique dans laquelle tous les substituants sont en position cis par rapport au plan moyen du cycle.
Donner la formule semi-développée de l'acide prop-2-éne.

On rappelle la réaction de Diels-Alder du buta-1,3-diène avec l’éthylène (ou éthène) :


Recopier sur la copie le schéma de la réaction de Diels-Alder en l'appliquant aux composés étudiés. Donner la structure de F.

Pourquoi obtient-on un mélange avant recristallisation ?
Le stéréoisomère endo se forme le plus rapidement. Le composé exo est le plus stable thermodynamiquement. L'équilibre est déplacé en sa faveur si on laissse la réaction se prolonger un certain temps.
La fonction acide carboxylique du composé F est transformée par action du diazométhane CH2N2 dans l'éthoxyéthane en un composé G qui fournit ensuite H.
 Ecrire la formule de Lewis du diazométhane.
Ecrire la réaction du diazométhane avec un acide carboxylique.
CH2N2 + RCOOH = RCOO-CH3 + N2.
Donner la formule semi-développée de G.


Proposer une méthode pour transformer G en H.
Hydroxylation d'un alcène par OsO4 en diols cis.
H
G







H est alors agité dans l'acétone en présence d'acide paratoluènesulfonique pour fournirI ( C15H22O8). Rappeler l'équation de la réaction de l'acétone avec l'éthan-1, 2-diol en milieu acide.


Donner le mécanisme de cette réaction, après avoir indiqué le rôle de l'acide paratoluènesulfonique.
Cet acide joue le rôle de catalyseur.





Donner la formule semi-développée de I.

I chauffé dans l('thoxyéthane en présence d'une base non nucléophile, fournit J( C13H18O6).
Identifier l'atome d'hydrogène le plus acide de I et en déduire J.
J est chauffé dans une solution aqueuse acidifiée puis saponifié à température ambiante et on obtient après passage en milieu acide l'acide shikimique.
Indiquer la nature et l'intérêt des différentes réactions mises en jeu dans cette transformation.
En milieu acide on passe de l'acétal au glycol ( déprotection de la fonction diol cis ).
La saponification ( hydrolyse basique) des deux esters donne  un alcool et un ion carboxylate.
En milieu acide ( réaction acide base) on passe de l'ion carboxylate à l'acide carboxylique.



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