Chimie organique : synthèse d'un composé azoté concours Mines 06

sans calculatrice.

Préliminaire

Le benzène peut être hydrogéné par le dihydrogène gazeux à pression et température élevées. On obtient le cyclohexane.

Ecrire l’équation de la réaction.

C₆H₆ + 3H₂ = C₆H₁₂.

Dans les mêmes conditions, on peut hydrogéner A. Combien la molécule obtenue possède-t-elle de stéréoisomères de configuration ?

Quelle relation d’isomérie lie ces stéréoisomères ?

Représenter chacun d’eux en perspective dans sa conformation la plus stable. Justifier. Les nommer et préciser leur configuration relative cis ou trans.

 Deux diastéréoisomères. Il n'y a pas de carbone asymétrique, donc pas d'énantiomères.

Le substituant le plus volumineux se place en position équatoriale, dans la conformation la plus stable ; dans l'hypothèse où il s'agit du méthyle :

dans l'hypothèse où il s'agit du brome :

Etude de la synthèse

Pour obtenir le composé I on réalise la suite de transformations suivantes :

Ecrire les formules topologiques des composés B et C.

Sous quel état physique utilise-t-on le dioxyde de carbone dans le passage de B à C. Quel est l'intèrêt d'être en milieu acide au cours de l'hydrolyse ?

Donner un schéma réactionnel pour la réaction entre B et le dioxyde de carbone, ainsi que l’équation de l’hydrolyse acide.

Le dioxyde de carbone est solide.

On évite la formation du solide Mg(OH)₂. Il est ainsi plus commode de séparer la phase aqueuse et la phase organique.

Le composé C étant solide, citer une méthode expérimentale permettant de l'identifier.

Mesurer la température de fusion à l'aide d'un banc Kofler.

Au cours de la réaction D--> E, le fer est oxydé en ions Fe2+. Ecrire l'équation associée à cette réaction. 3 fois [ Fe = Fe2+ + 2e-]  R-NO2 +6e- + 7H+ =RNH3+ + 2H2O R-NO2 + 7H+ + 3Fe =3 Fe2+ +RNH3+ + 2H2O.

A quel type de réaction appartient la transformation E-->F ?

Il s'agit d'une raction acide base.

Ecrire une formule mésomère du composé F faisant intervenir le doublet non liant de l'azote.

En déduire si F est meilleur ou moins bon nucléophile que la méthylamine CH₃-NH₂. Justifier.

Dans le composé F, le doublet libre de l'azote est engagé ( délocalisé) avec les électrons du cycle benzénique. Ce doublet est donc peu disponible.

F est moins bon nucléophile que la méthylamine.

L’action de F sur Cl-CH₂-CH=CH₂ en excès conduit en fait à un mélange de produits liquides.

Comment peut-on séparer au laboratoire un mélange de 2 liquides miscibles ?

par distillation fractionnée.

Sachant que G résulte de l’action de 2 molécules Cl-CH₂-CH=CH₂ sur F, donner la représentation topologique de G ainsi que le mécanisme de sa formation

(On pourra pour le mécanisme, symboliser F par R-NH₂ et le dérivé chloré par R’-CH₂-Cl).

ozonolyse d'une liaison double carbone carbone.

Quel autre composé carbonyle obtient-on au cours de la transformation ?

méthanal H₂CO.

En l'absence de zinc ou de diméthylsulfure, quels auraient été les produits de la réaction ?

les fonctions aldehydes auraient été oxydées en acide carboxyliques.

le méthanal aurait conduit à CO₂.

Combien de stéréoisomères de configuration possède le composé I ? Justifier.

On représentera le stéréoisomère dont tous les descripteurs stéréochimiques sont rectus.

 3 atomes de carbone asymétriques : 2³ = 8 isomères.