Synthèse du O-propargyl-N-hydroxyphthalimide protocole

[Orochito]

Bonjour tout le monde,

Alors voila je dois, dans le cadre d'un tp, rédiger un protocole sur la synthèse du O-propargyl-N-hydroxyphtlimide avec comme molécule de départ le N-hydroxyphtlimide.
Bon la réaction n'est pas trop dur... Je pense qu'il faut le placer en milieu basique (une solution de soude, NaOH, a 1M).
De ce fait on peut arracher l'hydrogène du N-hydroxyphtlimide et ensuite le faire réagir par SN2 avec une molécule du style : bromure de propargyl. A la fin on devrait normalement avoir du O-propargyl-N-hydroxyphtlimide (encore heureux x)), de l'eau ainsi que du NaBr.

Jusqu'à là je pense avoir bon, mais on ne sais jamais...

Mon problème serait de savoir quel solvant utiliser, car dans la première étape on n'a qu'a placer le N-hydroxyphtlimide dans de la soude, le tout dans une fiole jaugé.
C'est pour la suite que ca me pose problème... Je ne pense pas que placer le bromure de propargyl dans la solution qu'on vient de créer serait viable.
J'ai lu que le DMSO pourrait peut être m'aider mais je n'arrive pas a comprendre pourquoi.

De plus après il faudrait pouvoir séparer l'eau et le NaBr (peut etre que dans une ampoule a décanter on aurait déjà 2 phase). Aussi si je me trompe pas, la solution n'est pas totale, du coup il restera des trace de N-hydroxyphtlimide mais surtout de bromure de propargyl et ca je n'arrive pas a voir comment l'enlever.

Merci d'avance pour toute aide
-----

[Kemiste]

Bonjour.

Dans le principe le protocole tient la route. Tu pourrais utiliser une base moins forte que NaOH.

La synthèse en milieu aqueux basique n'est pas forcement une bonne idée, d'où l'utilisation de solvants organiques. A la fin de la réaction, comme souvent, il restera des produits qui n'auront pas réagis et/ou des sous produits. Comme souvent il sera alors nécessaire de réaliser une purification (chromatographie par exemple).

PS : pourquoi vouloir faire la réaction dans une fiole jaugée ? Un ballon fera parfaitement l'affaire.

[Orochito]

Je vois du coup le DMSO sert de bon solvant parce qu'il permet de bien solubiliser les espèce organique. Et il sera pratique pour pouvoir purifier la solution finale de tout composé autre que le O-propargyl-N-hydroxyphtlimide vu qu'il permet de le capturer. Ainsi une fois la phase organique obtenu il suffira de passer le ballon a l'évaporateur rotatif ou au filtrage sous buchner (si c'est liquide ou solide, mais je penche plus pour la première option).

Ps: Je pensais au ballon, mais l'habitude d'utiliser les fiole a pris le dessus (et puis le ballon est plus pratique car il faudra surement faire la réaction a une température plus élevé que 20°C... sauf si je veux que ça prenne une semaine)

merci pour ta réponse

[Kemiste]

L'avantage du DMSO est qu'il est un bon solvant. Le point négatif c'est qu'il a un point d'ébullition haut (189 °C). A moins d'avoir un excellent vide ou de beaucoup chauffer, tu ne pourras pas l'éliminer au rota. Même si le produit obtenu est solide il y a de très grandes chances qu'il soit aussi soluble dans le DMSO. Tu ne pourras donc pas le récupérer par filtration. Je serai toi j'utiliserai un autre solvant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sephiroth300]

Bonsoir,

l'avantage du bromure de propargyle c'est qu'il est très volatile (et extrêmement lachrymant, attention !!)
Pour résumer, il te faut un solvant favorisant les SN, une base (plutôt faible de préférence). En fin de réaction, tu auras du MBr (M provenant de ta base), à toi de voir comment faire pour "l'extraire" du milieu réactionnel, puis l'évaporateur rotatif devrait faire le boulot. A toi de nous proposer quelque chose avec toutes ces considérations.

Attention avec le DMSO, peu d'halogénures d'alkyle sont stables dedans à température ambiante, notamment en milieu basique (voir oxydation de Kornblum)

[Orochito]

bonjour,

Bon si je résume je suis quasi certain que la SN2 prédominera dans cette réaction.
Du coup je dois faire devenir mon réactif de départ, un nucléophile fort (c'est a dire qu'il doit avoir la forme RO-).
Pour ce faire je peut le faire interagir avec une base (du style NaOH) du coup j'obtiens une solution avec mon nucléophile fort et un reste de base forte qui est en excès.

Or apparement c'est pas terrible d'utiliser une base forte pour la réaction de SN2, il faut plutot utiliser un solvant peu polaire aprotique (la j'ai le choix THF, DMF, DMSO meme si ce dernier est peut etre trop puissant). Du coup je vais placer le bromure de propargyl dans un de ces solvant puis y placer le nucléophile précédement obtenu.
Là quand je le pose en tant que réaction sur le papier j'obtiens un truc qui tient la route :

bromure de propargyl + nucléophile fort + Na+ + OH- + eau --> produit final + NaBr + eau + produit non voulu

Donc la le problème c'est que si j'essaye pas de virer le OH- qui reste de ma première solution, je vais bien obtenir mon produit final, mais le rendement va être largement diminué par la production d'un autre alcool.

Je n'ai donc pas le choix il va falloir trouver un moyen de l'enlever avant de mettre mon nucléophile en présence du bromure de propargyl. Le seul truc c'est que je vois pas du tout comment, car si j'ai obtenu mon nucléophile sous la forme RO- , le restant des ions hydroxyde sont aussi sous cette forme (en plus de ca il ont a peut près le même niveau de puissance en tant que nucléophile). J'imagine donc que je dois pouvoir remplacer NaOH par un truc moins fort comme des ions éthanoate ?

Après j'aurais tout de même mon solvant et du MBr (le M venant de la base utilisé lors de la première réaction) et de l'eau et bien sur mon produit.
Du coup on peut facilement oter le le MBr qui est miscible avec l'eau et pas avec la phase orga du coup on peut faire un lavage de la phase orga a l'eau.
Pour ce qui est de la base restante il faudra laver la phase orga avec une solution acide je pense.

Une fois qu'on a fais ca l'évaporateur rotatif dois faire son boulot et reste l'analyse IR et RMN.

[Kemiste]

bonjour,

Bon si je résume je suis quasi certain que la SN2 prédominera dans cette réaction.
Du coup je dois faire devenir mon réactif de départ, un nucléophile fort (c'est a dire qu'il doit avoir la forme RO-).
Pour ce faire je peut le faire interagir avec une base (du style NaOH) du coup j'obtiens une solution avec mon nucléophile fort et un reste de base forte qui est en excès.

Tu peux peut être jouer sur la quantité de base ou la nature de la base.

Or apparement c'est pas terrible d'utiliser une base forte pour la réaction de SN2, il faut plutot utiliser un solvant peu polaire aprotique (la j'ai le choix THF, DMF, DMSO meme si ce dernier est peut etre trop puissant). Du coup je vais placer le bromure de propargyl dans un de ces solvant puis y placer le nucléophile précédement obtenu.

Le DMF et le DMSO sont des solvants polaires. Regarde sous quelle forme se vend le bromure de propargyle. Comme il a un point d'ébulition très bas, il est vendu en solution.

Là quand je le pose en tant que réaction sur le papier j'obtiens un truc qui tient la route :

bromure de propargyl + nucléophile fort + Na+ + OH- + eau --> produit final + NaBr + eau + produit non voulu

Ce n'est pas une vraie équation chimique mais admettons . Pourquoi veux-tu absolument mettre de l'eau ?

Donc la le problème c'est que si j'essaye pas de virer le OH- qui reste de ma première solution, je vais bien obtenir mon produit final, mais le rendement va être largement diminué par la production d'un autre alcool.

Après une déprotonation, on ne fait pas de purification intermédiaire. Il faut enchaîner avec la suite de la réaction.

Je n'ai donc pas le choix il va falloir trouver un moyen de l'enlever avant de mettre mon nucléophile en présence du bromure de propargyl. Le seul truc c'est que je vois pas du tout comment, car si j'ai obtenu mon nucléophile sous la forme RO- , le restant des ions hydroxyde sont aussi sous cette forme (en plus de ca il ont a peut près le même niveau de puissance en tant que nucléophile). J'imagine donc que je dois pouvoir remplacer NaOH par un truc moins fort comme des ions éthanoate ?

Tu risques d'avoir une base trop faible.

Après j'aurais tout de même mon solvant et du MBr (le M venant de la base utilisé lors de la première réaction) et de l'eau et bien sur mon produit.
Du coup on peut facilement oter le le MBr qui est miscible avec l'eau et pas avec la phase orga du coup on peut faire un lavage de la phase orga a l'eau.
Pour ce qui est de la base restante il faudra laver la phase orga avec une solution acide je pense.

Attention. Le DMF et le DMSO sont miscible dans l'eau. Tu ne pourras pas faire directement de lavage avec de l'eau.

Une fois qu'on a fais ca l'évaporateur rotatif dois faire son boulot et reste l'analyse IR et RMN.

Sauf si tu as du DMSO. Et il restera la purification finale.

[Orochito]

Merci pour la réponse

- Oui je peux en effet prendre un volume de NaOH qui sera proche du nombre de mol de celle de de mon réactif de départ, ce qui limiterait la présence de la base lors du produit final... Je me demande pourquoi je me complique la vie parfois (surtout que j'avais utilisé cette méthode dans mes premiers brouillons).
Ce qui règle la question d'utiliser une base plus faible, qui n'aurait surement pas pu déprotoner mon réactif.

- Je n'avais pas pensé a ca en effet, il est placé dans une solution de toluène. Produit non miscible avec l'eau mais dans beaucoup de produit organique (or le DMSO et DMF étant polaire je pense qu'il va y a voir le meme problème qu'avec l'eau, donc je vais devoir changer de solvant, peut etre de l'acétone...)


- Oui c'est une "équation" un peut barbare
L'eau est présente lors de la formation du nucléophile, du coup je me suis dis qu'il fallait la mettre dans l'équation mais elle ne réagit pas du coup on peut l'enlever c'est vrai.

- Donc il faut que je lave d'abord a l'acide et vu que l'on a changé de solvant car le toluène n'est surement pas miscible avec le DMSO, on pourra faire un lavage a l'eau sans avoir a redouter d'enlever le produit en même temps.

Après si on prend l'acétone comme solvant, je ne pense pas que ce soit dur de l'avoir a l'évaporateur.

[Kemiste]

Ce qui règle la question d'utiliser une base plus faible, qui n'aurait surement pas pu déprotoner mon réactif.

Peut être que si j'insiste avec la base c'est qu'il est peut être possible d'en utiliser une autre...

- Je n'avais pas pensé a ca en effet, il est placé dans une solution de toluène. Produit non miscible avec l'eau mais dans beaucoup de produit organique (or le DMSO et DMF étant polaire je pense qu'il va y a voir le meme problème qu'avec l'eau, donc je vais devoir changer de solvant, peut etre de l'acétone...)

Hormis des "problèmes" de température d’ébullition le DMSO ou le DMF convenaient. Je corrigeait juste le fait que tu avais dit que c'était des solvants faiblement polaires.

- Oui c'est une "équation" un peut barbare
L'eau est présente lors de la formation du nucléophile, du coup je me suis dis qu'il fallait la mettre dans l'équation mais elle ne réagit pas du coup on peut l'enlever c'est vrai.

Il y a des "mots" aussi (produit final, produit non voulu...) mais j'ai compris l'idée.

- Donc il faut que je lave d'abord a l'acide et vu que l'on a changé de solvant car le toluène n'est surement pas miscible avec le DMSO, on pourra faire un lavage a l'eau sans avoir a redouter d'enlever le produit en même temps.

Est-il vraiment nécessaire de laver à l'acide ? La quantité de toluène sera minime comparé à la quantité de DMSO. Le DMSO va passer dans m l'eau. Le produit obtenu est-il soluble dans l'eau ? Si ce n'est pas le cas il risque de précipiter dans l'ampoule...

Après si on prend l'acétone comme solvant, je ne pense pas que ce soit dur de l'avoir a l'évaporateur.

Avec l’acétone le problème sera le même si tu veux faire un lavage. L'eau et l'acétone sont miscibles. Il ne faut pas non plus oublier que l'acétone a un point d'ébullition assez faible, tu ne pourras donc pas chauffer beaucoup le milieu réactionnel.

As-tu fait de la biblio pour trouver des conditions opératoires ?

[Orochito]

Normalement d'après ce que j'ai lu le O-propargyl-N-hydroxyphthalimide est polaire donc il est soluble dans l'eau c'est pourquoi si j'utilise du DMSO je ne pourrais pas l'enlever (et de toute façon je ne peux pas utiliser le DMSO car il n'est pas miscible avec le toluène et donc aucune réaction ne pourrait se produire car le N-hydroxyphthalimide resterait dans le DMSO et le bromure de propargyle resterait dans la partie toluène).

Pour l'acétone, j'avais juste émis l'hypothèse sans vraiment la vérifier. Mais je pense avoir compris pour les lavage et les solvant à utiliser.

Pour revenir sur la base, j'avais pensé que si l'on utilise une base plus faible comme des ions éthanoates (base faible) ca ne pourrait pas déprotoner le N-hydroxyphthalimide. Du coup si je comprend bien il faut que j'utilise une base forte mais pas autant que NaOH ?

Oui j'ai fais quelque recherche et j'avais trouvé pas mal de réaction pour former le O-propargyl-N-hydroxyphthalimide mais aucune ne respectait totalement les règle qui nous étaient imposé (faire un mécanisme en 1 étape, une réaction de moins de 4h, ...) et du coup j'ai cherché plusieurs hypothèse pour arriver a celle ci (mais il est vrai que j'ai oublié de regarder les point d'ébullition des différentes espèce et de voir leur miscibilité pour certaine).

[Kemiste]

Normalement d'après ce que j'ai lu le O-propargyl-N-hydroxyphthalimide est polaire donc il est soluble dans l'eau c'est pourquoi si j'utilise du DMSO je ne pourrais pas l'enlever (et de toute façon je ne peux pas utiliser le DMSO car il n'est pas miscible avec le toluène et donc aucune réaction ne pourrait se produire car le N-hydroxyphthalimide resterait dans le DMSO et le bromure de propargyle resterait dans la partie toluène).

Le bromure de propargyle pourrait passer dans la phase DMSO.

Pour revenir sur la base, j'avais pensé que si l'on utilise une base plus faible comme des ions éthanoates (base faible) ca ne pourrait pas déprotoner le N-hydroxyphthalimide. Du coup si je comprend bien il faut que j'utilise une base forte mais pas autant que NaOH ?

Il faut regarder les bases entre l'éthanoate et NaOH.

Oui j'ai fais quelque recherche et j'avais trouvé pas mal de réaction pour former le O-propargyl-N-hydroxyphthalimide mais aucune ne respectait totalement les règle qui nous étaient imposé (faire un mécanisme en 1 étape, une réaction de moins de 4h, ...) et du coup j'ai cherché plusieurs hypothèse pour arriver a celle ci (mais il est vrai que j'ai oublié de regarder les point d'ébullition des différentes espèce et de voir leur miscibilité pour certaine).

Ça me parait un peu compliquer de tout faire en moins de 4 h... Lors de tes recherches, quelle base était utilisée ?

[HarleyApril]

Bonsoir

La partie phtalimide est assez électrophile, il vaut mieux éviter les bases nucléophiles.
Dans le cas particulier de l'hydroxyphtalimide, un carbonate dans le DMSO ou le DMF est une bonne combinaison. A la fin, on jette dans l'eau et le produit précipite.
Pas de chance pour le bromure de propargyle qui est vendu en solution dans un autre solvant qui ne va pas être miscible dans l'eau !

Cordialement

[Kemiste]

La partie phtalimide est assez électrophile, il vaut mieux éviter les bases nucléophiles.
Dans le cas particulier de l'hydroxyphtalimide, un carbonate dans le DMSO ou le DMF est une bonne combinaison. A la fin, on jette dans l'eau et le produit précipite.
Pas de chance pour le bromure de propargyle qui est vendu en solution dans un autre solvant qui ne va pas être miscible dans l'eau !

C'est pas marrant si tu donnes la solution...

[Orochito]

Le plus souvent c'était le NaOH mais il me semble avoir vu KOH (mais ca donne la meme base). Mais c'était surtout des réaction bien différente car je n'en ai pas vu en 1 étape. Du coup je me suis basé la dessus.

En fait ca doit etre réaliser en moins de 4h mais notre protocole est donné 1 semaine a l'avance pour que les solutions de départ puisse etre préparé.

[shaddock91]

Bonsoir

La partie phtalimide est assez électrophile, il vaut mieux éviter les bases nucléophiles.
Dans le cas particulier de l'hydroxyphtalimide, un carbonate dans le DMSO ou le DMF est une bonne combinaison. A la fin, on jette dans l'eau et le produit précipite.
Pas de chance pour le bromure de propargyle qui est vendu en solution dans un autre solvant qui ne va pas être miscible dans l'eau !

Cordialement

Bonjour. K2CO3 dans le DMF est déjà une base relativement forte

[Kemiste]

Le plus souvent c'était le NaOH mais il me semble avoir vu KOH (mais ca donne la meme base). Mais c'était surtout des réaction bien différente car je n'en ai pas vu en 1 étape. Du coup je me suis basé la dessus.

Comment as-tu fait tes recherches ?

[Orochito]

Ok je vois
je pense que j'ai tout pour réussir ce tp

Merci tout le monde pour votre aide

[Orochito]

Je n'avais pas vu ta question désolé

en fait on nous a conseillé d'utiliser la base de donnée de notre bibliothèque avant d'essayer de chercher sur internet, bon je pense que la base de donnée s'étend a plus que la bibli vu le nombre de résultat. en fait il suffit de donner la structure du produit final et on nous donne toute les réaction qui utilisent ou produisent la molécule. Ca donne des pas mal de résultats ce qui est cool mais ca ne mache pas pour autant tout le travail (on va donner le plus souvent les réactif et leur solvant, mais comme dans chaque tp les conditions sont assez différente, on ne peut pas tout réutiliser... dans notre cas on n'a pu trouver que le réactif via des réaction annexe et un peut de logique, mais comme je le disais on n'a pas trouvé (ou alors ca nous est passé devant les yeux sans qu'on le voit) la réaction d'un coup).

Après les recherche ont été dans le cours et on a essayé de faire des analogie avec les autre tp qu'on avait déja fait.

[Sephiroth300]

Bonsoir,

Je reste sceptique quant à l'utilisation du DMSO. En milieu basique il réagit rapidement avec les halogénures d'alkyle pour former des aldéhydes...cf réaction de Kornblum. Je ne donne pas cher de la "peau" du bromure de propargyle qui est très réactif.

Comme l'a bien dit shaddock91, un carbonate dans un solvant polaire (DMF ou même acétonitrile) me paraît une bien meilleure idée. Dans un solvant comme l'acétonitrile à reflux, je pense que la réaction sera extrêmement propre. L'avantage est qu'il s'évapore facilement...

[Kemiste]

En faisant de la biblio je n'ai pas trouvé de résultats avec NaOH ou KOH. Par contre la réaction est possible dans le DMSO avec K₂CO₃.

[Orochito]

Je voudrais encore vous remercier tous pour cette aide, sans laquelle je serait surement encore de me demander quel solvant utiliser.
Je pense avoir bien compris la logique pour les choisir. Merci beaucoup !!!

Sur les recherche biblio je pense que j'avais vraiment fais un truc nul... en reprenant tout a zéro j'ai pu trouver ce qui me manquait (je pense que j'avais omis de regarder les sites important en fait).

J'ai une dernière question, car en mettant a plat le protocole, je me suis demandé quoi mettre comme temps de réaction.
Pour la déprotonation je ne pense pas que ce sois vraiment long, je penche donc plus pour 30min.
Par contre pour la SN2 normalement selon le cours c'est une réaction rapide en une seule étape. Or quand je regarde mes tp de début d'année sur les SN je me retrouve avec des temps qui varient entre 1h et 1h30.
Je voudrais donc savoir si c'est ma notion de "rapidité de SN2" qui est mauvaise (parceque pour moi je trouve que 1h30 c'est long)

[Kemiste]

J'ai bien peur que 1h - 1h30 soit trop court. Il faudrait envisager plusieurs heures (voir une nuit...).

[Sephiroth300]

De toute façon, on ne lance jamais une manip avec un temps fixe au hasard. On contrôle la complétion de la réaction au fur et à mesure et on l'arrête seulement quand elle est terminée. Pour cela on dispose de plusieurs techniques (CCM, HPLC, RMN...)

[Orochito]

je vois, en même temps ca me paraissait bizarre de pouvoir déterminer le temps de la réaction, alors que c'est un des truc que l'on nous dis que c'est pas possible a calculé en cinétique.

Pour ce qui est d'une nuit... j'en doute quand même un peut. Je veux dire on est en L2 et déjà qu'on rarement des tp (vu mon niveau je crois que c'est voyant ^^) mais si ils s'étalent sur plusieurs jours ca devient vraiment laborieux (attention je ne tient pas en compte les tp ou on dois secher nos produits pendant 1-2 semaines, parce que ca arrive souvent et ce n'est pas une réaction).

Question vraiment bête si j'analyse vos réponse, je dois comprendre que toute réaction a des vitesse différente et donc des temps différents et on ne peut les déterminer qu'en faisant au moins une fois la réaction au préalable, c'est bien ca ?

[Orochito]

Il n'existerait pas de table de temps de réaction ? (j'ai essayé de chercher rapidement, mais au vus du nombre de réaction possible en chimie la réponse doit être négative)

[Sephiroth300]

Non il n'existe pas de tables de réaction, mais l'intuition donne une grossière idée sur le temps de réaction...certaines réactions sont très rapides (addition d'un organométallique, saponification..), d'autres beaucoup plus lentes...
On peut avoir une idée en regardant la réactivité de chacun des réactifs engagés !

[Kemiste]

Pour ce qui est d'une nuit... j'en doute quand même un peut. Je veux dire on est en L2 et déjà qu'on rarement des tp (vu mon niveau je crois que c'est voyant ^^) mais si ils s'étalent sur plusieurs jours ca devient vraiment laborieux (attention je ne tient pas en compte les tp ou on dois secher nos produits pendant 1-2 semaines, parce que ca arrive souvent et ce n'est pas une réaction).

De source sûre la réaction peut durer une nuit. Ce n'est peut être pas la méthode que vous allez utiliser en TP.

[Orochito]

Oui je vois c'est a peut près la même chose quand en td on dois déterminer quel est le meilleur GP.
Mais je crois surtout que mon problème est de croire qu'une réaction en orga peut se terminer en 10 min si c'est rapide.

Je vous tiendrais au courant sur le temps qu'on aura au final (ca peut toujours être intéressant).

[Kemiste]

C'est (malheureusement) assez rare qu'une réaction ne prenne que 10 min...

[Sephiroth300]

Une réaction peut tout à fait être terminée en 10 minutes. Depuis quelques années, des gros progrès ont été faits sur la chimie en micro-ondes, qui parfois permettent de terminer une réaction en moins d'1 minute