Transcript CHM 2520 - Devoir 4 Réponses Dans ce devoir:

CHM 2520 - Devoir 4
Réponses
Dans ce devoir:
- Dessiner et nommer les dérivés du benzène
- Dessiner les structures de résonance provenant de la réaction du benzène
- Substitution électrophile aromatique
- Manipulation chimique des dérivés du benzène
- L’effet de l’aromaticité et des substituants sur l’acidité et la basicité
- Synthèse
Note: vous devriez être capable de dessiner le mécanisme pour chacune des substitutions
électrophile aromatique et être capable de justifier la formation du produit majoritaire,
lorsque applicable.
1. Dessinez les composés suivants:
a) m-dibromobenzène;
b) 3-nitrotoluène;
c) 2,6-diméthylphénol;
d) 3,3-dichlorocyclopentène;
e) acide o-hydroxybenzoïque;
f) acide benzènesulfonique;
g) 2,5-dichloroaniline
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
2. Name each of the following compounds using either an acceptable trivial name of
the IUPAC nomenclature:
2
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
3. Identifiez le carbocation le plus stable parmi chacune des paires suivantes. Justifiez
vos réponses en incluant les structures de résonance appropriées.
a.
Les deux ions sont stabilisés par la résonance dans le cycle. De plus, le deuxième ion est
stabilisé par la résonance avec le groupe méthoxy.
3
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
b.
c.
Même explication que dans la partie a.
d.
Même explication que dans la partie b.
4. Proposez une synthèse de chacun des benzènes substitués suivants :
a. Nitrobenzène
b. Chlorobenzène
c. Méthylbenzène (toluène)
4
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
d. Isopropylbenzène (2 façons)
e. Acétylbenzène (acétophénone)
5. Donnez le produit final OU les réactifs requis pour accomplir chacune des
transformations suivantes. Justifiez la formation du produit final majoritaire.
Note: soyez capable de justifier vos réponses avec des mécanismes et des
diagrammes d’énergie, comme on l’avait fait en classe.
5
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
6. Dessinez le produit final majoritaire obtenu lorsque chacun des composés suivants
est traité avec du Br2 et du FeBr3:
a. éthylbenzène
b. Anisole
c. Fluorobenzène
d. Acide benzoïque
e. Nitrobenzène
6
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
7. Lorsque le benzène est traité avec du 1-chloropropane et du trichlorure d’aluminium,
le produit majoritaire est le isopropylbenzène. Expliquez ce résultat à l’aide d’un
mécanisme.
8. Donnez un mécanisme pour la réaction suivante :
7
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
9. Écrivez le produit de monobromination lorsque chacun des substrats suivants est
traité avec du Br2 et du FeBr3?
10. Expliquez la régiosélectivité de la transformation suivante en incluant le mécanisme
pour la réaction.
Note: Il était nécessaire dans cette réponse d’expliquer la régiosélectivité (où le
substituant s’ajoute) ainsi que la formation du substituant tert-butyl (par
réarrangement).
8
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
11. Une fois qu’un dérivé du benzène est créé, il peut être modifié pour obtenir de
nouveaux composés. Identifiez soit les réactifs requis OU le produit final majoritaire
pour chacune des réactions suivantes.
12. Rangez les réactifs suivants en ordre de réactivité avec le Br2/FeBr3? Justifiez vos
réponses et dessinez le produit final majoritaire provenant de chaque substrat.
Activant très fort (ATF)
Activant moyen (AM)
Activant faible (AF)
OMe
Désactivant très fort (DTF)
Désactivant moyen (DM)
Désactivant faible (DF)
OMe
Br
CO2H
OMe
et
Br
Br
Br
et
CO2H
OMe
Cl
Br
Br
NO2
Br
CO2H
9
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
13. Considérez la réaction du nitrobenzène avec du Br2/FeBr3. Pourquoi le produit méta
est-il majoritaire ?
L'état de transition menant à la formation de l'intermédiaire arénium
ressemble à l'arénium (postulate de Hammond). L'arénium ayant les
substituants en méta est plus stable que l'arénium ayant les substituants en
ortho ou en para. L'énergie de l'état de transition menant à la formation de
l'arénium méta est aussi plus stable, et donc cette réaction est plus rapide que
la réaction donnant les produits ortho et para.
14. L’aniline est beaucoup moins basique que le diméthylamine. Pourquoi ?
10
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
15. Identifiez le phénol le plus acide et expliquez votre réponse?
Il est nécessaire de faire une comparaison des bases puisque les pKa’s des différents phénols
ne se trouvent pas dans votre tableau.
Les deux phénoxydes sont stabilisés par la résonance avec le cycle, mais celui à
gauche est en plus stabilisé par la résonance avec le carbonyle. Puisque cette base à
gauche est plus stable, son acide conjugué, soit le phénol à gauche, est un acide plus
fort.
16. Identifiez les ions aromatique(s) et anti-aromatique(s) parmi les choix suivants ?
17. Proposez une synthèse de chacun des benzènes disubstitués suivants en partant avec
du benzène et en utilisant tout autre réactif nécessaire. Votre synthèse devrait donner
le produit désiré comme produit majoritaire.
Note: L’ordre des réactions est importante pour pouvoir obtenir l’isomère désiré.
a. 1-éthyl-4-nitrobenzène
11
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
b. 1-amino-3-éthylbenzène (m-éthylaniline)
c. 1-acétyl-4-méthoxybenzène (p-acétylanisole)
d. Acide p-Méthylbenzoïque
e. 1-(bromométhyl)-4-nitrobenzène
f. 1,3-diaminobenzène
g. 1-bromo-3-n-butylbenzène
N’utilisez pas un alkylation de Friedel-Crafts, puisque le produit désiré serait
minoritaire (migrations).
h. p-n-butylaniline
12
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
N’utilisez pas un alkylation de Friedel-Crafts, puisque le produit désiré serait
minoritaire (migrations).
18. Proposez une synthèse et une rétrosynthèse de chacun des composés suivants en
partant avec du benzène et en utilisant tout autre réactif nécessaire. Votre synthèse
devrait donner le produit désiré comme produit majoritaire.
13
Devoir 4 – Chimie aromatique
Réponses
14