Corrigé Mines-Ponts 2025 Chimie PC — Partie I (Synthèse de la (+)-tubélactomicine A) (Q14 à Q18) : C-alkylation d'un malonate, saponification, décarboxylation éliminante et cycle de Sonogashira

Q14. 19, $\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2$, a pour formule $\mathrm{C}{}_8\mathrm{H}{}_{14}\mathrm{O}{}_4$ ; 20, $\mathrm{C}{}_9\mathrm{H}{}_{14}\mathrm{I}{}_2\mathrm{O}{}_4$, en diffère par $+\mathrm{C}$ et $+2\mathrm{I}$ à nombre d'hydrogènes égal : l'hydrogène du carbone central a été remplacé par un groupe $\mathrm{CHI}{}_2$.

$$\text{20}:\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2-\mathrm{CHI}{}_2$$

(2-(diiodométhyl)-2-méthylpropanedioate de diéthyle). Type de réaction : C-alkylation d'un énolate (substitution nucléophile). L'hydrure de sodium arrache le proton très acide du carbone situé entre les deux groupes ester (énolate stabilisé par deux groupes attracteurs ; réaction totale, $\mathrm{H}{}_2$ se dégage) :

$$\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{CH}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2+\mathrm{NaH}\to \mathrm{CH}{}_3-\mathrm{C}{}^{-}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2\mathrm{Na}{}^{+}+\mathrm{H}{}_2\uparrow .$$

Le carbone nucléophile de l'énolate attaque ensuite le carbone de l'iodoforme, l'ion iodure étant le groupe partant : $\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{C}{}^{-}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2+\mathrm{CHI}{}_3\to \mathrm{CH}{}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CO}{}_2\mathrm{Et}){}_2-\mathrm{CHI}{}_2+\mathrm{I}{}^{-}$. Une nouvelle liaison C--C est créée sur le carbone quaternaire.

Q15. La potasse saponifie les deux fonctions ester, l'une après l'autre ; le milieu basique laisse les acides sous forme de carboxylates. [21] est le dicarboxylate de dipotassium :

$$[\text{21}]:\mathrm{CH}{}_3-\mathrm{C}(\mathrm{CO}{}_2{}^{-}\mathrm{K}{}^{+}){}_2-\mathrm{CHI}{}_2.$$

Mécanisme, pour une fonction ester (puis le même pour la seconde, dans une étape distincte) :

• Addition nucléophile : un doublet non liant de $\mathrm{HO}{}^{-}$ attaque le carbone du carbonyle ; le doublet $\pi$ de C=O bascule sur l'oxygène (intermédiaire tétraédrique) : $\mathrm{R}-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{OEt}+\mathrm{HO}{}^{-}\rightleftharpoons \mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O}{}^{-})(\mathrm{OH})-\mathrm{OEt}$.
• Élimination : le doublet de $\mathrm{O}{}^{-}$ reforme la double liaison C=O et l'ion éthanolate part : $\mathrm{R}-\mathrm{C}(\mathrm{O}{}^{-})(\mathrm{OH})-\mathrm{OEt}\rightleftharpoons \mathrm{R}-\mathrm{COOH}+\mathrm{EtO}{}^{-}$.
• Réaction acido-basique entre l'acide formé et l'éthanolate :

$$\mathrm{R}-\mathrm{COOH}+\mathrm{EtO}{}^{-}\to \mathrm{R}-\mathrm{COO}{}^{-}+\mathrm{EtOH},$$

de constante $K^{\circ }=10^{\mathrm{p}{K}_a(\mathrm{EtOH}/\mathrm{EtO}{}^{-})-\mathrm{p}{K}_a(\mathrm{RCO}{}_2\mathrm{H}/\mathrm{RCO}{}_2{}^{-})}=10^{17-4}=10^{13}$.

La dernière étape, de constante $10^{13}$, est totale : elle rend la saponification totale (irréversible), contrairement à l'hydrolyse acide d'un ester. Le carboxylate est accompagné de son contre-ion $\mathrm{K}{}^{+}$.