Du but-2-ène au butane-2,3-diol : méso ou racémique ?

Conversions par oxydo-réduction en chimie organique · niveau 2

Énoncé

On traite séparément le (Z)-but-2-ène et le (E)-but-2-ène par un peroxyacide, puis l'époxyde obtenu par la soude aqueuse à chaud. Déterminer, dans chaque cas, la configuration de l'époxyde, puis celle du butane-2,3-diol obtenu. Le produit est-il optiquement actif ?

Corrigé

(Z)-but-2-ène. L'époxydation, syn, donne le 2,3-diméthyloxirane cis, de configuration $(2 R, 3 S)$ : c'est un composé méso (plan de symétrie). L'ion hydroxyde attaque l'un des deux carbones, équivalents, par l'arrière : il inverse sa configuration et laisse l'autre intacte. L'attaque en C2 donne $(2 S, 3 S)$ , l'attaque en C3 donne $(2 R, 3 R)$ ; les deux attaques sont également probables : on obtient le mélange racémique du diol (diastéréoisomère thréo), optiquement inactif parce que racémique.

(E)-but-2-ène. L'époxyde trans est chiral et obtenu racémique ( $(2 R, 3 R)$ et $(2 S, 3 S)$ , les deux faces de l'alcène étant équivalentes). L'ouverture de $(2 R, 3 R)$ en C2 donne $(2 S, 3 R)$ , en C3 $(2 R, 3 S)$ : c'est le même composé, le butane-2,3-diol méso ; il en va de même pour l'autre énantiomère. Le produit est achiral, donc optiquement inactif.

Bilan. La séquence réalise une addition anti des deux $OH$ : alcène $Z$ $\to$ diol racémique, alcène $E$ $\to$ diol méso. La stéréospécificité se lit sur les produits : deux réactifs diastéréoisomères donnent deux produits diastéréoisomères.