Réduire une lactone : de la γ-butyrolactone au butane-1,4-diol — exercice corrigé de chimie organique 2 (PC) (chapitre 2)

Réduire une lactone : de la

γ

-butyrolactone au butane-1,4-diol

Conversions par oxydo-réduction en chimie organique · niveau 2

Énoncé

La $γ$ -butyrolactone (oxolan-2-one, $C X_{4} H X_{6} O X_{2}$ ) est un ester cyclique à cinq chaînons. On réduit $8.61 g$ de lactone par $LiAlH X_{4}$ dans le THF anhydre, puis on hydrolyse. (a) Donner le produit. (b) Écrire le mécanisme schématique. (c) Quelle masse minimale de $LiAlH X_{4}$ faut-il ? Quelle masse maximale de produit peut-on obtenir ? Données : $M (C X_{4} H X_{6} O X_{2}) = 86.09 g . m o l^{- 1}$ ; $M (LiAlH X_{4}) = 37.95 g . m o l^{- 1}$ ; $M (C X_{4} H X_{10} O X_{2}) = 90.12 g . m o l^{- 1}$ .

Corrigé

(a) Comme tout ester, la lactone est réduite en alcool primaire, et sa partie alcoxy est libérée sous forme d'alcool ; comme les deux parties appartiennent à la même chaîne, on obtient un seul produit, le butane-1,4-diol $HO - (CH X_{2}) X_{4} - OH$ .

(b) Premier ion hydrure sur le carbone du carbonyle ; l'intermédiaire tétraédrique expulse l'alcoolate, ce qui ouvre le cycle : on obtient l'aldéhyde $X_{-} X_{2}^{2 -} O - CH X_{2} - CH X_{2} - CH X_{2} - CHO$ (4-oxobutan-1-olate). Second ion hydrure sur cet aldéhyde, plus électrophile que l'ester : dialcoolate $X_{-} X_{2}^{2 -} O - (CH X_{2}) X_{4} - O X^{-}$ , protoné à l'hydrolyse.

(c) $n (lactone) = 8, 61/86, 09 = 0.1000 m o l$ ; il faut deux ions hydrure par lactone, soit $0.200 m o l$ d'hydrure, et un ion $AlH X_{4} X^{-}$ en fournit quatre : $n (LiAlH X_{4}) = 0.0500 m o l$ , soit $m = 0, 0500 \times 37, 95 = 1.90 g$ (on en met un excès). Masse maximale de diol : $0, 1000 \times 90, 12 = 9.01 g$ .