La dibenzalacétone : une double aldolisation croisée qui précipite

La stratégie. Une aldolisation croisée non dirigée n'est sélective que si l'on sait d'avance qui est l'énolate et qui est l'électrophile. On compte donc les rôles possibles de chaque partenaire, puis on regarde ce qui rend la réaction globale favorable.

1) Un seul énolate, un électrophile de choix. Le benzaldéhyde n'a aucun hydrogène en $\alpha$ (son carbonyle est porté par le cycle) : il ne s'énolise pas, il ne peut être qu'électrophile. Seule la propanone donne un énolate. Restent deux additions : énolate de la propanone sur la propanone (cétolisation) ou sur le benzaldéhyde (aldolisation croisée). La seconde l'emporte : un aldéhyde est plus électrophile qu'une cétone (un seul groupe donneur, moins d'encombrement), et la cétolisation de la propanone est un équilibre très défavorable (quelques pour cent de cétol), qui se défait ; l'addition sur le benzaldéhyde, elle, est suivie d'une crotonisation qui la rend pratiquement irréversible.

2) L'aldolisation croisée. L'ion hydroxyde forme une trace d'énolate de la propanone ($K=10^{14-19,3}=5\times 10^{-6}$), qui s'additionne sur le carbonyle du benzaldéhyde ; l'alcoolate formé est protoné par l'eau :

Le cétol est la 4-hydroxy-4-phénylbutan-2-one. L'ion hydroxyde est régénéré : il joue le rôle de catalyseur.

3) La crotonisation E1cb. Le cétol a un hydrogène acide sur le $\mathrm{CH}{}_2$ placé entre le carbonyle et le carbone qui porte le groupe $\mathrm{OH}$. La base l'arrache (énolate), puis l'énolate expulse l'ion hydroxyde porté par le carbone voisin :

On obtient la benzalacétone ((E)-4-phénylbut-3-én-2-one). L'élimination est très favorable : la double liaison formée est conjuguée à la fois avec le carbonyle et avec le cycle aromatique, système délocalisé sur dix atomes. Cette stabilisation déplace les équilibres d'aldolisation, défavorables à eux seuls.

4) La seconde condensation. La benzalacétone porte encore un méthyle en $\alpha$ du carbonyle : il s'énolise à son tour, s'additionne sur une seconde molécule de benzaldéhyde, et la crotonisation donne la dibenzalacétone, dont les deux doubles liaisons sont $E$ :

Bilan : $2\mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{CHO}+\mathrm{CH}{}_3\mathrm{COCH}{}_3\to \mathrm{C}{}_6\mathrm{H}{}_5\mathrm{CH}=\mathrm{CHCOCH}=\mathrm{CHC}{}_6\mathrm{H}{}_5+2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$ (carbone $14+3=17$, hydrogène $12+6=14+4$, oxygène $2+1=1+2$).

5) Rendement. Benzaldéhyde : $2,122/106,12=2,000\times 10^{-2}\mathrm{mol}$ ; propanone : $0,581/58,08=1,000\times 10^{-2}\mathrm{mol}$ ; proportions exactement stœchiométriques. Masse maximale : $0,01000\times 234,30=2,343\mathrm{g}$. Rendement : $1,90/2,343=81,1\%$.

6) Le protocole. Les proportions $2:1$ sont celles du bilan : deux benzaldéhydes pour les deux méthyles de la propanone. Une base faible en solution aqueuse suffit, parce qu'on n'a besoin que d'une trace d'énolate (aldolisation catalytique) et que le partenaire électrophile n'est pas énolisable : nul besoin d'une déprotonation totale au LDA, réservée à l'aldolisation croisée dirigée entre deux partenaires énolisables. La dibenzalacétone, très peu soluble dans le mélange eau-éthanol, précipite : elle quitte le milieu, ce qui déplace encore les équilibres et la protège d'autres réactions. Cas limite : avec un large excès de propanone, chaque benzaldéhyde rencontre surtout de la propanone non encore condensée : on obtient majoritairement le produit d'une seule condensation, la benzalacétone.

Ce que l'exercice installe. Une aldolisation croisée non dirigée est propre quand l'un des partenaires n'est pas énolisable et plus électrophile : un seul énolate, un seul électrophile. Le mécanisme compte trois actes renversables (énolate, addition, protonation) ; la crotonisation E1cb (énolate, puis départ de $\mathrm{HO}{}^{-}$) forme une double liaison conjuguée qui entraîne tout. Stœchiométrie et précipitation se choisissent avec le bilan.