UNIVERSITE D’ORAN

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE CHIMIE

LABORATOIRE DE SYNTHESE ORGANIQUE APPLIQUEE

MEMOIRE

Présenté par

Ourida MEDJAHED

Pour l’obtention du diplôme de Magister en Chimie Organique

Ecole doctorale: Chimie Moléculaire et Biomoléculaire

SYNTHESE ET CARACTERISATION DE

QUELQUES DERIVES DU CHROMENE,

OBTENUS PAR IRRADIATION

AUX MICRO-ONDES ET ULTRASONS

Les membres du jury :

Mme Aicha DERDOUR Professeur. Université USTO. MB Présidente

Mr Adel ALI OTHMAN Professeur. Université USTO-MB Examinateur

Mme Souad KASMI-MIR MCA. Université de Blida Examinatrice

Mr Mohammed HAMADOUCHE MCA , Université d’Oran Examinateur

Mme Fatima-Zohra ZRADNI MCA. Université USTO-MB Rapporteur

Mr Francis MARSAIS Professeur. Université de Rouen Membre invité

Juin 2012

Remerciements

Une grande partie de ce travail a été réalisée au Laboratoire d’UMR COBRA dans l’équipe

ECOFH Université de Rouen sous la direction de Monsieur le Professeur Francis MARSAIS. Je

le prie, de bien vouloir accepter l’expression de ma profonde reconnaissance pour les

engagements et pour sa précieuse aide tout au long de ce travail.

Les premiers pas de notre travail ont été faits au Laboratoire de Synthèse organique de

l’Université d’Oran, sous la direction de Madame Fatima-Zohra ZRADNI Maitre de

Conférences à l’Université USTO-MB. A travers ce travail je lui exprime mes sincères

remerciements pour m’avoir initiée à la recherche, pour son dévouement et pour son appui

constant jusqu’à la fin de ce mémoire.

Je tiens, à exprimer ma profonde gratitude à Madame Aicha DERDOUR Professeur à

l’Université d'Oran et actuellement Rectrice de l’USTO-MB, pour l’intérêt qu’elle a porté à ce

travail en acceptant de présider son jury.

Je prie Madame Souad KASMI-MIR Maitre de conférences à l’Université de Blida ,

Monsieur Adel ALI OTHMAN Professeur à l’Université USTO-MB et Monsieur

HAMADOUCHE Mohammed Maitre de Conférences à l’ Université d’Oran , d’accepter mes

plus vifs remerciements pour l’honneur qu’ils m’ont donné en acceptant de juger ce travail.

Je tiens à exprimer mes remerciements à Monsieur le Professeur Thierry BESSON de

l’Université de Rouen, pour son assistance et pour sa précieuse collaboration.

Merci à tous ceux qui ont permis que ce travail se réalise dans de bonnes conditions en

particulier aux Mlles HIDOUR Hanaâ, BELLAMY Estelle et à Madame BAILLY Laetitia.

Merci à tous.

SOMMAIRE

SOMMAIRE

Introduction générale…………………………………………………...1

Chapitre I

Application des méthodes non-conventionnelle en synthèse organique .................... 2

I.1 micro-ondes ............................................................................................... 2

I.1.1 Historique ....................................................................................................................... 2

I.1.2 Généralités ...................................................................................................................... 3 Domaine des micro-ondes ........................................................................................ 3

I-1-3 Interaction entre micro-onde et matière ......................................................................... 4 Le phénomène de polarisation ................................................................................. 5

La conduction ionique .............................................................................................. 6

I.1.4 Comparaison de l’irradiation micro-onde avec le chauffage classique .......................... 6

I.1.5 Production de l’onde ...................................................................................................... 7

I.1.6 Les réacteurs micro-ondes au laboratoire ....................................................................... 7 Les applicateurs multimodes .................................................................................... 7 Les applicateurs monomodes ................................................................................... 8

I.1.7 Utilisation des micro-ondes en synthèse organique ....................................................... 8 Exemples de réactions effectuées avec un solvant................................................... 9 Exemples de réactions effectuées sans solvants .................................................... 10

I.2 les ultrasons ............................................................................................. 13

I.2.1 Introduction .................................................................................................................. 13

I.2.2 Qu’est ce que les ultrasons (US)? ................................................................................ 13

I.2.3 la Sonochimie ............................................................................................................... 13

I.2.4 Phénomène de cavitation .............................................................................................. 14 Définition ............................................................................................................... 14 Conséquences de l’implosion cavitationnelle ........................................................ 15

I-2-5 Application synthétique des ultrasons ......................................................................... 15

Conclusion ................................................................................................... 18

Chapitre II

Généralités sur les Chromènes ......................................................................... 19

II.1 Généralités .............................................................................................. 19

II.2 Structure et origine naturelle ...................................................................... 20

II.3 La biosynthèse des chromènes ................................................................... 21

II.4Méthodes de synthèse ................................................................................ 21

a) Synthèse des 2H-chromènes ............................................................... 21

b) Synthèse des 4H-chromènes ............................................................... 22

SOMMAIRE

II.5 Les différents travaux réalisés .................................................................... 24

II.5.1 Synthèse sous irradiation micro-ondes ...................................................... 24 II.5.2 Synthèse par électro catalyse ……... … ………………………………………………24

II.5.3 Synthèse en une seule étape « One pot » des chromènes assistée par les ultrasons25

Chapitre III

Synthèse des Chromènes et interprétation des résultats

Appareillage ............................................................................................................................. 27

III.1 Préparation des Oléfines ........................................................................... 28

III.1.1 Réaction de Knoevenagel ....................................................................... 28

III.1.2 Mode opératoire utilisé .................................................................. 30

III.2 Caractérisations des Oléfines ..................................................................... 31

III.3 Synthèse des chromènes ........................................................................... 35

III.3.1 La réaction de Michael ................................................................ 35 III.3.2 Synthèse par irradiation microonde ...………………………………………...36

Caractérisation de la Dimedone ……………………………………… …..37

Caractérisation des Chromène ………… ………………………………...…38

III..3.3 Synthèse des Chromènes par les ultrasons .. ........................................... 47 Caractérisation des produits … …… ……………………………………….48

III.3.4 Synthèse des Chromènes par chauffage classique...……………… ……….49

Caractérisation des produits .. ……………………………………………50

III.4 Discussion des résultats.. ……………………………….……………………….52

Conclusion générale.. ..………… ……………………………………………54

Références bibliographiques.. .………………………………………………………55

Annexes

INTRODUCTION

GENERALE

INTRODUCTION GENERALE

1

Introduction générale

Les hétérocycles sont l’un des points de départ préféré de la chimie médicinale pour

élaborer de nouvelles molécules ayant des activités biologiques intéressantes. Le

développement de voies de synthèse efficaces de ces bases structurales pharmacophoriques

est donc d’une grande importance. En effet, ces dernières années toutes les attentions se sont

orientées vers le développement de nouvelles méthodes afin d’obtenir des technologies

chimiques saines et économiques. L’activation par micro-ondes et ultrasons sont parmi les

méthodes qui répondent parfaitement à ces critères. Dans la plupart des cas, l’irradiation par

M.O ou par sonochimie conduit à des rendements de réactions chimiques considérablement

élevés, aussi à une réduction de leur temps qui peut baisser de plusieurs heures ou jours à

quelques minutes. Simultanément, les réactions activées par M.O aboutissent généralement à

des produits extrêmement purs.

Autre avantage à citer est l’absence de solvant dans de telles réactions.

Dans notre travail, nous avons utilisé ces deux méthodes pour la synthèse de quelques

hétérocycles dérivés du Chromene. Nous visons dans ce travail une famille hétérocyclique

très importante, à savoir les 4H-benzopyrane, qui par leur activité biologique très intéressante,

ont pu attirer toutes les attentions.

Notre manuscrit se présentera de la manière suivante :

Tout d’abord, le premier chapitre qui englobera une partie bibliographique sur les

méthodes non-conventionnelles utilisées en synthèse organique avec des exemples récents et

appliquées à notre travail pour la préparation de nos hétérocycles.

Le deuxième chapitre, comporte des généralités et des rappels sur les différentes

procédures de synthèse des dérivés des Chromènes.

Le troisième et dernier chapitre, est consacré à la synthèse proprement dite des

Chromènes en utilisant les trois méthodes comparatives, à savoir : Le chauffage classique,

l’irradiation aux micro-ondes et l’activation sonochimique. Dans cette même partie, nous

présenterons et discuterons les résultats des analyses spectroscopiques effectués sur toutes les

molécules ainsi élaborées.

Et en fin, une conclusion générale viendra clore ce mémoire et des références

bibliographiques.

CHAPITRE I Les méthodes d’activation

non-conventionnelles

CHAPITRE I

2

CHAPITRE I

Application des méthodes non-conventionnelle en synthèse organique

I.1 micro-ondes

I.1.1 Historique

En 1865, le physicien écossais J.C.Maxwell, a affirmé dans sa théorie

électromagnétique de la lumière qu’il existait une certaine forme de radiations invisibles. Les

ondes électromagnétiques sont composées de rayons gamma, de rayons X, de la lumière

visible et des ondes radioélectriques. Cette théorie fut confirmée environ 25 années plus tard

par des travaux expérimentaux comme ceux de l’ingénieur américain D. E. Hughes et

l’allemand H. Hertz.1

En 1921, A. Hull fait osciller, à fréquence moyenne, une simple diode placée dans un

champ magnétique axial, dispositif qu’il appelle « magnétron ».

En 1939, H. Boot et J. Randall inventent un tube à électrons appelé « magnétron à cavités

résonantes ». Ce tube est capable de générer de puissantes impulsions radio à haute

fréquence, ce qui permet le développement du radar à micro-ondes qui fonctionne dans des

bandes très courtes de longueur d’ondes.1

En 1946, le Dr P.L. Spencer testant un nouveau magnétron, dans le cadre de

recherches

sur les radars, remarqua que la barre chocolatée, qui se trouvait dans sa poche, avait fondu.

Immédiatement Spencer en déduisit que des réactions étaient provoquées par une exposition à

de l’énergie provenant des micro-ondes. Ces effets thermiques des micro-ondes seront ensuite

exploités aux Etats-Unis pour le chauffage industriel et domestique d’aliments.

Spencer avait révolutionné la cuisine et l’industrie en inventant le four à micro-ondes 1.

La technologie micro-onde sera par la suite utilisée dans différents domaines comme

l’analyse 2, la minéralisation 3, le séchage 4, et le traitement des déchets 5.

Il a fallu attendre 1986, avec les travaux de Gedye 6 et de Giguerre7 pour que les micro-ondes

soient utilisées en synthèse organique.

Depuis, le nombre de publications dans ce domaine a fortement augmenté jusqu’à

atteindre 1000 travaux par année.

CHAPITRE I

3

I.1.2 Généralités

Nature des micro-ondes

Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques qui résultent de la superposition

d’un champ électrique E et d’un champ magnétique perpendiculaire, E et B variant de façon

sinusoïdale dans le temps (figure 1).

Figure1 : Onde électromagnétique

L’onde se propage dans une direction perpendiculaire au plan contenant les champs qui la

composent (E et B), cette propagation s’effectue à la vitesse de la lumière (C).

C = 3.108 m .s-1.

Domaine des micro-ondes

Dans le spectre électromagnétique (figure 2), les micro-ondes se positionnent entre

l’infra rouge et les bandes radio. Elles occupent le domaine des valeurs de fréquences allant

du 300mHz au 30 GHz, avec des longueurs d’onde λ comprise entre 1 cm et 1m.

Figure 2 : Spectre électromagnétique

CHAPITRE I

4

9 MW 2.45 GHz 1.0 10-5 0.00096

Ces longueurs d’onde se trouvent également dans la gamme des fréquences Radar.

Aussi, pour éviter toute interférence entre les fréquences utilisées dans les domaines

industriels, scientifiques et médicaux (ISM) et les transmissions Radar, le Comité

International de Régulation Radio a établi à Genève en 1959 une liste de quatre fréquences

réservées à ISM 8. Ces fréquences sont comme suit : 915, 2450, 5800 et 22125 MHz.

Donc la bande allouée par la législation internationale aux utilisations ISM et domestiques

correspond à une fréquence ν de 2450 MHz soit une longueur d’onde λ de 12.2 cm.9

I-1-3 Interaction entre micro-onde et matière

Tableau110 : Energie des liaisons chimiques en comparaison avec différentes énergies des micro-ondes.

L’énergie quantifiée mise en jeu évaluée par la loi de Planck, lors d’une irradiation, est

insuffisante pour casser les liaisons et par conséquent impossible de provoquer des réactions

(tableau1). Alors l’effet thermique des micro-ondes résulte du phénomène de la polarisation

des molécules. Cette polarisation est en fonction de deux mécanismes.

Le premier étant la polarisation des molécules par leurs moments dipolaires et le second par

leur conduction ionique.

Energie/eV Energie /KJ mol-1

1 CC liaison simple 3.61 347

2 CC liaison double 6.35 613

3 CO liaison simple 3.74 361

4 CO liaison double 7.71 744

5 CH liaison 4.28 413

6 OH liaison 4.80 463

7 liaison d’hydrogène 0.04-0.44 4-42

8 MW 0.3 GHz 1.2 10-6 0.00011

10 MW 30 GHz 1.2 10-3 0.11

CHAPITRE I

5

• Le phénomène de polarisation

Solvant µ, D Peb (°C) ∆ dans les conditions normales

T° sous M.Ondes

Différence de T°

Acétone 2,88 56 56 89 33

Acétonitrile 3,92 82 82 120 38

Eau 2,2 100 100 105 5

Diméthyl formamide

3,86 152 151 170 19

Chlorure de méthylène

1,6 40 40 55 15

Ether diéthyl 1,15 35 35 60 25

Méthanol 1,7 65 65 84 19

THF 1,63 66 67 103 36

Chloroforme 1,87 62 61 89 28

Ethanol 1,69 78 78 103

Acétate d'éthyl 1,78 77 77 102 25

Tableau 2 10 : Paramètres physiques et phénomène de surébullition de certains solvants.

Si des molécules polaires sont soumises à un courant alternatif à haute fréquence,

l’orientation de ces dipôles change à chaque alternance, par exemple à 2,45GHz, les dipôles

changent d’orientation 2.54 109 fois par seconde.

Cette agitation provoque la friction des molécules et cause un échauffement interne

qui peut être très intense (10°C/sec) 9. (Figure 3).

La capacité de convertir l’énergie électromagnétique en énergie thermique repose sur la

propriété diélectrique de chaque substance 10. Cette capacité est caractérisée par le rapport :

Tang δ= ε″ / ε′

Où :

ε″ : coefficient de perte diélectrique.

ε′ : permittivité du milieu.

L’effet thermique des micro-ondes sur certains solvants, illustre clairement le phénomène de polarisation (tableau 2) 11.

CHAPITRE I

6

a : Sans champ électromagnétique, les dipôles s'orientent aléatoirement.

b : Avec un champ électromagnétique continu, les dipôles s'orientent dans le sens du champ.

c : Avec un champ électromagnétique alternatif, les dipôles changent d'orientation à chaque

alternance du champ.

+ + + + + + + + + + + + +

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

a b ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

c

Ce tableau montre que plus les molécules sont polaires, meilleure est l’interaction

onde-matière. Les solvants non polaires tels que, le tétrachlorure de carbone et l’hexane ne

sont pas chauffés.

• La conduction ionique

La conduction ionique représente le deuxième mécanisme de transformation de

l’énergie des micro-ondes en chaleur12-14. Ce mécanisme apparait lorsque le matériau contient

des électrons de conduction libres, ce phénomène est essentiel lors du chauffage de certains

métaux ou oxydes minéraux.

Donc, ce dégagement de chaleur fait intervenir un mécanisme propre à la gamme de

fréquence considérée, les phénomènes de conduction, convexion et rayonnement ne jouent

qu’un rôle secondaire d’équilibrage de température.

Figure 3 : Comportement des dipôles vis-à-vis du champ électromagnétique

I.1.4 Comparaison de l’irradiation micro-onde avec le chauffage classique

Dans le cas d’un chauffage classique (chauffe-ballon électrique, bain d’huile..), on

observe une décroissance de la température en s’éloignant des parois du réacteur qu’on

chauffe. Les interactions rayonnement électromagnétique-matière se traduisent par un

échauffement des molécules polaires constituant le milieu réactionnel, ensuite, cette chaleur

se transmet à l’intégralité du milieu en réalisant un gradient de température allant du cœur du

milieu vers les parois du réacteur. Les profils de montée en température traduisent l’intérêt

qu’apporte l’utilisation des micro-ondes comparée au chauffage classique, ils permettent un

chauffage nettement plus rapide15 (figure4).

CHAPITRE I

7

Figure 4 :Profil de températures

I.1.5 Production de l’onde

Il existe plusieurs moyens de production des micro-ondes, mais deux d’entre eux sont

les plus utilisés : le KLYSTRON et le MAGNETRON. Nous aborderons ici le moyen de

production de ces ondes par excellence c’est-à-dire le magnétron.

Le magnétron se compose d’un cylindre creux, fermé par deux aimants permanents.

A l’intérieur du cylindre, on distingue la cathode, constituée d’un filament hélicoïdal en

tungstène, de l’anode, qui comprend plusieurs cavités résonantes. Ces cavités peuvent

présenter diverses formes.

L’espace (quelques mm) entre la cathode et l’anode servant d’espace d’interaction, il y règne

un vide très poussé.

En effet, la force totale F subie par un électron de charge e est donnée par :

F = eE + ev × B

où E est le champ électrique,

B le champ magnétique et v la vitesse de l’électron.

I.1.6 Les réacteurs micro-ondes au laboratoire

Un réacteur micro-ondes ou applicateur, est un dispositif qui transfert l’énergie de

l’onde électromagnétique produite par le magnétron vers l’échantillon à irradier.

Il existe deux types de réacteurs micro-ondes :

1. Les applicateurs multimodes

Les applicateurs multimodes sont utilisés dans les fours micro-ondes domestiques, de

puissance d’environ 800 W où la dispersion des ondes se fait de manière aléatoire. Le

magnétron transforme l’énergie du réseau en énergie micro-onde.

CHAPITRE I

8

2. Les applicateurs monomodes

Les applicateurs monomodes sont plus sophistiqués, ce qui rend leur coût très élevé

par rapport aux applicateurs multimodes. Dans un réacteur monomode l’énergie

électromagnétique est bien contrôlée. La dispersion de l’énergie micro-onde obéit au schéma

de la figure 5, de cette dispersion, il en résulte un haut rendement énergétique et une moindre

puissance émise (couramment inférieure à 300 Watt). Dans ce type de réacteur, la température

peut être mesurée à l’aide d’une fibre optique ou par détection infrarouge.

Figure 5 : Réacteur monomode

En conclusion, les applicateurs monomodes à ondes continues sont les seuls dispositifs

offrant une homogénéité optimale tant en champ produit que du contrôle de la puissance

émise par le magnétron et reçue par l’échantillon.

I.1.7 Utilisation des micro-ondes en synthèse organique

Les réacteurs monomodes (de laboratoire) et même les fours domestiques (enceintes

multi modes) permettent d’effectuer des réactions classées comme suit16 :

� Réactions effectuées dans un solvant (polaire le plus souvent),

-en présence d’un catalyseur organique (acide ou base, de BrÖnsted ou de Lewis).

-en présence d’un catalyseur inorganique (silice, alumine, argiles…)

� Réactions réalisées sans solvant (dites en « milieu sec »)

-en absence de catalyseur

-en présence d’un catalyseur organique (acide ou base, de Brönsted ou de Lewis)

-en présence d’un catalyseur inorganique (silice, alumine, argiles,….)

-en présence d’un agent de transfert de phase.

CHAPITRE I

9

Afin d’illustrer cette classification de réactions réalisées sous irradiation micro-ondes,

nous avons sélectionné dans la littérature quelques exemples de réactions récentes réalisées

avec ou sans solvant.

a- Exemples de réactions effectuées avec un solvant

Plus de 500 publications sont dénombrées actuellement, leur nombre croie très

rapidement.

La source de chaleur concerne soit les solvants (s’ils sont polaires), soit les réactifs ou des

supports solides.

Les rendements sont souvent meilleurs quand l’activation est sous irradiation micro-ondes.

� Dans des travaux récents, Hassan M. Al-Hazimi et Co17, ont rapporté la synthèse des

acides N-phthaloylamine, en mélangeant l’anhydride phtalique avec différents acides aminés

(schéma1). Ils ont obtenus d’excellents résultats (tableau3).

O

O

O

+ NH2 RAcOH

MO 1000W

15-20 minN

O

O

R

Schéma1

Tableau3

� Le deuxième exemple concerne les travaux réalisés par Z-G.Zhang et Co18, pour la

synthèse des indoles polyfonctionnels. La synthèse fait intervenir des réactifs organozincique

fonctionnalisés qui réagissent avec des sels d’aryldiazonium sur un support solide en présence

du THF comme solvant (schéma2).

R CH2COOH CH(isopr)COOH C(CH3)2COOH 4-C6H4COOH CH(CH2C6H4-

4-OH)COOH

CH(CH2CSCH3)CO

OH

Rdt

%

95 81 86 83 94 88

CHAPITRE I

10

.

N2BF4R+

R'R''

ZnBrLiCl

THF NN

R'

R''

R

Me3SiCl

MO NH

R''

R'

R

Rdt =80-90%R' :H,alkyl

Schéma2

a- Exemples de réactions effectuées sans solvants

Les micro-ondes ont été également utilisées dans les réactions sans solvant.

B Krishnakumar et Co19 ont réalisé la synthèse de la chalcone sous irradiation micro-ondes et

sans solvant, en présence de TiO2-SO42- comme catalyseur. Ils font réagir l’Acétophénone sur

le Benzaldehyde pendant une minute et ils obtiennent un très bon rendement (schéma3).

CCH3

O+ C

O

H

TiO2- SO4 2-

MO (420W)

60 sec

CCH CH

O

Chalcone Rdt =99%

Schéma3

� Enfin les micro-ondes sont aussi utilisées dans des réactions sans solvant et sans

catalyseur, c’est le cas de la réaction de cyclocondensation de 4-alcoxy-1,1,1-trifluoro-3-en-

ones avec des hydrazines (schéma4 et 5). Cette réaction permet d’obtenir les 4,5-dihydro-1H-

pyrazoles et les pyrazoles déshydratés. J.Braz et Co20 ont réalisé cette réaction et ont obtenus

les résultats regroupés dans le tableau4.

CHAPITRE I

11

F3C OR

R1O

H2N-NHR2

NN

R1

HO

F3CR2

NN

R1

F3C

R2

NN

R1

H

F3C NN

CF3

R2

R1

R= Et, Me, MeR1=H, Me, PhR2= CO2Me, Ph, CH2CH2OH

Schéma4

F3C OR

R1O+

N O

OMe

H

H2N MO NΝHO

F3O

OMeO

R1

NN

R1

H

F3Cou

1a-c 2 3a-c 4a-c

Schéma5

Enone R R1 T (C°) Tps (min) produits Rdt (%)

1a Et H 50 8 3a 70

1a Et H 100 8 3a 73

1a Et H 150 8 3a 78

1b Me Me 50 6 3b 62

1b Me Me 100 6 3b 90

1b Me Me 150 6 3b :4b 81

1c Me Ph 50 6 3c 80

1c Me Ph 100 6 3c 82

1c Me Ph 150 6 3c 71

Tableau4

CHAPITRE I

12

� Autre exemple de synthèse sous irradiation micro-ondes et celui de la réaction en

milieu aqueux, réalisée par Gang Li et Co21 concernant la conversion directe de la cellulose au

1-(furan-2-yl)-2-hydroxyethanone dans une solution de chlorure de Zinc (Schéma6). Les

résultats sont satisfaisants comparativement à ceux obtenus par chauffage classique

(Tableau 5).

Schéma 6

Entrée Réactifs mode de chauffage Temps (min) Rdt (%)

1 Cellulose Bain d’huile 5 —

2 Cellulose Bain d’huile 30 0.9

3 Cellulose MW 5 48.0

4 Cellulose MW 30 13.6

5 D-Glucose MW 10 3.2

6 D-Glucose MW 40 —

7 D-Fructose MW 10 4.4

8 D-Fructose MW 40 —

Tableau 5: 1-(Furan-2-yl)-2-hydroxyéthanone produit à partir de différents réactifs sous différentes conditions

CHAPITRE I

13

I.2 les ultrasons

I.2.1 Introduction

En1794, le biologiste italien L.Spallanzani introduisa pour la première fois la notion

des ultrasons (sons inaudibles pour l’oreille humaine), en étudiant le comportement des

chauves–souris il découvrît que ces créatures, pour naviguer en plein obscurité, émettaient des

ondes et recevaient des échos, à travers ces échos elles savaient la direction et la distance qui

les sépare des objets environnants. En 1883, cette introduction fut réellement découverte par

le physiologiste anglais F.GALTON.

I.2.2 Qu’est ce que les ultrasons (US)?

Infrasons f < 20 Hz

Sons audibles 20 Hz < f < 20 kHz

Ultrasons 20 kHz < f < 20 MHz

Tableau 6 : Fréquences audibles pour l’oreille humaine

A la différence d’une onde électromagnétique qui, de ce fait, peut se propager dans le

vide, le son est une onde mécanique qui nécessite un support matériel afin de se propager.

Les ultrasons sont des vibrations mécaniques de la matière à des fréquences inaudibles pour

l’oreille humaine. (Tableau 6)

I.2.3 la Sonochimie

Le terme sonochimie est utilisé pour décrire les processus chimiques et physiques qui

se produisent en solution grâce à l’énergie apportée par les ultrasons. Ces effets sont reliés au

phénomène de cavitation qui correspond à la formation et à l’implosion de microbulles de gaz

dans le liquide sous l’effet des ultrasons.

La sonochimie fût connu pour la première fois en 1927 à travers les travaux de

Richards et Loomis22, quand ces scientifiques décrivèrent deux types de réactions chimiques

réalisées avec l’activation par les ultrasons. Le premier concerne l’accélération des réactions

CHAPITRE I

14

conventionnelles, tel que l’hydrolyse du diméthyl sulfate. Le deuxième concerne le redox

process dans un milieu aqueux. En 1937 un troisième type apparait grâce à Brohult22, ce

dernier décriva la dégradation des macro molécules.

I.2.4 Phénomène de cavitation

• Définition

C’est en 1704, lors d’une expérience23 que Newton fût la première personne à avoir

observé et enregistré le phénomène de cavitation. La cavitation est définie comme étant la

formation et l’activité des bulles dans un liquide.

Une classification des différents types de cavitation faite selon le type de fluide (vapeur ou

gaz) qui remplie les bulles, a rendue la situation ambiguë, car il existe des cas ou, dans une

même bulle on trouve un mélange des deux fluides. Donc une autre classification a été faite,

cette fois ci selon le mode de formation des bulles, c’est ce qui a donné les quatre types

suivants illustrés par la figure6 :

Figure6 : la classification des différents types de cavitation (Lauterborn)

• Influence du phénomène de cavitation sur la matière

La propagation d’une onde dans un milieu liquide entraine une succession de

compressions et de décompressions (figure7).

Cavitation

Pression Energie déposée

Hydrodynamique Acoustique Optique Particule

CHAPITRE I

15

Figure7 : Propagation d’une onde dans un milieu

Les phénomènes de cavitation acoustique, de formation et de développement des

bulles se déroulent sous l’effet des ultrasons. Ils ne sont pas régis par la thermodynamique

classique et sont donc difficilement descriptibles par des équations24.

Le phénomène de développement et d’implosion des bulles de cavitation a été étudié par W.Lauterborn.

• Conséquences de l’implosion cavitationnelle

L’implosion cavitationnelle est une conséquence des ultrasons. Deux théories sont

évoquées pour expliquer ce phénomène24.

- La théorie du point chaud.

- La théorie électrique.

I-2-5 Application synthétique des ultrasons

a-Commutation sonochimique : Il existe des possibilités de modifier des

déroulements de réactions chimiques en favorisant les réactions radicalaires ou transferts

mono électroniques au détriment des réactions ioniques24, c’est le phénomène de commutation

sonochimique.

Ando et Co24 ont étudié la réaction entre le cyanure de potassium et le bromure de benzyle en

solution dans le toluène en présence d’alumine. (Schéma7)

PhCH2Br + KCN

PhCH3 + Al2O3

CH3

US

50°C

50°C

PhCH2CN

CH2Ph

Freidel- Crafts

substitution nucléophile

Schéma7

CHAPITRE I

16

Cet exemple montre que la réaction a emprunté un tout autre chemin sous les ondes

ultrasons. La substitution nucléophile a eu lieu via un transfert monoélectronique favorisé par

les effets électriques de l’implosion cavitationnelle sous ultrasons.

b- Sonolyse de complexes de métaux de transition

Lors de la réaction de type Heck (addition-élimination) on remarque que les conditions

utilisées sous ultrasons sont nettement plus douces (Tableau7) comme le montre l’exemple

suivant (Schéma8)24.

CO2Me

Pd(PPh3)4

Et3N

CH3CN-C6H6

CO2Me

Schéma8

agitation 24h 80°C 71%

US 6h 50°C 76%

Tableau7

c-Réaction hétérogène liquide –liquide

De nombreuses réactions organiques dans l’eau sont aisément réalisées grâce à

l’apport des ultrasons qui favorisent le contact (émulsification) entre les deux phases liquides

non miscibles. L’exemple de la saponification des esters (schéma9) montre que non seulement

la température nécessaire à la réaction sous ultrasons est plus basse, mais aussi un temps plus

court et d’excellents rendements (tableau8)24.

CO2MeNaOH

H2OCO2H

Schéma9

agitation 90 min 100°C 15%

US 60 min TA 94%

Tableau8

CHAPITRE I

17

L’alkylation de thiocarbamates constitue un autre exemple de ce type de réaction. Les

thiocarbamates réagissent avec des dérivés halogénés pour former des alkythiocarbamates,

composés pesticides en phytosanitaire (Schéma10). La réaction avec une simple agitation,

donne un rendement assez réduit, avec l’utilisation des ultrasons il augmente d’une façon

considérable (Tableau9).

NO

S Na+ PrCl N

SPr

O

H2O

40°C

Schéma10

Tableau9

d-Réactions hétérogènes

Un alcool secondaire ici, le 2-octanol est oxydé en cétone par action de KMnO4 dans

l’hexane (schéma11). D’ordinaire, ce réactif est inefficace et il est nécessaire d’utiliser

d’autres composés oxydants. Cependant, l’utilisation des ultrasons provoque le décapage de la

surface de KMnO4 ce qui permet la formation de la cétone désirée avec d’excellents

rendements24.

C

H

OHMe

Hex

C OMe

HexKMnO 4

Hexane TA

Schéma11

agitation 1h <10%

US 40 min 100%

CHAPITRE I

18

Conclusion La synthèse organique par les techniques micro-ondes et ultrasons offre des avantages

certains par rapport aux synthèses par le chauffage classique. C’est pourquoi ces techniques

non conventionnelles sont de plus en plus présentes en chimie organique, que ce soit dans des

réactions réalisées avec ou sans solvant.

En plus de leurs caractéristiques consistant en la réduction appréciable du temps de synthèse,

les intérêts sont encore multiples :

• L’amélioration des rendements de réaction

• Obtention de produits de haute pureté (réduction de produits secondaires)

• Respect de l’environnement.

• Une activation à cœur (dans toute la masse).

• Un chauffage homogène (sans surchauffe superficielle).

• Un chauffage sélectif (molécules polaires).

• Un chauffage quasi-instantané (jusqu’à 10°C/sec).

CHAPITRE II Généralités sur les Chromènes

CHAPITRE II

19

II.1 Généralités

Les chromènes représentent une importante classe de produits dans la mesure où ils

constituent l’unité structurale de plusieurs substances naturelles, par conséquent l’étude de leur

activité biologique ainsi que leur synthèse demeurent sans répit depuis plusieurs années25.

Parmi ces substances on va citer quelques exemples26 : miroestrol (A ,schéma1), l’antibiotique

rhodomyrtone (B ,schéma1) et α-glucosidase inhibuteur myrtucommulone-E (C,schéma1) .

Les chromènes sont des composés biologiquement actifs avec un large spectre d’activités telles

que la thérapie du cancer, l’effet anticoagulant, antibiotique, antiallergique et aussi leur effet sur

l’activité du système nerveux central27-28. Les 2H-Chromènes font partie de la famille des

photochromes organiques et sont principalement étudiés en vue d'application comme pigments

dans l'industrie ophtalmique depuis quelques années29.

O

O

OHO

OOH

H

O

OH

HHHO

H

OHH OH

O

OO

O

O

O

H

O

O

H

OH

(B)

(A)

(C)

Schéma1 : Exemples de quelques chromènes présents dans des substances naturelles

CHAPITRE II

20

II.2 Structure et origine naturelle

Les chromènes ont les structures de bases suivantes (Schéma 2):

O O

4Hbenzopyrane ou 4H-Chromène ou Chrom-2-ène 2H-benzopyrane ou 2H-Chromène ou Chrom-3-ène

Schéma 2

Ces structures et leurs dérivés peuvent être extraits de plusieurs plantes telles que :

Ageratum conyzoides :(herbe aux sorciers, eupatoire bleu, célestine, herbe de bouc) :

Herbe annuelle qui pousse dans les décharges des contrés chaudes et dégage une odeur

étrange30. L’huile essentielle des feuilles contient des monoterpènes, des sesquiterpènes, des

chromènes et des benzofuranes. Elle est responsable de l’action anti-bactérienne sur vingt

bactéries et quatre champignons, en particulier le staphylocoque et le Candida albicans. Au

Congo, le jus de cette plante entière est, via des cavités nasales, oculaires, est utilisé contre la

conjonctivite, céphalée ou les otites.

Baccharis concinna :

La plante est originaire d’Amérique du nord, ses feuilles sécrètent une résine visqueuse

qui dissuade les herbivores. Des travaux ont montré que dans la composition de cette résine on

trouve des terpènes et des chromènes31.

Artemisia annua :

C’est une espèce annuelle qui pousse dans les régions tempérées chaudes, en 2000 les

chinois ont découvert les vertus de cette plante, l’espèce contient une lactone sesquiterpénique,

l’artémisinine et des chromènes32, efficaces contre plusieurs souches de parasite responsables du

paludisme33-34.

CHAPITRE II

21

II.3 La biosynthèse des chromènes

A l’issue d’une longue chaine de biosynthèse, les chroménes sont obtenus par la

cyclisation des polycétides35-36.

Ces derniers sont une famille de produits naturels qui proviennent de la condensation itérative de

sous-unités acétyle (a, schéma3) ou malonyle (b, schéma3) par les enzymes spécialisées appelées

polycétides synthase. Les acides gras à longues chaines sont des polycétides comme l’acide

palmitique, un autre exemple des polycétides est la macrolactone de l’antibiotic érythromycine.

Celle-ci est synthétisée par Saccharopolyspora erhytraea, une bactérie de sol.

O

C SCoAH3C

O

C SCoAH2C

C

OO

(a) Acéthyl-CoA (b) Malonyl-CoA

Schéma3 : Sous-unités acéthyle et malonyle

II.4Méthodes de synthèse

Parce que les chromènes sont des produits naturels qui sont synthétisés soit par des

organismes difficiles à se procurer, puis à cultiver et à maintenir, soit par une biosynthèse

compliquée37. Les chimistes ont tenté d’imiter la nature en suivant plusieurs voies de synthèse.

a) Synthèse des 2H-chromènes

-A partir de salicylaldéhyde et de sels de phosphonium :

Le bromure de triphénylvinylphosphonium réagit avec le sel de sodium de l’acétaldéhyde

salicylique selon une réaction de Michael. Le composé formé se cycle selon une réaction de

Wittig intramoléculaire. L’élimination de l’oxyde de triphénylphosphine produit le chrom-3-

ène .(schéma.4)

CHAPITRE II

22

CHO

O

Na

-NaBr O

OPHPh3 -O PPh3

O

CH2 CH PPh3,Br

O

CHO PPh3

+

-

Schéma 4

-A partir d’o-cinnamylphénols :

La cyclodéshydrogénation d’o-cinniamylphénols par la 2,3-dichloro-5 ,6-

dicyanobenzoquinone (DDBQ) dans le benzène est une autre méthode d’accès au chrom-3-

ènes .Toute fois, la nature des substituants en position γ par rapport au cycle, a une influence sur

le rendement réactionnel. Avec R=H et R’= phényl, les rendements sont excellents. (Schéma5)

R R'OH

DDBQ

benzèneO

R'

R

Schéma5

b) Synthèse des 4H-chromènes

A partir de bromures d’o-acyloxybenzyles :

En présence d’un excès d’ylure de phosphore, les bromures d’o-acyloxybenzyles sont

cyclisés en chrom-2-ènes. Il se forme un sel de phosphonium par alkylation de l’ylure. Ce sel se

transforme en un nouvel ylure en présence d’un excès d’ylure phosphore. Une réaction de Wittig

intramoléculaire entraine la cyclisation avec formation d’une bétaine. L’oxyde de triphényl

phosphine est éliminé pour donner finalement le chrom-2-ène .(Schéma6)

CHAPITRE II

23

Br

O COR

Ph3P CHR'

O

R'

Ph3P,Br

COR

Ph3P-CHR'

-Ph3P-CH2-R' Br O-CORR'

PHPh3

O

R'

PPh3O

R

O PPh3-

O R

R'

Schéma 6

-A partir de dérivés de 3-(2-hydroxyphényl)propan-1-one :

Les dérivés de 3-(2-hydroxyphényl)-propan-1-one se cyclisent en milieu acide en chrom-

2-ène.(Schéma7)

O O

2 PhMgBr

HPh

PH

AcOH

O Ph

Ph

OOH

Schéma7

-Par réduction des sels de benzopyrylium :

Les sels de benzopyrylium sont des composés colorés qui absorbent dans le spectre UV /visible avec une longueur d’onde maximale de 385 nm. Ils sont réduits par le borohydrure de sodium pour donner 4H-chromènes(1) tandis que l’hydrure de lithium les réduits en 2H-chromènes(2). Schéma6

O

NaBH4

AlLiH 4

O

O

(1)

(2)

Schéma8

CHAPITRE II

24

II.5 Les différents travaux réalisés

Dans le cadre de notre travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse d’hétérocycles

à visée biologiques tels que les chromènes. Plusieurs travaux ont été effectués dans le même axe

mais avec des méthodes différentes.

II.5.1 Synthèse sous irradiation micro-ondes

Plusieurs molécules de chromènes ont été synthétisées sous irradiation MO, avec ou sans

solvant et avec ou sans catalyseur. Parmi ces travaux, celui ou on utilise catalyseur pour activer

la réaction en présence d’un solvant38. Schéma9.

H CN

CN+

OHCatalyseur O

NH2

CN

CH2Cl2

Schéma9

HN

S

NH

N

HN

S

NH

N

(A) (B)

Schéma10

Catalyseur Rdt (%)

A 65

B 58

Tableau1

CHAPITRE II

25

II.5.2 Synthèse par électro catalyse

Le schéma11 représente la réaction de la synthèse des chromènes par voie électrocatalytique39. Le tableau 2 regroupe les différents produits et rendements de ces réactions

RCHO + CH2(CN)2

OHO

R

CN

NH2

propanol, NaBr

50 mA

OH

OH

+

Schéma11

Tableau2

II.5.3 Synthèse en une seule étape « One pot » des chromènes assistée par les ultrasons

Encore une fois les benzopyrans, vu leur importance ont pu attirer tout les efforts. Cette

fois ci la réaction se déroule en une seule étape à empéraure ambiante, en utilisant trois réactifs à

la fois, sous ultrasons en présence d’un catalyseur, le Bromure Cethyltriméthylammonium40

Schéma 12. Les résultats sont regroupés dans le tableau3.

O

R1 H+

CN

CN

OH

+CTABr, H2O

US

OCN

NH2

R1O

NH2

CNR1

ou

Schéma12

R

Ph

4-Cl-Ph

4-Br-ph

4-Me-Ph

4-MeO-Ph

Rdt (%)

83

85

87

90

86

CHAPITRE II

26

Tableau 3

II.5.4 Synthèse des chromènes par voie classique

Verma. R. K et ses collaborateurs41 ont synthétisé des dérivés du chromène à partir du �-

oxodithioesters avec du salicylaldehydes en présence de InCl3 comme catalyseur schéma13.

R1

R2

HO

OHC+

Ar

SMe

O

S

InCl3

100°C

O S

R1 O

Ar

+

O OR2

R1 O

Ar

a b c d

R2

Schéma13

Le tableau n°4 regroupe les rendements de ces réactions selon les radicaux des différents réactifs

utilisés.

Tableau4

R Rdt (%)

2,4-C6H5 85

3,4-OCH2OC6H4 83

4-Me2NC6H4 84

Ar R1 R2 Rdt (%)

c --- d

4-MeO-C6H4 H O-Me 15 --- 70

4-Me-C6H4 NO2 H 12 --- 72

C6H4 H H 10 --- 75

CHAPITRE III

Synthèse des Chromènes et interprétation des résult ats

CHAPITRE III

27

Appareillage

Afin d’effectuer notre travail, nous avons utilisé l’appareillage suivants :

Spectroscopie RMN :

Les spectres de RMN1H ont été enregistrés sur :

.Un appareil 200MHz à transformer de Fourier BruKer ARX200.

.Un appareil 300MHz à transformer de Fourier Bruker AC 300P.

Les spectres RMN13C ont été enregistrés sur :

-Un appareil 200MHz à transformer de Fourier Bruker ARX200.

-Un appareil 300MHz à transformer de Fourier Bruker AC 300P.

Le solvant utilisé pour l’enregistrement des spectres de RMN1H et13C est indiqué pour

chaque spectre.

Toutes les valeurs des déplacements chimiques sont exprimées en échelle δ, en partie

par million (ppm) par rapport au tétraméthylsilane (TMS) utilisé comme référence interne

pour la RMN du proton et du carbone 13. Les constantes de couplages sont exprimées en

Hertz (Hz).

Spectrométrie IR

JASCO -4200, les fréquences d’absorptions sont exprimées en cm-1, les pastilles sont en KBr.

Analyse chromatographique HPLC

Analyses effectuées dans une colonne Hypersil GoldC18 :250*4.6 sous les conditions suivantes : MeOH/TFA 0.1% :60/40 0.5ml/min.

Analyses élémentaires. Elles sont faites au niveau de IRCOF (Université de Rouen).

Point de fusion

Stuart melting point SMP3 (l’échantillon est rempli dans un tube capillaire)

Le réacteur des ultrasons

Fisher brand FB 11023 ( un bac ouvert)

Les fours Micro-ondes

-Four domestique.

-Four monomode : SstartS (Milstone). Puissance max=800W et pression max=15 bar

-Four hybride : Multisynth (Milstone). Puissance max=800W et pression max=15 bar

CHAPITRE III

28

III.1 Préparation des oléfines

III.1.1 réaction de Knoevenagel

La réaction de Knoevenagel (schéma1) est bien connue pour permettre l’accès à des

oléfines électrophiles à partir de méthylène actif et de composés carbonylés42 .Ces alcènes

jouent également le rôle d’intermédiaires réactionnels dans de nombreuses synthèses43 ;

Cycloadditions, condensations,…...etc. récemment, cette réaction a été étudiée à deux

reprises. En milieu liquide ionique et plus particulièrement sous irradiation micro-ondes44.

Mécanisme global de la condensation de Knoevenagel

X

CHO

+

Y

CNCH

OH

Y

CN

X

C.opératoires

- H2O

Y

CN

X

a b c

Mécanisme:

O

Ar

H

H, -H2O

NH

N + HCY

CN

ion ammonium

N

C

Ar

HCN

YH

Y

CN

Ar

H

Schéma1

CHAPITRE III

29

Le tableau 1 regroupe les différentes oléfines préparées par cette méthode.

Tableau 1 : caractéristiques des oléfines tri-substituées.

Modes opératoires

Ces composées éthyléniques sont préparés selon plusieurs modes opératoires :

-Première méthode50 :

Sur un mélange de x (g) de malonitrile (H2C(CN)2) et de y (g) d’aldéhyde (ArCHO) en solution dans un solvant (le dioxane), on additionne de la pipéridine z (ml).

La solution est maintenue au froid et sous agitation durant une certaine période t (min).

L’éthylénique précipité est essoré, lavé puis séché. Les résultats sont résumés dans le tab2 .

Ar x (g) y (g) Temps (min) Rdt (%)

Ph 33 53 30 80

4-ClPh 16 ,5 35 15 65

4-MeOPh 20 41 20 85

4-NO2Ph 13,2 30 20 80

Tableau2: Conditions expérimentales de certaines oléfines

Produits X Y Rdt (%) Pf (°C)

1 c H CN 90 84-85 45-46

2 c 4-CH3 CN 76,3 136-137 47

3c 4-NO2 CN 80,4 158 48

4c 4-CO2H CN 80 201

5c 4-Br CN 79,1 160

6c 4-Cl CN 75,5 162-163 48

7c 4-(-O-CH3) CN 89 114-115 49

8c 3,4,5-tri(-OCH3) CN 91,1 144

CHAPITRE III

30

-Deuxième méthode

Cette méthode repose sur l’association de l’activation par micro-ondes avec les supports solides51-53 . Un mélange équimolaire (10-2 mole) d’aldéhyde et de composés à méthylène activé, est absorbé sur 5 g de la bentonite puis irradié au four domestique pendant 10 min à une puissance de 350 W dans un récipient de teflon (schéma2).

Y

CN

X

X

CHO

+

CN

CN

bentonite

M.O

Schéma2

Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau3

X Temps (min) Puissance (W) Rdt (%)

H 10 350 100

4-Cl 10 350 100

4-MeO 10 350 100

4-Me 10 350 100

Tableau 3 : préparations des oléfines sous irradiation M.O

III.1.2 Le mode opératoire utilisé

Les oléfines utilisées pour la synthèse des chromènes (schéma3), ont été préparées à partir

d’un mélange équimolaire du malonitrile et du benzaldéhyde substitué, sous une irradiation

dans un four monomode. Les résultats et les conditions des réactions sont regroupés dans le

tableau4

Schéma3

CN

CN

ArCHO

+CN

CN

Ar

Ar = Ph; p-Me-Ph; p-MeO-Ph; 3,4,5-MeO-Ph; p-NO2-Ph; p-HO2C-Ph; p-Br-Ph; p-Cl-Ph

CHAPITRE III

31

Ar T (°C) t (min) P (Watt) Rdt (%)

Ph 80 2 500 90

4-Cl-Ph 80 2 500 90

4-COOH-Ph 80 2 500 80

4-MeO-Ph 80 2 500 95

4-Br-Ph 80 2 500 80

4-NO2-PH 80 2 500 89

3 ,4 ,5-MeO-Ph 85 2 500 95

4-Me-Ph 80 2 500 95

Tableau4: Conditions de préparations d’oléfines sous irradiation M.O

III.2 Caractérisation des oléfines :

a) Le 3-phényl-prop-2-ène dinitrile : 1a

CN

CN

Ph

H

C10H6N2

M= 154 ,17g/mol

RMN 1H (300 MHz, CDCl3) δ : 7,78(s, 1H) ; 7,89 à 7,92

(d, 2H); 7,53 à 7,57(t, 3H)

Microanalyse : pourcentage mesuré: %C=78,54 ; %H= 3,91 ; %N=18,20. Pourcentage théorique: %C=77.91; %H=3.92 ; %N=18.17.

CHAPITRE III

32

b) Le 3-(4-méthyl phényl)-prop-2-ène dinitrile : 2a

CN

CNH

4-MePh

C11H8N2

M=168,19g/mol

RMN 1H (300MHz, CDCl3) δ :2,459(s,3H) ; 7,325 à7,352(d, 2H) ; 7,723(s, 1H); 7,801 à 7,829( d, 2H)

Microanalyse :pourcentage mesuré: %C=71,32 ; %H= 4,47 ; %N=15,30. Pourcentage théorique:%C= 71.73; %H= 4.38 ; %N=15.21,

c) Le 3-(4-méthoxy phényl)-prop-2-ène dinitrile : 3a

CN

CNH

4-MeOPh

C11H8N2O

M= 184 ,19

RMN 1H (300MHz, CDCl3) δ : 3,916(s, 3H) ; 7,654 (s, 1H) ; 7,005 à7,029(d, 2H) ; 7,906 à7,923(d, 2H)

Microanalyse : pourcentage mesuré: %C=78,15 ; %H=4,8 ; %N=16,68 Pourcentage théorique:%C= 78.55; %H= 4.79 ; %N=16,68.

CHAPITRE III

33

d) Le 3-(3,4,5-méthoxy phényl)-prop-2-ène dinitrile : 4a

CN

CNH

OMe

OMe

MeO

C13H12O3N2

M=244 ,25 g/mol

RMN 1H (300 MHz, CDCl3) δ : 3,909 (s, 6H) ; 3,980 (s, 3H); 7,187 (s, 2H); 7,652 (s, 1H)

Microanalyse: pourcentage mesuré %C=63,76; %H=4,96; %N=11,49 Pourcentage théorique:%C= 63.93; %H= 4.95 ; %N=11.49,

e) Le 3-(4-nitro phényl)-prop-2-ène dinitrile : 5a

CN

CNH

O2N

C10H5N3O2

M= 199 ,17g/mol

RMN 1H (300MHz, CDCl3) δ : 7,885 (s, 1H) ; 8,059 à 8,089 (d, 2H) ; 8,373 à8,402 (d, 2H)

Microanalyse : pourcentage mesuré: %C=60,30 ; %H=2,52 ; %O=16,07 ; %N=21,09 Pourcentage théorique:%C= 60.31; %H= 2.53 ; %N=21.10,

CHAPITRE III

34

f) Le 3-(4-carboxy phényl)-prop-2-ène dinitrile : 6a

CN

CNH

HOOC

C11H6N2O2

M=198 ,18 g/mol

RMN 1H (300MHz, CDCl3) δ : 3,717 (s, 1H) ; 7,857 (s, 1H); 7,993 à8,020 (d, 2H); 8,245 à8,273 (d, 2H)

Microanalyse: pourcentage mesuré %C=68,15; %H=3,19 ; %N11,12 Pourcentage théorique:%C= 66.67; %H= 3.05 ; %N=14.14,

g) Le 3-(4-bromo phenyl)- prop-2-ène dinitrile : 7a

CN

CNH

Br

C10H5BrN2

M= 233,06 g/mol

RMN 1H (300 MHZ, CDCl3) δ:7,724 (s,1H); 7,755 à 7,779 (d, 2H); 7,695 à 7,666 (d, 2H)

Microanalyse : pourcentage mesuré %C51,62 ; %H=2,14 ; %N=12,01 Pourcentage théorique:%C= 51.53; %H= 2.16 ; %N=12.02,

CHAPITRE III

35

h) Le 3-(4-chloro phenyl)- prop-2-ène dinitrile : 8a

CN

CNH

Cl

C10H5ClN2

M= 188 ,61g/mol

RMN 1H (300 MHZ, CDCl3) δ : 7,739 (s, 1H) ; 7,531 à7,503 (d, 2H) ; 7,869 à 7,841 (d, 2H)

Microanalyse : pourcentage mesuré %C=64,44 ; %H=2,65 ; %N=14,88 Pourcentage théorique:%C= 63.68; %H= 2.67. ; %N=14,85.

III.3 Synthèse des chromènes (2-amino-4-aryl-3-cyano-5,6,7,8-tetrahydro-7,7-diméthyl-5-oxo-4H-benzopyrane)

II.3.1 La réaction de Michael 54

Le substrat de cette réaction est un aldéhyde ou une cétone conjuguée, l’accepteur de

Michael. Le donneur de Michael est un nucléophile quelconque, fréquemment un anion

énolate, ou un carbanion, dérivé par exemple d’un méthyléne activé. Une nouvelle liaison

carbone –carbone se forme entre le donneur et le carbone 2 ou le carbone 4de l’accepteur.

La grande utilité de cette réaction vient de ce qu’elle forme une nouvelle liaison C-C. la

réaction de Michael permet donc d’allonger des chaines carbonées.

Lors de la réaction sur le carbone 4, une paire d’électrons migre du carbone du donneur vers

l’oxygène de l’accepteur, davantage attracteur. La force motrice est la formation d’une

nouvelle liaison C-C (env, 80 Kcal/mol)55 . Ce facteur enthalpique est plus que suffisant pour

composer la variation négative d’enthalpie, puisque deux particules sont réunies. L’addition

de Michael de certains nucléophiles oxygénés, suivie de cycloaddition, constitue une

importante méthode pour la préparation des hétérocycles oxygénés, tel que les chromènes56.

Cette addition de Michael, constitue la première étape de l’annélation de Robinson ; elle

consiste en l’addition d’un énolate (généré in situ à partir d’un dérivé carbonylé) sur une

CHAPITRE III

36

cétone α,β- éthylénique conduisant à un composé δ-dicarbonylé. Celui- ci subit une

cyclisation par aldolisation intramoléculaire pour obtenir le cétol dont la déshydratation

permet l’accès à une énone cyclique. 57-64

O

O

+

OO

O

O

O

OH O

a b

O

O

-H2O

65%

a) KOH/MeOH ,b) pyrrolodine, DMF

Si le rendement de la première étape de la réaction ( addition de Michael) est bon avec les β-dicétones, il est à noter que des réactions parasites ont été observées lors de la cyclisation65-68

O

O

+

OO

O

O

abase

CO2HO

50%

a: Acide oxalique ou NaOH, H2O

III.3.2 Synthèse par irradiation microondes

La synthèse de nos molécules a été réalisée, en premier lieu, dans un four domestique

(multi mode) ensuite, elle a été refaite dans un four mono mode. Les produits de départ, à

savoir la malonitrile, la dimédone, les aldéhydes benzéniques, sont des produits commerciaux.

Pour la synthèse des chromènes nous avons procédé avec un mélange équimolaire de

dimédone et d’oléfine (schéma4) auquel on a ajouté quelques gouttes d’éthanol.

OOCN

CN+

Ar

O NH2

CN

O Ar

C1 : Ar = PhC2 : Ar = p-Me-PhC3 : Ar = p-MeO-PhC4: Ar =3,4,5-MeO-Ph

EtOH, M.O

A B C

C5 : Ar = p-NO2-PhC6 : Ar = p-HO2C-PhC7 : Ar = p-Br-PhC8 : Ar = p-Cl-Ph

Schéma4

CHAPITRE III

37

Après avoir effectué les manipulations les résultats sont regroupés dans le tableau5.

Produit C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Rdt ( %) 83 89 89 85 98 10 98.5 98

Temps ( min) 2.0 2.40 2.0 1.0 1.30 4.0 3.0 1.30

Point de fusion (°C)

218 198,2 195 178.5 131.4 185 193.4 190.3

Puissance (watt)

500 500 500 500 500 650 650 500

Tabeau5 : Résultats des expériences effectuées sous irradiation MO

a) Caractérisation de la dimédone

5,5-dimethylcyclohexane-1,3-dione

OO

H3C CH3

C8H12O2

M=140,08g /mol

RMN 1H (300MGz, CDCl3) δ :1,020 (s, 6H) ; 2,527 (s, 4H) ; 3,333 (s, 2H)

IR ( KBr) :2869 cm-1 (CH) ; 1619cm-1 (CO)

b) Mécanisme réactionnel

Pour la synthèse des chromènes, nous avons proposé le mécanisme réactionnel suivant

(schéma5). La réaction de synthèse des 2-amino-4-aryl-3-cyano-5,6,7,8-tetrahydro-7,7-

diméthyl-5-oxo-4H-benzopyrane) commence via la condensation de l’aldéhyde et le

malonitrile selon la réaction de Knoevenagel, ensuite l’oléfine produite va réagir avec la

dimédone, pour donner le produit intermédiaire (b), ce dernier se cyclise pour donner le

produit désiré (c).

CHAPITRE III

38

O0O

OH

Ar CN

C

NH

-H+

O

O

CN

CN

Ar

H

H+

Ar

CN

NH

H

O

O Ar

CN

NH2

(b)

(c)

(a)

Schéma5: Mécanisme réactionnel pour la synthèse des chromènes

c) Caractérisation des chromènes

-Composé : C1

2-amino-7,7-dimethyl-5-oxo-4-phenyl-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

C18H18N2O2

M=294g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,023 (s, 3H) ; 1,096 (s, 3H); 2,21(s, 2H); 2,43 (s,2H); 4,38 (s, 1H); 4,521 (s, 2H); 7,17à 7,27 (m, 5H). (voir annexe 1)

RMN 13 C (CDCl3) 195,66 (CO); 162,50 (C9); 158,49 (C2); 144,75 (C11); 128,34 (C12,

C16); 127,15 (C13, 15); 126,57 (C14); 119,73 (CN); 112,74 (C10); 58,31 (C3); 49,98 (C6); 39,68 (C8); 35,58 (C4); 28,40 (C7); 28,40 (CH3); 26,00(CH3).

MS (%) : 294 (100); 293 (25) ; 217( 38) ; 141 (5)

CHAPITRE III

39

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 73,19; %H=6;09; %N=9,58 ; pourcentage théorique : %C=73,45 ; %H=6,16 ; %N=9,52 .

IR (KBr) : 3320 cm-1 (NH) ; 2199 cm-1 (CN); 1680 cm-1 (C=O); 1662 cm-1 (C=C); 1602 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 218.

-Composé C2

2-amino-7,7-dimethyl-5-oxo-4-p-tolyl-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

CH3

C19H20N2O2

M=308g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,030 (s, 3H) ; 1,10(s, 3H); 2,250 (s; 2H); 2,281 (s, 3H); 2,439 (s,2H); 4,36 (s, 1H); 4,464 (s, 2H); 7,09(s, 4H).

RMN 13 C (CDCl3) 195,63 (CO); 162,28(C9); 158,44 (C2); 141,83 (C11); 135,62 (C14); 128(C12,13) ; 127,08 (C15, 16); 112,88 (C14); 119,76 (CN); 112,88 (C10); 58,45 (C3); 49,99 (C6); 39,80 (C8); 35,19 (C4); 31,90(C7); 30,69 (C17); 28,42 (CH3); 26,76 (CH3).

MS (%) : 309 (35); 295 (5) ; 217( 18) ; 102(20)

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 73,63; %H=6,48; %N=9,24 ; pourcentage théorique : %C=74,00 ; %H=6,54 ; %N=9,08 .

IR (KBr) :

3329 cm-1 (NH) ; 2191,7 cm-1 (CN); 1677cm-1 (C=O); 1639 cm-1 (C=C); 1601 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 198,2

CHAPITRE III

40

-Composé C3

2-amino-4-(4-methoxyphenyl)-7,7-dimethyl-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

OCH3

C19H20O3N2

M=324g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,112(s, 3H) ; 1,084 (s, 3H); 2,227 (s, 2H); 2,444 (s,2H); 3,777(s,3H) 4,368 (s, 1H); 4,472 (s, 2H); 6,88 (d, 2H); 7,17 (d,2H).

RMN 13 C (CDCl3) 195,69 (CO); 162,16 (C9); 158,42(C2); 157,93(C11);136,86(C14); 128,23 (C12, C16); 119,82(CN); 113,69(C3-C15) ; 113,00(C10); 58,56(C3) ; 55,01(CH3); 50,02(C6);40,08(C8); 34,76(C4); 31,81(C7); 28,43 (CH3); 26,78 (CH3).

MS (%) : 324 (7); 295 (100) ; 259(10) ; 217( 98) ; 102(30)

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 69,65; %H=6,13; %N=8,56 ; pourcentage théorique : %C=70,35 ; %H=6,21 ; %N=8,64 .

IR (KBr) :

3375cm-1 (NH) ; 2193cm-1 (CN); 1685cm-1 (C=O); 1655 cm-1 (C=C); 1606 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 195.

CHAPITRE III

41

-Composé C4

2-amino-7,7-dimethyl-5-oxo-4-(3,4,5-trimethoxyphenyl)-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

OCH3

OCH3H3CO

C21H24O5N2

M=384 g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,107 (s, 3H) ; 1,112 (s, 3H); 2,24(s, 2H); 2,448 (s,2H); 3,811( s, 9H) 4,325(s, 1H); 4,526(s, 2H); 6,406 (s, 2H). (voir annexe 2).

RMN 13 C (CDCl3) 195,78 (CO); 162,82 (C9); 158,39 (C2); 152,78 (C11); 140,49 (C12, C16); 136,16 (C13, 15); 134,00 (C14); 119,76 (CN); 112,38 (C10); 104,19(CH3);59;95(CH3); 58,37 (C3); 55,81 (CH3);50,01(C6); 39,52 (C8); 35,63 (C4); 31,71 (C7); 28,62 (CH3); 26,59 (CH3).

MS (%) : 384 (9); 319 (33) ; 217( 52) ;217,20(52) ; 102(100)

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 65,30; %H=6 ,09; %N=7,20 ; pourcentage théorique : %C=65,61 ; %H=6,29 ; %N=7,29 .

IR (KBr) :

3329 cm-1 (NH) ; 2191,7 cm-1 (CN); 1680cm-1 (C=O); 1660 cm-1 (C=C); 1602 cm-1 (C=C).(voir annexe 4).

Point de fusion (°C): 178,5.

CHAPITRE III

42

-Composé C5

2-amino-7,7-dimethyl-4-(4-nitrophenyl)-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

NO2

C18H17N3O4

M=339g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,031(s, 3H) ; 1,12(s, 3H); 2,47 (s, 2H); 2,52 (s,2H); 4,51 (s, 1H); 4,62(s, 2H); 7,040à 7,43 (d, 2H); 8,18 (d, 2H).

RMN 13 C (CDCl3) 195,71 (CO); 163,12(C9); 158,59 (C2); 152,30 (C11); 146,27(C14); 128,64 (C12, C16); 123,69 (C13,C15); 119,74 (CN); 111,74 (C10); 64,12 (C3); 59,99 (C6); 39,52(C8); 35,66 (C4); 31,84 (C7); 27,95 (CH3); 26,95(CH3).

MS (%) : 339 (5); 295 (16) ; 217,20( 24) ; 102,13 (100).

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 63,02; %H=5,42; %N=11,77 ; pourcentage théorique : %C=63,71 ; %H=5,05 ; %N=12,38 .

IR (KBr) : 3387 cm-1 (NH) ; 2189 cm-1 (CN); 1670 cm-1 (C=O); 1656 cm-1 (C=C); 1601 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 131,4.

CHAPITRE III

43

-Composé C6

4-(2-amino-3-cyano-7,7-dimethyl-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromen-4-yl)benzoic acid

O

O

H3C

H3C NH2

CN

COOH

C19H18O4N2

M=338 g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,091 (s, 3H) ; 2,16 à 2,44 (d, 4H); 2,20 (s,3H); 10,28(s,1H)

MS (%) : 339 (14); 299 (16) ; 282( 100)

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 64,65; %H=5,69; %N=5,57 ; pourcentage théorique : %C=67,45 ; %H=5,32 ; %N=8,28 .

IR (KBr) :

3324 cm-1 (NH) ; 2194cm-1 (CN); 1695cm-1 (C=O); 1640cm-1 (C=C); 1603 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 185.

CHAPITRE III

44

-Composé C7

2-amino-4-(4-bromophenyl)-7,7-dimethyl-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

Br

C18H17BrO2N2

M=372 g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,019 à 1,103 (s, 6H) ; 2,204 (s, 2H); 2,441 (s, 2H); 4,364 (s,1H); 4,527 (s, 2H); 7,09 à7,124 (d, 2H); 7,389 à7,417 (d, 2H).

RMN 13 C (CDCl3) 195,69 (CO); 162,64 (C9); 158,49 (C2); 144,19 (C11); 131,21, (C12, C16); 129,52 (C13, 15); 119,61 (C14); 119,55 (CN); 112,27 (C10); 57,69 (C3); 49,94 (C6); 39,80 (C8); 35,20 (C4); 31,81 (C7); 28,32 (CH3); 26,87 (CH3).

MS (%) : 374 (100); 372 (90) ; 217( 74) ; 172(26) ; 200(38).

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 57 ;83; %H=4,77; %N=7,20 ; pourcentage théorique : %C=57,92 ; %H=4,59 ; %N=7,51 .

IR (KBr) :

3321 cm-1 (NH) ; 21187 cm-1 (CN); 1677cm-1 (C=O); 1635 cm-1 (C=C); 1603cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 193,4.

CHAPITRE III

45

-Composé C8

2-amino-4-(4-chlorophenyl)-7,7-dimethyl-5-oxo-5,6,7,8-tetrahydro-4H-chromene-3-carbonitrile

O

O

H3C

H3C NH2

CN

Cl

C18H17O2N2

M= 328 g/mol

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,018 (s, 3H) ; 1,103 (s, 3H); 2,21 (s, 2H); 2,43(s,2H); 4,376(s, 1H); 4,529 (s, 2H); 7,151à 7,172 (d, 2H); 7,179 à7,252 (d, 2H)

RMN 13 C (CDCl3) 195,71 (CO); 162,64 (C9); 158,50 (C2); 134,76 (C11); 131,12; 129,13 (C12, C16); 128,30 (C13, 15); ; 119,57 (CN); 112,33 (C10); 57,77 (C3); 49,94 (C6); 39,51 (C8); 35,12 (C4); 31,81 (C7); 28,32(CH3); 26,86 (CH3).

MS (%) : 329,1 (100); 327 (7) ; 263( 15) ; 117,13(52) ; 102 ,07(18).

Microanalyse: pourcentage mesuré : %C= 65,40; %H=4,99; %N=8,20; pourcentage théorique : %C=65,75 ; %H=5,21 ; %N=8,52 .

IR (KBr) :

3380 cm-1 (NH) ; 219,4 cm-1 (CN); 1680cm-1 (C=O); 1662 cm-1 (C=C); 1602 cm-1 (C=C).

Point de fusion (°C): 190,3.

Après avoir effectué des purifications sur colonnes des produits obtenus, les analyses par HPLC ont donné les puretés suivantes tableau6. (voir annexe 3)

CHAPITRE III

46

Tableau6

d) Synthèse en one pot du produit C1 4

Pour le produit C4 ( 2-amino-7,7-diméthyl-5-oxo-4(3,4,5,-trimethoxyphenyl)-5,6,7,8-

tetrahydro-4H-chromenes-3-carbonitile), on a proposé de le synthétiser par le mode one pot

(schéma6). On a procédé toujours avec un mélange équimolaire des produits de départ et

sous les conditions opératoires citées dans le tableau 7. Il est à noter que la réaction était

réalisée sans solvant (en ajoutant quelques morceaux de Weflon) Malonitrile +ArCHO

+Dimedone :

CHO

+CN

CN

OCH3

OCH3H3CO

+

OO

O NH2

CNO

OCH3OCH3H3CO

C14

MO

Schéma6

Temps (min) Puissance (w) Température (°C) Rdt (%)

2 500 85 80

Tableau7

Caractérisation du produit C14

RMN 1H (300MHz, CDCl 3 ) : 1,087 (s,3H) ; 1,131 (s,3H) ; 2,258 (s,2H) ; 2,466 (s, 2H) ; 3,801 (s, 9H); 4,344 (s, 1H); 4,529 (s, 2 H); 6,424 (s, 2H)

e) Synthèse du produit C1 sans solvant (C11)

Pour reprendre la synthèse du produit C1, nous avons pris un mélange équimolaire des produits de départ(schéma7), sous les conditions citées dans le tableau8 .

Produits C1 C2 C3 C4 C5 C7 C8

Puretés (%) 96 .95 98.80 100 99.47 92.08 100 100

CHAPITRE III

47

OOCN

CN+

Ph

O NH2

CN

O Ph

MO

C1

Schéma7

Temps (min) Température (°C) Puissance (W) Rdt (%)

1,40 150 800 95

Tableau8

Caractérisation du C11

RMN 1H : 1,012 (s,3H) ; 1,084 (s,3H) ; 2,189 (s, 2H) ; 2,38 (s, 2H) 4,375 (s, 1H) ; 4,486 ( s, 2H) ; 7,165 à 7,266 (m, 6H).

III..3.3 Synthèse des Chromènes par les ultrasons

Les réactions se sont déroulées avec un mélange toujours équimolaire des produits de

départ en rajoutant quelques gouttes du solvant qui est le méthanol (schéma8), les paramètres

de la réaction ainsi que les rendements de chaque réaction sont reportés dans le tableau9

L’appareil des ultrasons est un bac ouvert, donc la synthèse des différents chromènes a eu

lieu sous une pression atmosphérique.

OOCN

CN

+

Ar

O NH2

CN

O Ar

S1 : Ar = PhS2 : Ar = p-Me-PhS3 : Ar = p-MeO-PhS4: Ar =3,4,5-MeO-Ph

Ultrasons

A B S

S5 : Ar = p-NO2-PhS6 : Ar = p-HO2C-PhS7 : Ar = p-Br-PhS8 : Ar = p-Cl-Ph

EtOH

Schéma8

CHAPITRE III

48

Tableau9

Caractérisation des produits

Produit S1

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,045 (s, 3H) ; 1,117 (s, 3H); 2,222(s, 2H); 2,459 (s,2H); 4,409 (s, 1H); 4,511 (s, 2H); 7,198à 7,294(m, 5H).

Produit S2

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,026 (s, 3H) ; 1,093(s, 3H); 2,196 (s, 2H); 2,273 (s, 3H); 2,431 (s,2H); 4,349 (s, 1H); 4,484 (s, 2H); 7,054 à 7,118(s, 4H).

Produit S3

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,016(s, 3H) ; 1,090 (s, 3H); 2,205(s, 2H); 2,424 (s,2H); 3,750(s,3H) 4,344 (s, 1H); 4,489 (s, 2H); 6,816(d, 2H); 7,15(d,2H).

Produit S4

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,065 (s, 3H) ; 1,109(s, 3H); 2,236(s, 2H); 2,444 (s,2H); 3,808( s, 9H) 4,322(s, 1H); 4,519(s, 2H); 7,403 (s, 2H).

Produit S5

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,026(s, 3H) ; 1,119(s, 3H); 2,475 (s, 2H); 2,522(s,2H); 4,511 (s, 1H); 4,647(s, 2H); 7,445 (d, 2H); 8,176 (d, 2H).

Produit S7

Produit S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8

Rdt ( %) 89 89 87 95 85 / 98 95

Temps ( min) 20 10 15 30 15 30 15 25

Température (°C)

80 80 80 80 80 80 80 80

CHAPITRE III

49

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,026 à 1,110(s, 6H) ; 2,225 (s, 2H); 2,445(s, 2H); 4,370 (s,1H); 4,550 (s, 2H); 7,131 (d, 2H); 7,424 (d, 2H).

produitS8

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,029 (s, 3H) ; 1,113(s, 3H); 2,214(s, 2H); 2,452(s,2H); 4,386(s, 1H); 4,549(s, 2H); 7,161à 7,183 (d, 2H); 7,510 à7,874 (d, 2H)

III.3.4 Synthèse des Chromènes par chauffage classique

Les réactions se sont déroulées avec un mélange toujours équimolaire des produits de départ,

en rajoutant quelques gouttes du solvant qui est le méthanol (schéma9), nous avons mis la

réaction sous agitation dans un bain d’huile. Les paramètres de la réactions ainsi que les

rendements de chaque réaction sont reportés dans le tableau10

OOCN

CN

+

Ar

O NH2

CN

O Ar

B1 : Ar = PhB2 : Ar = p-Me-PhB3 : Ar = p-MeO-PhB4: Ar =3,4,5-MeO-Ph

chauffage classique

A B

B5 : Ar = p-NO2-PhB6 : Ar = p-HO2C-PhB7 : Ar = p-Br-Phb8 : Ar = p-Cl-Ph

EtOH

Schéma9

Produit B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

Rdt ( %) 65 70 70 69 65 / 70 68

Temps ( min) 20 20 15 30 15 35 15 25

Tpre ( °C) 80 80 80 80 80 80 80 80

Tableau10

CHAPITRE III

50

Caractérisation des produits

Produit B1

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,028 (s, 3H) ; 1,100 (s, 3H); 2,217(s, 2H); 2,443 (s,2H); 4,390(s, 1H); 4,524 (s, 2H); 7,182à 7,282 (m, 5H).

Produit B2

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,026(s, 3H) ; 1,092(s, 3H); 2,196 (s, sH); 2,273 (s,3H); 2,431 (s, 2H); 4,349 (s, 1H); 4,488(s, 2H); 7,089(s, 4H).

Produit B3

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,022(s, 3H) ; 1,096 (s, 3H); 2,200 (s, 2H); 2,430 (s,2H); 3,759(s,3H) 4,351 (s, 1H); 4,474 (s, 2H); 6,82 (d, 2H); 7,126 (d,2H).

Produit B4

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,074 (s, 3H) ; 1,118 (s, 3H); 2,45(s, 2H); 2,453 (s,3H); 3,817( s, 9H) 4,329(s, 1H); 4,587(s, 2H); 7,412 (s, 2H).

ProduitB5

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,031(s, 3H) ; 1,12(s, 3H); 2,47 (s, 2H); 2,52 (s,2H); 4,51 (s, 1H); 4,62(s, 2H); 7,040à 7,43 (d, 2H); 8,18 (d, 2H).

Produit B7

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,013 à 1,097 (s, 6H) ; 2,212 (s, 2H); 2,432 (s, 2H); 4,357 (s,1H); 4,544(s, 2H); 7,118(d, 2H); 7,411 (d, 2H).

Produit B8

RMN 1H (300 MHz , CDCl3) δ : 1,018 (s, 3H) ; 1,102(s, 3H); 2,21 (s, 2H); 2,441(s,2H); 4,376(s, 1H); 4,539(s 2H); 7,150 à 7,179 (d, 2H); 7,237à7,265 (d, 2H).

Afin de bien comparer les méthodes conventionnelles à celles non conventionnelles , nous

avons rassemblé tout les résultats obtenus à travers les trois méthodes dans le tableau11 ci-

dessous ou on voit une nette différence entre les rendements et la durée de la réaction.

CHAPITRE III

51

Tableau11

Produit/méthode

Micro-ondes Ultrasons Chauffage classique

t (min) T (°C) Rdt (%) t (min) T (°C) Rdt (%) t (min) T (°C) Rdt (%)

C1 2 80 83 20 80 89 20 80 65

C2 2,4 80 89 10 80 89 20 80 70

C3 2 80 89 15 80 87 15 80 70

C4 1 80 85 30 80 95 30 80 69

C5 1,3 80 98 15 80 85 15 80 65

C6 4 80 10 30 80 / 35 80 /

C7 3 80 98,5 15 80 98 15 80 70

C8 1,3 80 98 25 80 95 25 80 68

CHAPITRE III

52

III.4 Discussion des résultats :

Dans cette partie du mémoire, nous avons préparés une série de Chromènes selon trois

modes d’activation :

� Chauffage Classique

� Irradiation aux microondes

� Activation par les ultrasons

La première méthode étant la moins appropriée, puisque nous obtenons nos produits

en des temps très longs (30 min) et impurs contrairement aux deux autres modes

d’activation, où nos hétérocycles sont préparés en des temps réduits (1 min au lieu de

30’) , avec un très bon rendement (98,5 au lieu de 65 %) et avec une grande pureté

pour la plupart.

L’analyse chromatographique (HPLC) donne des résultats très satisfaisants dans ce

sens, regroupés dans le tableau 6.

Aussi nous avons montré qu’il est possible d’effectuer des additions de Michael et de

Knoevenagel sans l’utilisation de catalyseur ou support solide ni de solvant.

A travers la synthèse du produit C14, nous avons mis en évidence une méthode rapide et

propre puisque nous n’avons utilisé aucun solvant pour cette réaction en one pot.

Le seul inconvénient, étant celui du produit C6 pour lequel l’oléfine est substituée par le

groupement acide carboxylique, dont le rendement était trop faible.

CONCLUSION GENERALE

CONCLUTION GENERALE

54

Conclusion Générale

Dans notre travail, nous avons montré que la synthèse organique peut se réaliser avec

des méthodes propres et rapides et ce, à travers des méthodes non-conventionnelles telles,

que les Micro-ondes et les Ultrasons.

Nous avons utilisé l’activation par M.O et par U.S pour synthétiser quelques produits

hétérocycliques à visés biologique, à savoir les 4H-benzopyrane (Chromène). Ces derniers

sont obtenus par une addition de Mickael entre l’oléfine et la dimédone. Les oléfines

synthétisées par irradiation aux M.O sont obtenues par une condensation de Knoevenagel de

malonitrile (H2C(CN)2) et d’aldéhyde (ArCHO) pour aboutir à des oléfines tri-substituées.

Nous avons mis en évidence le coté sain et écologique de ces méthodes, puisque tous

nos produits ont été obtenus sans solvant ni catalyseur.

Enfin dans une dernière partie nous avons repris la synthèse de nos produits en

utilisant le chauffage classique. Avec une comparaison des résultats de cette méthode avec

ceux obtenus par activation aux micro-ondes et par ultrasons, nous avons montré la réduction

du temps de réaction ainsi que l’augmentation des rendements. Le tableau 11 montre

nettement l’efficacité de ces techniques chimiques saines et économiques.

Ces méthodes non-conventionnelles, peuvent être généralisées à la synthèse de produits

intéressants à visés pharmacologiques.

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ANNEXES

Les spectres RMN, IR, HPLC de nos produits

ANNEXES

59

Annexe1: Spectre RMN 1H du produit C1

O

O

H3C

H3C NH2

CN

ANNEXES

60

Annexe 2 :Spectre RMN 1H du produit C4

O

O

H3C

H3C NH2

CN

OCH3

OCH3H3CO

ANNEXES

61

Annexe 3 : Analyse HPLC du produit C4

ANNEXES

62

Annexe 4 : IR du produit C4

O

O

H3C

H3C NH2

CN

OCH3

OCH3H3CO

A MES CHERS PARENTS

ABREVIATIONS

MO Micro-onde

MW Micro-onde

US Ultrasons

RMN Résonance magnétique nucléaire

IR Infra-rouge

Rdt Rendement

Résumé:

Le développement de nouveaux procédés propres et efficaces de systèmes

hétérocycliques élaborés, est actuellement un axe de recherche important en chimie organique et aussi l’un des thèmes de recherche de notre laboratoire.

Pour notre part, nous avons tenté la synthèse de quelques dérivés du Chromène qui

sont des molécules très intéressantes du fait des nombreuses propriétés biologiques qui leur sont attribuées, et ce, en utilisant des méthodes non-conventionnelles et respectueuses de l’environnement tels que : Activation aux microondes et ultrasons.

Cette nouvelle méthodologie est particulièrement ciblée, car elle minimise entre-autres, la production de sous-produits indésirables tout en maximisant l’efficacité synthétique et la diversité structurelle des produits obtenus.

En effet, les résultats préliminaires obtenus pour les différentes réactions entreprises,

se sont avérées prometteuses. Mots Clés : -Micro-ondes -Condensation -Dimédone -Chromènes -Substances naturelles -Ultrasons -Addition de Michael -Oléfines -Biosynthèse -4H benzopyrane.