S'rle : 8
d'ordre ; 199
N" de sdrie : 130
THESE
PRËSENTËE
DEVANT L'UNIVERSITE DE RENNES
u. E. R. STRUCTURE ET PROPRIÉTÉS DE LA MATIÈRE
POUR OBTENIR
LE TITRE DE DOCTEUR EN 3ème CYCLE
Spécialité: CHIMIE ORGANIQUE
,' "-~,=,"""" ".--••_.-.....
PAR
, COf<JSE:l. /.\\FR!CAIN ET MA' GAr'-lr. :
1
....
....r,t: ; ~
Laurent TCHISSAMBOU l:POUR l'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR /:
Maitre ès-sciences
; C. A. NI. E. S. -
OU/•.GADOUGOU "
Arrivée ·0 7· JAN .. J998 ... ;... 1
i Enregistré ~Ù\\.J;; nll. (J 2'
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Contribution à l'étude de la réactivité des dérivés
benchrotréniques halogénés. Substitution nucléophile.
Soutenue le 12 Juillet 1971 devant la Commission d'examen
M. R. DABARD
Président
M. M. KERFANTO
M. A. FOUCAUD
Examinateurs
M. P. JOUAN

UNIVERSITE
DE
RENNES
U.E.R. issues de la FACULTE
DES
SCIENCES
Doyens· Honoraires
M.
IVIILON
Y.
M.
TREHIN
R.
M.
SCHMITT
M.
M.
LEMOAL
H.
M.
MARTIN
Y.
Professeurs Honoraires
M.
ANTOINE
L.
M.
FREYMANN
R.
M.
HAGE~~E
P.
M.
POISSON
R.
M.
ROHMER
R.
M.
TREHIN
R.
M.
SALMON-LEGAGNEUR
F.
M. des ABBAYES
H.
M.
MILON
Y.
Maîtres de Conférences Honoraires
M.
GRILLET
L.
M.
LECRECQ
A.'
Mathématiques
Professeurs
Maîtres de Conférences & Chargés de Cours
Melle
CHARPENTIER
M.
M.
LEGOUPI L
J.
M.
GUERINDON
J.
M.
HOUDEBINE J.
M.
METIVIER
M.
M.
EUVRARD
D.
M.
GIORGIUTTII.
M.
L1EUTAUD
M.
M.
BRUNEL
A.
M.
I\\IEDELEC J.C.
M.
TOUGERON
J.C.
M.
VERJUS J.P.
M.
TRILLING
L.
Physique
M.
VACHER
M.
M.
GUIDINI
M.
VIGNERON
L.
M.
HAEUSLER
C.
M.
LE BOT J.
M.
ARQUES
P.Y.
Mme
ROBIN
née
SALOMOND
M.
DECAMPS
E.
M.
ROBIN
S.
M.
NUSIMOVICI
M.A.
M.
LE MONTAGNER
S.
M.
MEVEL J.Y.
M.
MEINNEL J.
M.
REGEI\\JSTREIF
E.
M.
BRUN
P.
M.
LE ROUX
E.
M.
DUBOST

A
MON
MAITRE
Monsieur le Professeur DABARD.
Hommage de ma profonde gratitude.

A
[vIES
PARENTS
A ~10N EPOUSE

AVANT
PRO P 0 S
Ce travail a été effectué au laboratoire de Chimie Organique E de
la Faculté des Sciences de RENNES.
Que Monsieur le Professeur R. DABARD, qui a dirigé ces recherches,
veuille trouver ici l'expression de ma profonde gratitude pour la bienveillance
qu'il m'a toujours témoignée et les conseils qu'il n'ô cessé de me prodiguer,
Je tiens également à le remercier pour l'honneur qu'il me fait en acceptant
la présidence de ce jury.
Je remercie très sincèrement Monsieur le Professeur KERFANTD et
Monsieur le Professeur FOUCAUO, d'avoir aimablement accepté d'être membres
de mon jury.
Je prie Monsieur 18 Professeur JOUAN d'accepter mes vifs remercie-
ments pour sa participation è
mon jury.
Je remercie aussi tous les chercheurs et le psrsonnel techniquB
du laboratoire, pour l'aide qu'ils m'ont apportée. Qu'il me soit permis de
remercier tout particulièroment Gérard JAOUEN, qui par sori aide et ses cri-
tiques éclairées, m'a permis de mener à bien ce travail. Je remercie égale--
ment Pierre DIXNEUF, André MEYER, Henri PATIN. pour les critiques et les con-
seils dont ils m'ont fait bénéficier.
Je ne saurais oublier tous ceux qui, d'une façon ou d'une autre,
m'ont aidé dans ce travail et plus spécialemEnt Jean 08sil18 et Melle Dru.

INTRODUCTION
La transformation d'une structure benzénique en son homologua ben-
chrotréniqu8 entraine, outre des conséqUGIlCe2. stéréochimiques, des modifica-
tions importantes des propriétés chimiques et physico-chimiques des substrats
concernés. On voit immédiatement que le marquage latéral de l'arène par le
groupe Cr(CO)~ donne une troisième dimension è la molécule complexée. Les
J
implications inhérentes è la ~tructure moléculaire originale de ces composés
ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières années tant en ce qui
concerne des problèmes d'isomère optique que géométrique.
Par contre, l'examen de la réactivité de ce métallocène qui cons-
titue un pôle d'intérêt aussi essentiel, a été à ce jour, beaucoup moins dé-
veloppé que l'aspect précédent,
Or, la mobilisation des électrons IT du noyau pour l'établissement

- 2 -
de la liaison de coordination entraine ~ipso facto~ d8S perturbations élec-
troniques au niveau du cycle. A ce sujet, différents auteurs ont montré que
le comportement physico-chimique du radic~l benchrotrény~correspond
sensiblB-
ment à celui du para-nitrophényle. Cette estimation a été effectuée soit par
comparaison des pKa des acides et des pKb des anilines correspondantes, soit
par analyse polarographique. Il en ressort de plus que la liaison de coordi-
nation n'apporte pas de perturbations fondamentales pour ce qui concerne la
transmission des effets électroniques par l'intermédiaire du système n. Css
données physico-chimiques ne sont que le reflet des modifications des propri~
étés du cycle et des fonctions portées par le cycle. ~n effet, la réactivité
) du benchrotrène vis à vis des attaques électrophiles, est fortement atténuée.
~Par contre. le
squelette benchrotréniquB apparaît sensible aux attaques nu-
cléophiles et le chlorobenchrotrène peut être transformé en méthoxybenchro-
trène avec d'excellents rend8lnents. ICos---pf'O-p-rIEfts's-'ràppei'ïènt-évidemment ëêïlès'
de la r:Jyri dine ou des nltrëibÊ:n;è-~;;s~ 'Toutefois', il apparaît une possibili té de
,.--- - --.-
- - -
différenciation eS~8ntielle entre les composés préc~d8nts et les molécules com-
plexées, Dans ce dernier cas en effet. le mécanisme de la substitution nucléo-
phile pose le problème d'une éventuelle participation de l'atoms de chrome,
Une tentative de mise en évidence puis d'évaluation de cet effet, constituait
le but ultime d ~
'-------
Au cours de notre étude, l'intérêt d'une telle détermination s'est
renforcée; on note en effet une contradiction apparente entre deux résultats
de la littérature. D'une part, BROWN estime que la substitution du fluor dans
le fluorobenchrotrène par l'ion méthoxy s'effectue selon un mécanisme SN ,
2
D'autre part, JAOUEN a observé au cours de la mêne réaction effectuée sur le
fluoro-2 benchrotrénoate de méthyle optiquement actif, une racémisation de
l'ordre de 50 %, Ces données sont â priori incompatibles. Afin de les conci-
lier, il était dès lors nécessaire d'effectuer des études complémentaires et
systématiques de la substitution des dérivés halogènes ortho, méta et para-
disubstitués.ce--travâ"i"lô néces5itê-aUdeparf-~ra'pré~~-'Ùonde dive-;;--j
types de molécules benchrotréniques. Au cours de ces synthèses, nous avons
observé que plusieurs dérivés halogénés conduisaient a des composés inattendus.
Nous av~n si am8né~,:,,-c~ercher l' in~"r".:étation -"e__:e~ali 13=-- J
En conséquenc8, nous diviserons notre mémoire de thèse en deux
parties principales :

- 3 -
- la première est consacrée à la préparation des complexes halogénôs
et à la recherche de l'origine des résultats anormaux,
- la seconde consiste essentiellement en une étude cinétique dB la
substitution de quelques substrats halogénés par l'ion
OCH , suivie d'une
3
discussion de mécanisme.

PREMIERE
PARTIE
SYNTHESE ET REACTIVITE DES DERIVES BENCHROTRENIQUES HA LOGENES

INTRODUCTION
Les synthèses de dértvés benchrotréniques relèvent en général de
trois types principaux :
- Les réactions de condensation directe du chrome hexacarbonyle
sur les précurseurs aromatiques correspondants,
les réactions d'échange entre divers composés chrome carbonylés
'tels que la pyridine chrome pentacarbonyle et des aromatiques à forte densi-
té électronique,
- les réactions effectuées sur des fonctions latérales à un cycle
benchrotrénique pré-existant.
Les limites des conditions d'emploi de ces différents procédés ont
pu être précisées depuis 19S7,date de la première synthèse du bènchrotrène
( 1 ). Schématiquement, on peut dire que les dérivés possédant des substituônts
donneurs sont au mieux
préparés par la première méthode, tandis que les
composés .à substituants fortement accepteurs relèvent plutôt de deux autres
techniques préparatives.
On peut donc s'attendre a priori,à ce que taùte structure benzéni-
que possède son isologue benchrotrénique. Tel n'est pourtant pas le cas. En
particulier, les données recueillies dans la littérature concernant les com-
plexes halogénés du benchrotrène font surtout état de la difficulté de leur
obtention. Par suite, le nombre de tels composés synthétisés est encore à
ce jour, singulièrement limité.
L'intérêt que pouvait présenter l'étude de leurs propriétés nous
a amené à rechercher tout d'abord les conditions optima de leurs synthèses.

- 6 -
Dans ce but, nous examinerons initialement l'action du chrome
hexacarbonyle sur des dérivés chlorés, bromés et fluorés afin de préciser
le comportement de l'halogène. La même réaction a été étendue aux dérivés
halogènés différemment substitués pour analyser la part des facteurs élec-
troniques sur la condensation et leurs effets de transmission dans le com-
plexe. Le premier chapitre sera consacré à ces synthèses.
L'une des seules propriétés connues dans la série du benchrotrène
est la facilité de substitution nucléophile. Afin de généraliser cette pro-
priété et d'en rendre compte des limites, nous avons soumis divers dérivés
halogénés à l'action de plusieurs réactifs nucléophiles. Cette étude fera
l'objet du deuxième chapitre.
Dans le chapitre III, une approche du mécanisme de cette substi-
tution nucléophile sera tentée en étudiant le comportement des composés opti-
quement actifs.

CHAPITRE
PREMIER
ETUDE DE LA CONDENSATION DU CHROME HEXACARBONYLE
SUR DIVERS DERIVES HALOGENES.
Des trois techniques préparatives des dérivés du benchrotrène
précédemment évoquées, la voie d'accès la plus couramment utilisée est la
méthode de condensation. Toutefois, ce procédé synthétique est tributaire
de deux facteurs principaux :
- La facile sublimation du chrome hexacarbonyle,
- la nature des substituants du cycle aromatique.
Le problème de la sublimation du réactif a été résolu par
STROHMEIER ( 2) qui utilise un système de réfrigérants et des mélanges de
solvants permettant le recyclage permanent du métal carbonyle.
La nature des substituants du noyau conditionne également le
succès de ces synthèses. Il est actuellement bien établi que les groupements
à effets donneurs facilitent la condensation tandis que les substituants à
effets accepteurs la rendent plus difficile, voire impossible (3 ) (4 ) (5 ).
On obtient ainsi avec de bons rendements les dérivés aminés, méthoxylés ou
méthylés alors que les composés formylés et acides doivent être préparés
par des voies détournées.
L'extension de la méthode aux composés halogénés apparait plus
délicate. Il ressort des rares résultats mentionnés dans la littérature

- 8 -
que le procédé de condensation a été employé concurremment avec des réactions
d'échange de ligand8s. Le trait caractéristiquo semble être la faible stabi-
lité des produits obtenus,que ce soit en solution à l'air, à la lumière ou
même à la chaleur, quoique ce dernier point n'ait pas été parfaitement démon-
tré. Les rendements sont évidemment tributaires d2 ces différents facteurs
dont le contrôle complet n'est pas toujours aisé.
Nous avons repris ces synthèses et examiné celles d'autres dérivés
halogénés différemment substitués. afin de préciser l'influence de la "com-
pensation électronique interne" sur la complexation. Cette étude a également
nécessité la préparation de composés modèles non halogénés que nous indique-
rons à la fin de ce chapitre.
RESULTATS
Dérivés monohalogénés
La littérature signale la préparation des quatre dérivés possibles.
Le fluoro et le chlorobenchrotrène ont été préparés par NICHOLLS et WHITING
( 3) par condensation directe. Ils sont obtenus respectivement avec des ren-
dements de 23 et 52 % en utilisant l'éther diméthylique du diéthylène glycol
(diglyme) comme solvant. Les composés bromés et iodés ont été synthétisés
par DFELE ( 6) par réaction d'échange entre la tri (y-picoline) chrome tri-
carbonyle et le dérivé halogéné correspondant selon :
20-40° C
x-q
+
+
3A
----~
x-<?> + 3AL
CrICO)]
avec L =ypicoline
A
éthérate de BF 3
Les réactions sont réalisées ~vec de faibles rendements. respec-
tivement de 28 et 14 %.
Nous avons tenté la préparation de ces produits en modifiant sen-
siblement 18s conditions opératoires précédentes. Oans ce but. nous avons
soumis les fluoro. chloro et bromobenzène à l'action de Cr(CO)6 pendant
48 heures à 1480 C dans un mélange 1-1 d'éther dibutylique et d'heptane.
Les changements envisagés semblent a priori, devoir aller dans le sens
d'un meilleur rendement. En effet. d'une part NICHOLLS et WHITING ne pos-
sédaient pas l'appareil de STROHMEIER et le recyclage du Cr(CO)6 sublimé

- 9 -
était réalisé par un moyen mécanique, en outre la substitution du diglyme
par un mélange éther dibutylique-heptane se traduit en général par un accrois-
sement de rendement. D'autre part, la réaction d'échange est d'une mise en
oeuvre laborieuse et souvent peu efficace, aussi l'avons-nous rapidement
délaissée. L'inconvénient de ces modifications paraissait devoir être mini-
me ; il concernait principalement la durée de réaction.
Les résultats obtenus diffèrent sensiblement de ceux annoncés dans
la littérature.
La condensation du fluorobenzène conduit à un produit jaune,
Rdt = 20 %, ne montrant qu'une seule tache par chromatographie couche mince,
mais dont le point de fusion, F = 94 0 C, est différent de celui du fluoroben-
chrotrène, F = 1200 C. L'analyse pondérale ainsi que l'étude R.M.N. du pro-
duit,semblent indiquer qu'il s'agit en réalité d'un mélange de benchrotrène
et de méthylbenchrotrène. En effet, le pourcentage de carbone et d'hydro-
gène est intermédiaire entre Celui de ceS deux dérivés, et le spectre R.M.N.
enregistré semble être la superposition de deux spectres. Dans cette hypothèse,
l'estimation par R.M.N. du pourcenta8e des deux composants est de 21 % de
benchrotrène et 79 % de méthylbenchrotrène. Nous avons de plus vérifié que
ces déux produits ont des Rf très voisins et ne sont pas séparables par
C.C.M.
L'emploi de la méthode de décomplexation (7 ) apporte la preuve
définitive de la composition du mélange. En effet, le toluène et le benzène
régénérés à partir .du complexe, sont facilement séparés et identifiés par
C.P . V.
Notons que cette réaction conduite, en présence d'éther dibutyli-
que anhydre seu~ nous a donné le fluorobenchrotrène avec un rendement de
20 % environ et que l'on récupère également du benchrotrène et du méthylben-
----
chrotrène, en chauffant du fluorobenchrotrène avec du Cr(CO)6 en présence
d'éther dibutylique et d'heptane techniques (1-1).
Il semble donc que la pureté du solvant revêt une importance par-
ticulière. Pourtant, de nombreuses réactions de condensation réalisées au la-
boratoire dans les mêmes conditions (B) ( 9) n'ont donné lieu à aucune anoma-
lie. Nous reviendrons sur ce point lors de la discussion des résultats. La
condensation du chlorobenzène conduit normalement au chlorobenchrotrène avec
un rendement de 50 %. Par contre, avec le bromobenzène, on obtient un mélange
de bromobenchrotrène et de benchrotrène. Ces deux produits, séparables par

- 10 -
chromatographie ont été identifiés par R.M.N. Le rendement global de l'opé-
ration est voisin de 25 %.
Ces réactions sont en fait peu reproductibles et il nous est arri-
vé d'isoler également du méthylbenchrotrène lors de certains essais de con-
densation du chlorobenzène.
On remarqu8 donc que les dérivés benzéniques monohalogénés non
substitués. placés dans nos conditions opératoire~ subi~sent une réaction
anormale. jamais signalée à ce jour. La nature des produits formés semble
dépendre d'au moins trois facteurs: la durée de la réaction. la composition
des solvants. et la nature de l'halogène.
Une approche de la part des facteurs électroniques peut être ten-
tée en effectuant la condensation sur des substrats halogénés à substituants
donneurs puis accepteurs.
Dérivés halogénés à second substituant donneur
La présence d'un groupement fortement donneur sur le cycle aromA-
tique rend la condensation plus facile et plus complète. Ce fait est très
bien vérifié pour les amines halog.sF.lIié'.es". ainsi que pour le para-.chlorométho-
h\\~ec ePo u/
xybenzène. Les rendements so~~~ ~~~~~ e. l'ordre de 40 à 65 %. Ils.
,~~

_
n
' \\ " ' . -
sont cependant abaissés Vei<l>· QOJÈ!J.A5 % pou ~ s fluorotoluènes.
~
P ) ) .
'"
~
C
~ou
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"C
_,
~'n~.
{Jl!a "L
:D
On n'observe pas a
ceacLlên ~ara
e et l'on obtient exclusive-
~
. cun;.
.'
;
ment le dérivé chrome carbor~t corr'Vs'6:oJjd
.
con::~ v~i~~:ntrebalancée
La facilité de
.
par une instabili-
té accrue des complexes formés. Ce fait est plus marqué pour les composés
porteurs d'un substituant aminé ou méthoxylé que pour ceux porteurs d'un
groupement méthyle. La justesse et la reproductibilité des analyses pondé-
rales s'en ressentent car il est souvent difficile d'éviter les impuretés
résiduelles d'une décomplexation prématurée. Toutefois, les spectres R.M.N.
des échantillons frafchement préparés sont cohérents avec les structures
annoncées.
Esters méthyliques des acides halogénés
La nature des produits obtenu~ pBr condensation directe de
Cr(COJ
sur les 8sters benzéniques halogénés, dépend étroitement de l'halogène
6
et de sa position sur le cycle. Nous avons observé la formation de méthylben-
chrotrène au départ du chloro-3 benzoate de méthyle :

- 11 -
(1
1~-CC2CH3
- - - ~
1
alors qu'avec le dérivé disubstitué en 1-4, on note la formation du chloro-4
carboxy méthylbenchrotrène avec un rendement de 30 %.
Enfin, les esters fluorés donnent avec des faibles rendements
(20 %) les isologues benchrotréniques correspondants. On observe là encore
une diminution du rendement due à la présence d'un groupement attracteur
sur le cycle.
OÊ~~véa dihalogénés
Le succès de la préparation du p-difluoro benchrotrène posait un
problème intéressant
en effet le dérivé non complexé n'étant pas aro-
matique (10) on pouvait conclure en série benchrotrénique à une nouvelle re-
distribution électronique qui rend possible la greffe d'un ligande à 6 élec-
trons.
Le but de notre étude de la condensation du chrome hexacarbonyle sur
les dérivés dihalogènés benzéniques est très différent. Il consiste principa-
lement, dans les conditions de la réaction anormale, à anelyser les produits
obtenus en fonction des différents substrats.
La condensation du fluoro-2 (ou 4) bromobenzène, ou du fluoro-2
(ou -4) chlorobenzène donne toujours un mélange de benchrotrène et de méthyl-
benchrotrèno. Nous n'avons jamais observé la présence de composés diméthylés.
Il est possible que l'on obtienne également le produit normal de
condensation car on observe en C.C.M. un troisième produit. Ce produit est
en très faible quantité et il ne nous a pas été possible de l'identifier de
façon certaine. Le rendement global de la réaction est de l'ordre de 10 à
20 %.

- 12 -
Les proportions des constituants du mélange ont été déterminées par
R.M.N. ElIas sont les suivantes :
Produi t de départ
Benchrotrène
Méthylbenchrotrène
Fluoro-2 bromobenzène
24 %
76 %
------------------------- -------------------- ---------------------
Fluoro-4 bromobenzène
2 %
98 !l-e
------------------------- -------------------- ---------------------
Fluoro-2 chlorobenzène
4 %
96 %
------------------------- -------------------- ---------------------
Fluoro-4 ch lorobenzène
2 %
98 ~e
Synthèses de dérivés non halogénés
Nos études Sur la substitution nucléophile nous ont amené
à réali-
ser la synthèse de certaines molécules modèles. Leurs préparations ont été
effectuées par condensation. Elles ne posent pas de problèmes particuliers.
Le tableau l rassemble les principales caractéristiques de ces dérivés.
T A BLE A U
l
Benahrotrénoates de méthyZe substitués.
X
o-SCH
o-OC H
O-'OC H
m-OC H
m-I\\J (CH ) 2
m-OC H
3
2 5
3 7
3 7
3
2 5
F Oc
105
82
66
48
115
75
--------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- -----------
Rdt %
23
72
70
75
75
78
La saponification de ces esters dans de la potasse
méthanolique
conduit quantitativement aux acides correspondants.

- 13 -
INTERPRETA!I'ION DES RESULTATS ET DISCUSSION
La formation inattendue de benchrotrène et de méthylbenchrotrène.
au départ des dérivés halogénés benzéniques, nécessite une tentati V8 d' expU.--
cat ion.
Comme hypothèse de base, nous supposerons que le produit de cun-
densation se forme toujours, tout au moins dans un stade transitoire, mais
X
subit une transformation ultérleure . Cette supposition n'est pas purement
gratuite; en effet, nous avons constaté précédemment qu'on peut transfor-
mer du fluorobenchrotrène en benchrotrène et méthylbenchrotrène par simple
chauffage avec du chrome hexacarbonyle dans un mélange éther dibutylique-
heptane.
Formation du benchrotrène
Dans l'hypothèse précédente, la formation du benchrotrène lors de
la condensation de CrCCO)S s~r '8 fl~orobenzène peut être considérée comme
résultant de la réduction du fluorobenchrotrène selon
<O>-F
~.
H'
F!J
+
Cr(COJ6
>
@
+
1
CdCOll
...
Il reste à déterminer la nature et l'origine du réactif H . Deux
~
possibilités sont à retenir: H
est de nature ionique ou radicalaire.
Cette dernière éventualité n'est pas à exclure d'emblée; en
effet, BRULE (11) évoque un tel _mécanisme pour expliquer la formation du bi-
fluorényle au départ de la fluorénone, en présence de métaux carbonyle. Tou-
tefois, il n'apporte aucune preuve à l'appui de ses assertions. On pouvait
néanmoins penser que CrCCOl
en se d~composant engendrât des radicaux libres.
6
'"
H
résulterait alors d'une rupture homolytique d'une liaison C-H de5 solvants.
S'il en était ainsi, le fait de, remplacer Cr(COl
par un généfateur de radi-
S
caux libres conduirait probablement au même résultat. Or, lorsqu'on chauffe
Cette hypothèse aurait pu être étayée en constatant que dans le
milieu réactionnel, le seul dérivé benzénique existant est l'halogéno-benzène
ini tial. Mal heureusement, à cause de l'équilibration composé benzénique- com-
posé benchrotrénique, une telle vérification est illusoire.

- 14 -
du fluorobenchrotrène dans un mélange éther dibutylique-heptane en présence
d'A.r.B.N.
(Azo-bisisobutyronitrileJ, on n'observe pas la réduction du fluo-
robenchrotrène. On
le récupère inchangé au bout de 3 heures 30, alors qu'en
présence de Cr(COJ ,la transformation est complète dans le même temps. L'exis-
6
tence d'un mécanisme radicalaire n'est donc pas démontrée et nous paraît peu
probable.
;p
Examinons maintenant une nature ionique pour ri . On sait en effet
que les dérivés halogénés se prêtent facilement è la réduction (12J notam-
ment avec LiAIH . De plus, la présence d'un groupement aussi attracteur que
4
Cr(CO)3 doit faciliter la substitution de l'halogène par un ion hydrure. Or,
dans le milieu réactionnel, nous pouvons nous trouver en présence d'un type
particulier ci' hydrure métallique et qui plus est, à propriétés réductrices.
Celles-ci sont en effet liées à la force de la liaison métal-hydrure. On
peut s'en rendre compte dans les exemples suivants. Les composés MH(C5H5)(C~3
[M = Cr, Mo et W) et MHCICo(PR ) (M = Os et Ru) dans lesquels l'hydrogène est
3
fortement lié au métal et peut être regardé comme anionique, n'agissent pas
comme agents réducteurs (13). Au contraire, H Fe(CO)4 et HCO(CO?4 sont ins--
2
tables et bons agents réducteurs (14) (-15). Les anions de ces composés, formés
par action du complexe avec l'eau ou les bases, sont également des réducteurs
efficaces (15). De même, les hydrogénations effectuées en présence de dérivés
carbonylés tel l'octacarbon~le dicobalt sont présumées s'effectuer par l'in-
termédiaire d'hydrures de métaux carbonyle. Dans ces composés, l'hydrogène
est faiblement lié au métal et présente un caractère cationiqu8. Ceci' est
montré par leur acidité l de telle sorte que la force réductrice peut être
reliée à cette propriété. L'extension de ces idées suggère que tout composé
organométallique qui peut être protoné agit comme réducteur.
BROWN et ses collaborateurs (16) apportent une justification à
cette hypothèse, en particulier dans le cas du chrome hexacarbonyle et des
dérivés du benchrotrène. Ces auteurs ont réussi à réduire avec de bons ren-
dements par Cr(CO)6 des cyclopentadiénones substituées, la parabenzoquinone,
lB benzils, le bleu de méthylène et le stilbène. De même, l'azobenzène en
présence de dérivés chrome tricarbonylés donne la benzidine. Une condition
nécessaire à la bonne marche de l'opération est la présence de traces d'eau
ou d'acide.
rI est utile, à ce stade, de préciser 18s conditions opératoires
que nous avons utilisées et principalement la pureté des solvants employés;
Dans nos premiers essais, nous nous sommes servis d'éther dibutylique et
d'heptane techniques commerciaux sans purification préalable à l'emploi.

15 -
Oans tous les cas, nous avons obtenu du produit de réduction. Par
contre, avec des solvants anhydres, on n'isole que le produit normal
de condensation. Une réaction témoin réalisée avec les solvants pré-
cédents, auxquels on ajoute une goutte d'85U montre qu'il y a à nou-
veau réduction. Nul doute que le caractère réducteur est imputable
à la présence d'eau dans le milieu réactionnel.
BROWN a tenté de rendre compte du mécanisme de ces réductions.
Il exclut tout d'abord l'apport d'hydrogène par le solvant car aucune
réduction n'est observée en absence d'eau. Bien plus, la réduction a
lieu dans des solvants aprotiques comme le tétrachlorure de carbone.
L'eau est donc la source de l'hydrogène.
En outre, il rejette l'anion hydrocarbonyle instable HCr[COJ 5
comme "entité ag:i,s;sante". En effet, le dégagement d'oxyde de carbone à
partir des solutions chaudes de chrome hexacarbonyle dans le triméthyl-
pentane sec ou non est inférieur à 1 % ; tandis que l'addition de benzo-
quinone provoque un dégagement de 3 moles de CO par mole de composé ré-
duit. Il suggère alors que le groupement Cr(CO)3 forme avec le noyau
benzénique un complexe ",< instable. L'atome de métal se proton8 (avec sol-
vetetion poaeiblel
et il s'ensuit un transfert d'hydrogène intramo-
léculaire. Le chrome dans le complexe instable est oxydé en Cr III et
éventuellement en acide chromique.
L'obtention du benchrotrène peut donc s'expliquer en tenant
compte des considérations précédentes qui justifient "a posteriori"
notre hypothèse initiale, à savoir que le composé normal de condensa-
tion se forme toujours dans un premier stade. En outre, elles permettent
d'interpréter les faibles rendements observés. En ef~et, l'instabili-
té des espèces protonées peut être mise en évidence en constatant la
décomposition rapids de solutions éthanoliques de dérivés benchrotré-
niques en présence d'acide.
FORMATION DU METHYLBENCHROTRENE
La formation du méthylbenchrotrène n'est ni le résultat de
la réduction de l'halogénobenchrotrène, ni celui d'une fragmentation
des solvants pour la même raison que celle invoquée ci-dessus.

- '16 -
La présence du méthylbenchrotrène nous parait être la conséquence
deux réactions.
- La première étant l'insertion d'un carbonyle entre la liaison
C-X conduisant ainsi è un halogénure d'acyle b8nchrotréniqu8.peu stable,
- La seconde étant la réduction de ce dérivé carbonylé.
Un certain nombre d'arguments vont à l'appui de ces hypothèsos. Les
réactions d'insertion de carbonyle par emploi des métaux carbony18s sont bien
connues (17). LBS métaux les plus couramment utilisés sont 18 nickel, la fer
ut le manganèse, Néanmoins, la littérature signale au moins un cas où la sour-
CQ
de CO est Cr(CO}S' ATKINSON ct COLL (1B) sn condensant du biphénylène
sur lu chrome hexacarbonylo obtiennent un mélange de fluorénone, bifluorény-
le et bifluorénylidène,
~
OC©
Cdé:: 0)6
iUrÔ
~/-,,/
~-m v 11
\\1
+
+
['+1
>
H/\\
i!
0
11u
l0--J!J
©-©
On peut objecter, que dans le cas présent, l'insertion est facilitée
par la rupture d'un cycle très tendu et en outre que la , roduction de benzoate
de méthyle è partir du chlorobenzène en utilisant les métaux carbonyle néces-
site des températures et des pressions élevées (19). Cette objection peut être
levée si l'on admet qLe l'insertion se fait sur )e dérivé halogénobenchrotré-
nique: car on sait que l'influence du groupe Cr(CO}3 se manifeste par une 15-
bilité accrue de l'halogène. Cette labilité est liée è la polarité et s'expri-
me par la séquence C-F > C-Cl > C-Br.
Il en résulte qu'il est possible d'imaginer comme intermédiair8s dos
halogénures d'acide qui sont ensuite réduits en méthylbenchrotrène.
Les considérations précédentes permettent de rendre compte de tous
les résultats expérimentaux. Toutefois, convient-il de tenir compte des effets
stériques et électroniques des substituants et de la distribution électroni-
que au niveau de la liaison concernée par l'attaque. En effet, en présence
de groupements encombrants tel que Br, l'insertion du ~O peut être contrariée
alors qu'elle est facilitée sur la liaison C~F, étant données les dimensions
de l'atome de fluor, L'effet électronique a également une importance particu-

- 17 -
lière. Dans les dérivés aminés et méthylés, on assiste à une compensation
interne de l'effet attracteur de Cr(CD)3 qui se traduit par un renforcement
de la liaison C-X ; alors que la force de cette liaison est minimisée lorsque
le noyau benchrotrénique Bst porteur des substituants électro attracteurs
(cas des dérivés dihalogénés). Si on considère la réduction comme une substi-
tution nucléophile par HCl, il en résulte qu'elle est liée à la polarité,
ceci explique pourquoi 18 fluorobenchrotrène subit plus facilement la réduc-
tion que le chlorobenchrotrène.

- 18 -
PARTIE'
'EXPERIMENTALE
ACTION DU CHROME HEXACAF?BONYLE SUR LE CHLOROBt,WZENE
A - Dans des solvants anhydres
On chauffe pendant 45 heures à 140° C sous azote dans 100 ml d'un
mélange éther dibutylique-heptane (1-1) préalablement désoxygéné, 2,1 g de
chlorobenzène (0,015 M) et 2,2 g de Cr(CO)6 (0,01 M). Après filtration et
évaporation des solvants, on récupère une huile qui donne 1,2 g de'précipité
jaune par addition d'éther de pétrole. On recristallise dans un méleng8 éther-
éther de pétrole (Rdt = 50 %), cristaux jaunes, F = 96°.
Cal.,
%
C 43,48
H 2,02
Tr.
%
43,84
2,29
B - Oans des solvants techniques et en présence de:. traces d'eau
On opère dans les mêmes conditions que précédemment, mais en utili-
sant des solvants techniques auxquels on ajoute une goutte d'eau. On recueille
0,7 g de précipité jaune (recristallisation : éther-éther de pétrole),
(Rdt = 3D %), cristaux jaunes, F = 82° (mélange de chiorobenchrotrène, de
méthylbenchrotrène et de benchrotrène).
Analyse : Tr. %
C 46,23
H 2,83
Spectre R.M.N. Singulet ô
2 , 6 p. p • m• (CH) 3

- 19 -
CONDENSATION DU CHROME HEXACARBONYLE SUR LE BROMOBENZENE
Un mode opératoire identique au précédent permet à partir de 6 g de
bromobenzèneO,D3Met 4,4 g de CdCO)6 (0,02 ML l'obtention de 1,1 g d'un mé-
lange duquel on sépare par chromatographie couche épaisse (éluant : éther-
éhter de pétrole 2-3),0,4 g de benchrotrène et 0,6 g de bromobenchrotrène,
que l'on recristallise dans un mélange éther-éther de pétrole.
8enchrotrène,
F
146 0
litt, 1460
(3)
8romobenchrotrène, F
120 0
litt. 120 0
(6 )
CONDENSATION DU FLUOROBENZENE
A - Dans un solvant anhydre
2,9 g de fluorobenz~ne (0.03 M) et 1,1 g de Cr(CO)6 (0.005 M) en
solution dans 70 ml d'éther dibutylique anhydre sont portés à 140 0 C pendant
5 heures. Un traitement identiqu8 à celui utilisé dans la préparation du chlo-
robenchrotrène conduit à 0.2 g de composé cristallisé jaune. (Rdt = 20 %),
F = 1220 (éther-éther de pétrole). litt. 122 0
(3).
8 - Dans des solvants techniques
On chauffe pendant 48 heures à 1400 C dans un mélange éther dibuty-
lique-heptane (1-1) techniques. 5 g de fluorobenzène (0,05 M) et 4,4 g de
Cr(CO)6 (0,02 M). Après un même traitement que ci-dessus, on isole 0,8 g de
produit que l'on purifie sur plaque de gel de silice (éluônt : éther-éther
de pétrole 1-3). Recristallisation : éther-éther de pétrole.
(Rdt = 20 %).
Cristaux jaunes, F = 94°.
Analyse: Cal. %
C 46,55
H 2,12
Tr.
%
47,66
2,54
Spectre R.M.N.
Singulet ô
ACTION DU CHROME HEXACARBONYLE SUR LE FLUOROBENCHRŒ'RENE
On porte à l'ébullition pendant 3 h 30. 0.064 g de fluorobenchro-
trène et 1.1 g de Cr(CO)6 dans 70 ml d'un mélange éther dibutYl~que-h8ptane
(1-1) techniques. Après évaporation des solvants et addition de l'éther de
pétrole, on obtient 0.04 g d'un produit jaune cristallisé, F = 91°.
Spectre R.M.N,
: Singulet <5 = 2,6 p.p.m.
(CI1 )
3

- 20 -
ACTION DE L'A.I.B.N.
0,08 g de fluorobenchrotrène et 0,01 g d'A.I.B.N. sont mis en
solution dans 70 ml d'un mélange éther dibutylique-heptane (1-1) techniquas
et chauffés à reflux pendant 3 h 30. Un traitement identique au précédent
conduit à 0,06 g de fluorobenchrotrène, F = 122°.
DERIVES HALOGENES A SECOND SUBSTTl'UANT DONNEUR
Halogéno-aminobenchrotrènes
Tous IGS halogéno-aminobenchrotrènes figurant dans le tableau ci-
dessous ont été préparés da la façon suivante :
Dans un ballon. on place 2.2 g de Cr(CO)6 (0,01 M) et 6.3 g de
chloroaniline (0.05 M)
(ou 5.5 g de fluoroaniline) en solution dans 150 ml
d'éther dibutyliqu8 et d'heptane (8-7). Le mélange réactionnel est porté à
150° C pendant 48 heures. Après refroidissement, filtration et évaporation
des solvants, on obtient un liquide brun qui est repris à l'éther et lavé
par HCl dilué, puis plusieurs fois à l'eau; on sèche sur MgS0 • L'évapora-
4
tion de l'éther conduit à un composé cristallisé jaune qui est purifié sur
plaque de g81 de silice (éluant : éther-éther de
lisé dans un mélange éther-éther de pétrole.
T A BLE A U
III
Arrrinobencln'otrènes substi tué s
x
Rdt
ANALYSE
Cal. %
C 44,08
H 2,38
N 5,71
o-f
138
42
Tr.
%
43,70
2,54
5,12
Cal. % C 44,08
H 2,38
N 5,71
p-F
102
45
Tr.
%
43,60
2,44
5,51
--------- --------- --------- ----------------------------~--------------_.
Cal. % C 41,00
H 2,29
N 5,31
o-Cl
118
50
Tr.
%
41,06
2,53
5,42
------_...!-
Cal. %
C 41,00
H 2,29
N 5,31
rn-Cl
145
65
Tr.
%
41,92
2,31
5,25
Cal. % C 41.CO
H 2,29
N 5,31
p-Cl
'116
52
o
Îr.
~
41,84
2,86
4,81

- 21 -
Fluoro-méthylbenchrotrènes
La condensation de 3,3 g de fluorotoluène (0,03 M) et 2,2 g de
Cr(CO)S (0,01 M) dans 100 ml d'éther dibutyliqu8 et d'heptane (1-1) pendant
48 heures nous a conduit après évaporotion des solvants, à une huile jaune
verdâtre. Une chromatographie couche épaisse sur plaque de gel de silice
(élution : éther-éther de pétrole 2-5) permet d'isoler un produit cristalli-
sé jaune (recristallisôtion : éther-éther do pétrole).
- Fluoro-2 méthylbenchrotl'ène (Rdt = 40 %), F = 72°
Cal .. %
C 43,78
H 2,86
49,18
3,42
- Fluoro-3 méthylbenchrotrène (Rdt = 30 %), F = 63 0
Tr.
%
C 49,34
H 3,08
- Fluoro-4 méthylbenchrotrène (Rdt = 45 %), F = 59°
Tr. %
C 49,34
H 3,28
CONDENSATION DIRECTE DU CHROME HEXACARBONYLE SUR LES ESTERS HALOGENE'S
Esters fluorés
En faisGnt réagir 4,5 g de fluorobenzoate de méthyle (0,03 M) avec
2,2 g de Cr(CO)6 (0,01 Ml dans un mélange (1-1) d'éther dibutyliqu8 et d'hep-
tane pendant 64 heures à 135 0 C, on isole après évaporation des solvants une
huile que l'on soumet à un entrainement à la vapeur d'eau pour éliminer
l'excès d'ester benzénique non complexé. L'ester benchrotrénique est extrait
à l'éther. On sèche sur MgS0
et on évapore
l'éther. Le composé obtenu est
4
purifié sur plaque de gel de silice (éluant
éther-éther de pétrole 1-4) et
recristallisé dans un mélange éther-éthor de pétrole.
Fluoro-2 benchrotrénoate de méthyle (Rdt = 25 %), cristaux rouge-orangé,
F = 86°
Cal. %
C 45,53
H 2,43
TrI
%
45,72
2,46

- 22 -
- FZUOl'O-3 benchrotrénoate de méthyle (Rdt
20 %), cristaux rouges. F
Tr.
C 45.53
H 2.63
- Fluo!v-4 benchrotrénoate de méthyle (Rdt
18 %), cristaux rouges, F
Tr.
C 45,52
Esters chlorés
On chauffe pendant 24 heures à 1300 C, 1,71 g de chlorobenzoate de
méthyle (0.01 M) et 2,2 g de Cr(CO)6 (0.01 M) dans un mélange éther dibutyli-
que-heptane (5-7). On laisse refroidir et on filtre. Après évaporation des
solvants et chromatographie sur colonnE:l d'acide silicique (élution : éthsr-
éther de pétrole) on récupère un composé cristallisé.
- dêrivé ortho: (Rdt = 25 %), cristaux jaunes, F = 82 0
Spectre R.r'1.N.
: Singulet ô = 2,6 p.p.m. CCH )
3
-. dérivé méta
: (Rdt = 35 %l, cristaux jaunes. F = 82 0
Spectre R.M.N.
Singulet ô = 2,6 p.p.m. (CH,..,)
,J
Analyse
Cal
%
C 43,09
H 2,30
Il
Tr.
%
52,49
3,55
(cf. méthylbenchrotrènel
dér'i vé para
: (Rdt
3D %). cristaux rouges, F = 107 0
(éther-éther de
pétrolol
Tr.
%
C 43,70
H 2,29
CONDENSATION DES DERIfiES DIHALOGENES
On met en présence 2.2 g de Cr(C01
(O,01M) et 3,9 g de fluoro-2
6
(ou -4) chlorobenzène (0,03 M) ou 5,2 g de fluoro-2 (ou -4) bromobenzène (0.03 Ml
pendant 24'heures à 1300 C dans 150 ml d'éth8r dibutyliqu8 et d'heptane (1-1).
On note une dégradation importante dès les promières heures de la condensation
(suspension verdâtre)" L'évaporation des solvants suivie d'une chromatogrôphie

- 23 -
sur plaque de gel de silice (éluant : éther-éther de pétrole 1-4) fournit
deux fractions. La fraction qui migre en tôte est de loin la plus impor-
tante; elle conduit à des cristaux jaunes (éther-pentane). L'autre frac-
tion n'est qu'à l'état de traces. Nous donnons ci-après les caracteristi-
ques du produit prépondérant.
T A BLE A U
IV
Produit de départ
F Oc du produit obtenu
Rdt
Fluoro-2 chlorobenzène
71
10
Fluoro-4 chlorobenzène
74 - 75
12
Fluoro-2 bromobenzène
80
15
-------------------------1-----------------------
Fluoro-4 bromobenzène
1
82
19
,
Identification des produits
- Par R.M.N.
---------
Les spectres R.M.N. de ces composés présentent tous un singulet
centré à 0 = 2,6 p.p.m. (méthylbenchrotrène : singulet 6 = 2,6 p.p.m.).
0,05 g du composé F = 82° sont dissous oans 2 ml d'éther anhydre
au bout de 4 heures, on obtient un résidu verdâtre que l'on reprEnd avec
1 ml d'éther anhydre. On injecte 5 ~l de cette solution A sur une colonne
Apiezon (L) 5' à 40° C. On obtient un chrcmatogramme présentant 2-pics
centrés respectivement à t
~ 3 mn 50 SI t
~ 6 mn 30 s. L'injection dans
1
2
les mêmes conditions de 5 ~l d'une solution B (1 ~l de toluène et 1 ~l
de benzène dans 1 ml d'éther anhydre) fournit un chromatogramme avec 2 si-
gnaux (t; = 4 mn. t~
6 mn). On fait une troisième solution C avec 20 ~l
de A et 20 ~l de B. On injecte toujours dans les mêmes conditions que ci-
dessus 5 ~l de C. Le chromatogramme obtenu révèle l'existence de 2 signaux
(t"1 = 4 mn, t"2 = 6 mn 40 s) 50 fois plus intenses que ceux du premier
chromatogramme.

- 24 -
CONDENSATION DES DElaVES NON IiALOGENES
EthoxY-2 benchrotrénoate de méthyle
On chauffe à-140° C pendant 48 heures, 6,6 g de Cr(Co)6 (0,03 M)
15,3 g d'ester méthylique (0,09 M) en solution dans 180 ml d'éther dibuty-
lique et d'heptane (1-1). Après évaporation des solvants, on récupère une
huile rouge que l'on soumet à un entrainement à la vapeur d'eau pour élimi-
ner de l'ester benzénique n'ayant pas réagi. Une purification sur colonne
d'acide silicique (éluant : pentane-éther 2-1) permet d'isoler 6,5 g d'étho-
xy-2 benchrotrénoate de méthyle (Rdt = 72 %), cristaux rouge-orangé, F = 82°
(éther-éther de pétrole).
Calll
%
C 49,38
H 3,82
Tr.
o~
49,30
3,94
Ethoxy-3 benchrotrénoate de méthyle
Un mode opératoire identique à celui décrit ci-dessus conduit à
7,4 g d'éthoxy-3 benchrotrénoate do méthyle (Rdt = 78 %), cristaux rouges,
F = 75° (éther-éther de pétrole).
Analyse
Tr. %
C 49,48
H 3,61
IsopropyloxY-2 benchrotrénoate de méthyle
La condensation de 17,5 g (0,09 M) d'ester et de 6,6 g de Cr(Co)6
(0,03 M) dans 200 ml d'éther dibutylique et d'heptane (3~2) pendant 64 heures
et à 150oC~ donne après chromatographie sur colonne d'acide silicique
(gluant: éther-éther de pétrole 1-9 au départ, puis augmentation progressive
de la quantité d'éther), 6,9 g d'isopropyloxy-2 benchrotrénoate de méthyle
(Rdt = 70 %), cristaux orônges, F = 66° (éther-éther de pétrole). Seul l'acide
correspondant a été analysé.
Isopropyloxy-3 benchrotrénoate de méthyle
On opère comme précédemment et on obtient 7,4 g d'un composé cris-
tallisé orangé, F = 48° (Rdt = 75 %).
Analyse
Cal. %
C 50,92
H 4,27
Tr.
%
50,95
4,29

- 25 -
N.N diméthylamino-3 benchrotrénoat8 de méthyle
10.8 g (0.06 Ml d'ester méthylique d9 l'acide N.N diméthylamino-3
benzoïque et 6,6 g de Cr(COl e (0.03 Ml en solution dans le mélange éther di-
butylique-heptane (1-1] sont portés è 145 D C pendant 40 heures. On lave pdr
HCl dilué pour éliminor l'ester de départ non condensé. puis à l'eau. Après
séchage et évaporation d'éther. on récupère des cristaux rouges (Rdt = 75 %)
F = 115°, litt. 115° (9).
,
"
Thiométhoxy-2 benchrotrénoate de métliyIe
La condensation est réalisée aV8C 4.4 g de Cr(CO)S (0.02 Ml et
7.3 g d'ester. Après chauffage pendant 24 heures à 130° C. on évapore les
solvants et on fait une chromatographie sur colonne d'acide silicique (élu-
ant : éther-éther de pétrole 3-7). On isole des cristaux rouges (Rdt = 23 %),
F = 105°.
Cal. %
C 45.28
H 3,16
Tr. \\
45,06
3,17
OBTENTION DES ACIDES BENCHROTRENOIQUES
Tous les acides ont été préparés selon le mode opératoire suivant
Dans un erlenmeyer. on dissout 1.1 g de KOH (0.02 Ml dans 10 ml
d'eau et on ajoute 0,005 M d'ester dissout dans 20 ml de méthanol. Après 2
heures d'agitation à la température ambiante et abandon pendant une nuit.
on verse dans l'eau. on acidifie par HCl et on refroidit. L'acide précipite,
on le filtre, l'essore et le recristallise dans un mélange éther-pentane.
Oans le cas des dérivés fluorés, la saponification est réalisée dans le dio-
xanne car l'emploi de méthanol s'accompagne d'une réaction de substitution.
Le tableau V rassemble les caractéristiqués de ces acides.

l A BLE A U
V
Acides benchrotrénoiques substitués
'----r----I-----r------~-
x
Formule
ANALYSE
Cal. % C 43,49
H 1.82
o-F
175 dec.
Tr.
%
43,53
2,16
Cal. % C 43,49
H 1,82
m-F
149 dec.
Tr.
%
44,39
1,98
Cal. % C 43,49
H 1,82
p-F
190 dec.
Tr.
%
Cal. % C 47,72
H 3,33
136
Tr.
o
~
47,87
3,40
CaL %
C 47,72
H 3,33
151 dec.
Tr,
%
48,22
3,29
Cal. % C 49,37
H 3,82
131
Tr.
%
49,44
3,92
Cal. %
C 49,37-
H '3,82
Tr.
%
Cal, % C 43,42
H 2,65
176 dec.
Tr:

43,1"1
2,85
Cal. %
C 47,85
H 3,83
146
Tr.
%
47,86
3,56
240 dec.
Litt. 240 (
)

CHA PIT R E
II
SYNTHESE DE DERIVES BENCHR01'RENIQUE8
PAR SUBSTITUTION NUCLEOPHILE
D'une manière générale, les halogénures d'aryle ne réagissent
. pas avec les agents nucléophiles, sauf dans des conditions particulières
de pression et de température. Cependant, la présence dB groupements for-
tement attracteurs,en position ortho ou para de l'halogèn~ 8ngendr~ dans
le noyau aromatique, des centres de faible densité électronique et rend
possible la substitution.
Le marquage latéral d'un noyau benzénique par le groupement
Cr(COJ
crée une activation analogue. Celle-ci se traduit par une grande
3
inertie vis à vis des agents électroph11es mais en contrepartie par une
sensibilité accrue aux agents nucléophiles.
NICHDLLS et WHITING (3 J ont les premiers mis en évidence cette
propriété en faisant réagir le méthylate de sodium sur le chlorobenchrotrène
dans le méthanol.
+
----:;:..

- 28 -
Les travaux de WHITING (20)(21) et de BROWN (22) font également
ressortir cette facilité de substitution nucléophile. Plus récemment au la-
boratoire et parallèlement ~ ce travail. JAOUEN (23) a mis à profit catte
propriété pour établir des corrélations de configurations en série du benchro-
trène. Ces réactions nous paraissent présenter plusieurs pôles d'intérêt.
- Intérêt analytique
On sait qu'une application importante des 2.4 dinitro-halogénoben-
zènes en chimie analytique réside dans la caractérisation des amines, mercap-
tans et des phénols ainsi que dans l'identification de l'aminogène terminal
dans le groupe des peptides (24)(25). Le remplacement de ces réactifs par des
complexes benchrotréniques peut,a priori. être avantageux. ne serait-ce que
grâce aux fortes colorations de ces composés.
- Intérêt synthétique
Nous avons signalé précédemment qu'un certain nombre des composés
benchrotréniques,à effet attracteur prononcé. ne peuvent être préparés par
condensation directe à cause d'une déficience électronique sur le cycle pré-
curseur. Une nouvelle voie d'accès
à
ces composés peut être offerte par
action d'agents nucléophiles convenablement choisis.
- Intérêt théorique
Ce mécanisme de substitution nucléophile dans cette série peut être
entièrement nouveau dans la mesure où il n'est pas possible d'exclure d'emblée
une participation du métal au cours de la réaction.jL'approche d'un tel méca-
nisme nécessite une étude cinétique systématique ; ceci requiert comme "préa-
lables qualitatifs", le choix des réactifs et des substrats afin de précis8r
les conditions réactionnelles optima.
Dans ce chapitre, nous rendrons compte de l'aspect pr~paratif des
substitutions nucléophiles qui servira d'étude préliminaire aux problèmes
cinétiques. Si les substrats nous ont été imposés par la défaillance relative
de la méthode de condensation. nous disposons cependant d'un large choix de
réactifs nucléophiles. Ici encore. on observe deux types de réactions: celles
conduisant au produit de substitution normal et celles donnant lieu à des
composés inattendus.

- 29 -
RESULTATS
L'étude de la détermination des conditions opératoires optimales
de substitutions nucléophiles peut "ex abrupto" apporter une indication fon-
damentale sur le déroulement de la réaction.
On sait en effet que l'analogie entre les substitutions nucléophilo5
en série aromatique et en série aliphatique n'est pas totale, pour un même mé-
canisme. Certaines données concernant l'influence de la nature de l'halogène
déplacé au courS de la réaction ("leaving groap") sur la vitesse de celle-
ci dénotent une opposition essentielle entre les deux séries. La réactivité
des halogénures d'aryle varie dans l'ordre inverse (ArF > Ar Cl > Ar Br >
AnF) de celui des halogénures aliphatiques (RI> RBr > RCI > RF). Autrement
dit, la réactivité électrophile des halogénures d'aryle, contrairement à
celle des halogénures d'alcoyle, est indépendant8 de la polarisabilité de
la liaison C - X mais semble dépendre de la polarité de celle-ci.
Action du méthylate de sodium sur le chloro et le fluorobenchrotrène
Dans notre série, on constate que sous l'action de CH 0 , le fluoro-
3
benchrotrène est plus rapidement transTormé en méthoxybenchrotrène que le
dérivé chloré. L'évolution de la réaction est suivie par chromatographie
couche mince, on observe que dans des conditions identiques, la durée de le
réaction varie du simple au double. Cette observation appelle quelques rc-
marques :
- comme première conséquence pratique, il en découle que la néces-
sité de chauffer à forte température, avec comme corollaire l'importance
accrue des produits de dégradation dans le cas des complexes chlorés, nous
a incité à préférer les complexes fluorés pour réaliser l'essentiel de notre
étude.
- ce fait laisse présager que les modèles mécanistiques doivent
être recherchés dans des analogies avec les dérivés aromatiques activés et
non avec la série aliphatique. On peut tirer argument de la différence dos
vitesses observé
en faveur d'un mécanisme SN
possible.
2
Si l'on admet que la première étape d'un mécanisme è complexe
d'addition intermédiaire détermine la vitesse, la présence de groupements
à fort effet l sur le carbone où a lieu l'attaque, doit augmenter la rapi-
dité de la réaction. Dans ce schéma réactionnel, le radical fluoré est un
bon "leaving group". Inversement, ce radi cal est un mauvais "leaving group"

- 30 -
quand la seconde étape du mécanisme précédemment évoqué
détermine la vi-
tesse ou quand on a affaire à un mécanisme benzyne.
Action du méthylate de sodium sur les dérivés disubstitués
Il ressort du paragraphe précédent,que l'énergie nécessaire peur
provoquer l'hétérolyse de la liaison C-X entre le carbone nucléaire et l'ha-
logène, influence peu la vitesse de la réaction et que celle-ci est surtout
conditionnée par l'énergie de la formation de la nouvelle liaison.
L'étude des dérivés disubstitués peut compléter ces premiers résul-
tats. En offet, l'adjonction d'un second substituant sur le cycle benchro-
trénique peut, selon sa nature, soit augmenter considérablement la vitesse
de la réaction, soit au contraire l'inhiber entièrement. Eh outre, la carac-
térisation d'éventuels produits secondaires est susceptible de donner des
informations supplémentaires sur la nature du mécanisme.
Une activation accrue des complexes b8nchrotréniques vis à vis de
l'ion bCH
est obtenue pour les ortho, méta et parafluorobenchrotrénoates
3
de méthyle.
La réaction ds substitution est réalisée pour une mole de dérivé
halogéné et 4 à 5 moles de méthylate dG sodium dans le méthanol.Le mélange
est porté à ébullition quelques dizaines de minutes jusqu'à disparition des
complexes initiaux. Pour un substituant attracteur tel que C0 CH
en ortho
2
3
ou para, la substitution est quantitative après quelques minutes de chauffa-
ge
pour le dérivé méta, elle n'est complète qu'au bout de 30 minutes envi-
ron. La réaction est suivie par
condi-
tioris opératoires précitées, la
ponification quasi quantitative
fôcilité d'analyse et
ester par
traitement de l'~cid8 brut
Par contre, nous avons observé
restait inchangé même après vingt heures
Cette constatation illustre bien l'importance des substituants
attracteurs sur la facilité de la substitution nucléophile. Ainsi, par com-
pensation électronique interne, il est possible d'annihiler l'effet du
groupement Cr(CO)3' Un tel phénomène n'8st pas surprenant et a déjà été ob-
servé dans d'autres cas: la réduction polarographiqu8 de fonctions latéralss
au noyau benchrotrénique ( 9) et la réaction de formation de ces complexes
par condensation directe (26).

- 31 -
ACTION DE DIVERS NUCLEOPHILES SUR LES ESTERS FLUORES
L'action de divers nucléophiles sur les esters ortho et méta-
fluorés conduit à des résultats très différents selon la nature des réac-
tifs. Pour cette raison> nous les classerons en deux groupes : ceux qui
.conduisent aux produits de substitution normalement attendus et ceux qui
donnent des réactions anormales,
Dans le premier groupe, on note les ions NH
,NHCH
et N(CH )2
2
3
3
pour lesquels lss substitutions sont quantitatives, même ~ froid. Le thio-
méthylate de sodium donne dans l'alcool éthylique à l'ébullition, le thio-
méthoxY-2 benchrotrénoate de méthyle avec un rendement de 30 %. l'1ai8 CG
dernier se décomplexe assez facilement et l'on récupère en même temps du
thiométhoxy-2 benzoate de méthyle. L'action de l'éthylatEl de sodium sur le
fluoro-2 benchrotrénoate dB méthyle conduit à la destruction totale de la
molécule complexée. Alors qu'avec le fluoro-3 benchrotrénoate de méthyle,
on obtient l'acide métaéthoxylé avec un rendement de 66 %.
Le second groupe de nucléophiles est essentiellement constitué
-
des ions siêüyioxy
OCH(CH )2 et
OC H
3
4 g ainsi quepôr l'ion CN . L'emploi
de ce dernier réactif présente un intérêt particulier, En effet, il n'a
pas été possible à ce jour, de préparer des dérivés cyanés dans lesquels le
groupemElnt CN est directement greffé sur 10 cycle. La raison invoquée est
l'intense effet attracteur de ce radical qui démobilise trop fortement la
densité d'électrons TI du noyau aromatique (3). L'action du cyanure de potas-
sium dissous dans un minimum d'eau,sur les asters ortho et méta-fluorés en
solution dans l'acétonitrile,conduit aux acides ortho et méta-cyanés corres-
pondants, avec de faibles rendements (6 à 7 %). On isole an outre 50 % anvi-
ron de méthylbenchrotrène. Il faut souligner l'intérêt synthétique de notre
méthode, malgré la démarcha défectueuse de la réaction. Toutefois, celle-ci
est certainement susceptible d'amélioration. L'action des ions i sopropylate
et butylate sur les esters méthyliques fluorés présente une anomalie Appa-
rente, en ce sons quo dans tous les cas étudiés, on obtient surtout des com-
plexes méthoxylés. Ainsi, le fluoro-2 bonchrotrénoate de méthyle chauffé en
présence do NaOCH(CH )2 dans l'alcool isopropylique conduit après traitement
3
convenable, au composé normalement attendu (Rdt ~ 30 %), souillé d'une quan-
tité importante de dérivé méthDxylé (Rdt = 25 %). Ln même réaction effectuée
avec NaoC H
4 g révèle l'existence unique du méthoxy-2 benchroténoôte da méthy-
le. La substitution du fluoro-3 benchrotrénoate de méthyle aV8C les deux
agents nucléophiles précédents donne, avec un rendement de 20 % environ, 18
complexe méthoxylé,

- 32 -
DISCUSSION
La formation des dérivés méthoxyl~s inattendus
impose une re-
cherche complémentaire afin de tenter da percer l'origine du phénomène.
De prime abord. trois explications raisonnables s'offrent à nous. Elles
mettent en cause :
- la pureté défectueuse de solvants souillés de méthanol.
- le clivage de la liaison 0-[ de l'éther formé. suivi de la
formation d'un phénol transformé lui-même en groupement méthoxy par action
du diazométhane.
- la saponification des esters méthyliques~'èn milieu basique en-
gendrant une réaction parasite concurrents.
On examinera à tour de rôle chacune de ces éventualités
- Pureté des solvants
On peut penser que des traces de méthanol sont présentes dans les
alcools isopropyliques (Fluka et Prolabo3 et butylique normal (Prolôbo) du
-
commerce. A cause de la plus grande réactivité de OCH" • malgré sa dilution
.J
par rapport à
OCH(CH )2 ou
-OC H
3
4 g -. le composé méthoxylé 58 formerait pré-
férentiellement. Afin d'éliminer cette possibilité. les solvants utilisés
pour nos essais ont subi une purification rigoureuse : traitement dGS alcools
concernés par le sodium suivi d'une distillation sur une colonne à plateaux,
longue de 60 cm. La différence des acidités et des points d'ébullition de-
vrait permettro dans ces conditions, une élimination totale de l'évontu811e
impureté méthanolique.
En outre. l'anôlyse R.M.N. de l'alcool isopropylique n'a pas mis
en évidence des traces de méthanol. La sensibilité de la méthode n'est que
de l'ordre de 0.05 % et l'on ne peut exclure qu'une quantité moindre d'ion
méthoxy. puisse provoquer la réaction. Afin de lever l' ambigu:i.té. un essai
_.~
a été effectué avec 1,5 g d'ester ortho-fluoré (5.17 10 ~ M1 dans 70 ml
3
d'alcool isopropylique contenant au maximum 0,9 10-
M de méthanol. Or. on
3
isole.0.37 g de dérivé méthoxylé (1.2 10-
M3.
Le fabricant lui-même (Prolab03 nous a confirmé que lors d'essais
en
chromatographie gazeuse pour tester la pureté de l'alcool isopropyliqu8.
il n'a jamais décelé d'alcool méthylique. Il n'a pas étendu cette étude au
butanol, mais sa présence lui parait improbable à cause du procédé de fabri-
cation.

- 33 ..
Enfin, par ch~uffage de l'ôlcool isopropylique dans le sodium,
on n'a jamais constaté de destruction du produit engendrônt des ions mé-
toxylés ; ceci est moins sOr pour l'alcool tertiobutyliqu8. mais sa dé-
+
gradation conduisant ~ (CH3)3C , se fait dans des conditions dras~iqu8s
très éloignées des nôtres (27).
On est donc amené 8 écarter cette première hypothèse.
- Insertion du diazométhane sur des précurseurs hydroxylés
Une autre source des dérivés méthoxylés peut être l'insertion
du diazométhane sur des précurseurs hydroxylés. En ce cas, le schéma réac-
tionnel serait le suivant :
co-; H
C02CH3
1
L
<W>-.OH
<9)-OCH3
1
.
1
1
Cr(CQ)3
Cr (C 0)3
Cette éventu(JliH;; mÉJrite un examon détaillé : sn effet. au cours
de la substitution, il se produit une saponification st le dépouillement
de la réaction nécessite le retour aux 8sters. Pour ce faire. le brut réac-
tionnel l"st traité au diAzométhane. On peut donc suproser qu'il Y a forma-
tion d'acide hydroxybenchrotrénofque intermédiaire, qui subit l'insertion
d'un radical méthylène. Nous avons vérifié que ce passags (OH ~ OCH ) est
3
aisément réalisé dans notre série. Ce n'est pas étonnant car le groupement
Cr(CO)3 renforce l'acidité de la fonction phénol. Il faut remarquer cepen-
dant que la même réaction d'insertion avec le diazoéthane est beaucoup plus
difficile à eff8ctuer.
Reste à mettre en évidence ces hypothétiques composés hydroxylés.
Notons au préalable que la possibilité d'existence de tels produits n'est
pas utopique. La littératurc mentionne en effet de nombreux cas où l'action
de divers alcoolats5 conduit à des phénols. Par exemple. SHEIN et Coll.
(28)
ont montré que NaOCH
réagit sur le trifluorométhyl-4 chlorobenzèn8
3
pour donne~ outre le produit de substitution attendu. le trifluorométhyl-4
phénol. SHEIN signale également (29) la formation du nitro-4 phénol, lors-
qu'il traite dans l'alcool tertiobutyliqu8, 10 nitro-4 chlorobenzène, pë~r
la tertiobutylate de potassium. De même, BRAOSHAW (30) récupère, entre
autres produits, du naphtol en soumettant lB bromonarhtalène è l'action
du même tertiobutylate ds potassium, dans un mélange d'alcool terticbuty-
li que et de diméthylsulfoxyde (OMSO).

- 34 -
Si l'identification, par ces autours ,dus dérivés hydroxylés :30mble
certaine, ils n'établissent pAS, de façon sûre, leur génèse. Il semble pour-
tant admis que l'origine du phénomène soit liée è une instabilité du produit
rje;
substitution normal, initialement formé. Il s'ensui!:vrait un clivage de Lê.
liaison O-C entre l'oxygène et le carbonu : clivage facilité en présonce do
bases RD
Dans notre cas, cette possibilité est infirmée pôr l'8xpérience
suivante: lorsqu'on chauffe pendant cinq heures l'isopropyloxy-2 bonchrctré-
noate de méthyle avec de l'isopropylate du sodium dans l'Alcool correspon-
dant, on récupère cet ester inchangé. Ceci n'est évidemment pas une preuve
suffisante à cause de la méconnaissance du mécanisme réel de la réaction
de coupure. Dos essais supplémentaires de mise en évidence du groupe hydrc-
xy s'imposaient donc. Pour ce faire, deux possibilités s'offraient à nous
- La première consiste à réduire à l'état do carbures, le brut
réactionnel et à rechercher alors la présence d'un c.arburo hydroxylé. Un
'.
rapide examen de la complexité du problème, explique la raison de l'échec
de CEtte tentative. En effet, la réducti.on fournit au moins 6 produits
(3 alcools et 3 carbures), à cause de la difficulté habituelle dans cette
série de pousser lô réôction è son terme. Ajoutons à cola 18s faibles
rendements occasionnés par l'instabilit§ du mélange d'acides bruts.
Nous nous sommes alors tourné' vers un moyen plus élégant qui
combine l'emploi de la méthode de décomplexation (7 Jet d8 la chromato-
graphie en phase gazeuse. Le principe en 8st le suivant: Le brut réaction-
nel (après hydrolyse) est divisé en deux parties. L'une est décomplexoG.
puis traitée au diazométhano. L'autre est soumise directement à l'action
du diazométhane, puis décomplexée. On récupère dans chaque cas des esters
benzéniques identifiés par mesure des temps de rétention. L'analyse
chrcmatographique révèle dans les deux parties, l'existence d'un dérivé
méthoxylé et d'un composé isopropyloxylé, Or, par action do quantités com-
parables aux précédentes de CH N
sur l'acide sôlycilique, on n'observe
2 2
qu'un seul pic correspondant è l'hydroxy-2 benzoate de méthyle. De façon
non ambigUs. il découle de cette expérience témoin. que la présence d'ester
méthoxylé, a une origine autre que l'insertion d'un méthylène lors du
traitement de la réaction.

- 35 -
- Ions
OCH
libérés par saponification de l'ester
3
Les deux éventualités précédentes sont très peu probables comme
nous l'avons montré. Une autre hypothèse peut être avancée, elle consiste
è considérer que la substitution par OCH
est la conséquence de la saponi-
3
fication de l'ester, ~ui libère des ions
OCH .
3
Nous sommes effectivement dans les conditions d'une telle réaction,
Or, n~us avons vu précédemment que lors de l'attaque par -OCH<:~~~ ou pôr
OC H
4 g , le brut réactionnel est preque entièrement saponifié.
Le mécanisme de la saponification n'a ici que peu d'importance, mais
quelqu'il soit, le plus vraisemblab~ement 8AC2. il conduit globalement è la
formation d'ions méthoxy.
Une objection peut être faite : la faible concentration en ion
OCH
dans le milieu doit abaisser considérablement la vitesse d'attaque et
3
ainsi diminuer l'importance de la réaction parasi te. Pour y répondre .. il ost
nécessaire de discuter de la force des nucléophiles concernés. On sait QUO
pour lBS substitutions nucléophiles aliphatiques, la nucléophilis croit quand
l'atome porteur de la charge a un numéro atomique plus élevé dans un m~me co-
lonne de la classification périodique. De plus, la force nucléophile est di-
rectement liée à la force de la base (31). Il n'empêche que cette classifica-
tion souffre qU81qu8s exceptions: par exemple OH-, base plus forte que ArO-
est un plus pauvre nucléophile, En série aromatique. il n'est pas oossibls dB
construire une séquence de nucléophilie invariante; car des substrats diffé-
rents ou des conditions différentes conduisent à desorbr8S différents de
nucléophilie. Dans le cas qui nous intéresse, l'étude qualitative a mis en
- 'd
1,..,1
" t '
t , OCH -'-ne H
'"
OH-'\\. -OCH/CH 3
-or'-l
evl ence
8
~ aSSeffi,-_"n
SUlvan.,
3 / -"2 5 )
0/
....... CH
c'4!'g'
3
Ces données sont étudiées en observant les réactivités des diff6-
rents nucléophiles sur.le même substrat fluoré, Le tableau suivant résume
les principaux résultats obtenus dans ce domaine:
:
i
-
:
-
'0°'1
J
-
J
-
~~~:Od:i:~~Uf:~CHL.~_~::_+.O~3H7~_OC H
1
4 9
Ii
!. f~~8
)~~=...[.~haure:i5_~u:es~_~ oh_eur8~
_ . . _ _
. .0.i
; Co~pl~xe ayant 1 100 %
1
GO %
i
30 %
20 %
il
I.~eagl
. .
1
1
1
------- ._.,_._--_. --_._-~._------,--.-._-.:
Remarquons la place particulière occupée par l'ion méthylate. De
plus, si l'hypothèse développée ici est exacte, pour les deux derniers

- 36 -
nucléophiles. notre tableau reflète la vitesse de saponification plutôt que
la force des nucléophiles.
Un moyen simple de vérifier que la présence des composés méthoxylés
dans les produits de substitution est la conséquence de la saponification des
esters méthyliques. consiste è tenter la substitution sur les acides corres-
pondants. Or. par action de l'isopropylate de sodium sur l'acide orthcfluoro-
benchrotréniquG. on obtient également. après traitement habituel. le composé
o-méthoxylé. mais en quantité nettement moins importante qu'au d§part de l'or-
thofluorobenchrotrénoate de méthyle. Un
rapide examen du procédé de prép~ro­
tion des acides, montre que Ce résultat ne peut être concluônt. Ils sont sn
8+fet obtenus par saponification des esters méthyliques correspondant dans des'
conditions oa nous Avons plusieurs réactions concurrentes possibles. D'ail~
leurs. lors de nos premiers essais de soponification réalisés dans la potasse
méthanolique, on isclait uniquement l'acide o~méthoxybenchrotréniquG.
Nous avons limité cette réaction secondaire. après avoir constaté
que les ions OH
réagissaient sur le fluor beaucoup moins rapidement que
OCH • en opérant la saponification dans un milieu potasse-dioxanne. Les
3
mauvaises analyses obtenues donnent è penser que la formation d'impuretés
ne peut être totalement évitée. En effet. par traitement au diazométhane des
acides fluorés. ainsi préparés. on observe la présence de méthoxy benchrotré-
noate de méthyle. è côté des osters fluorés.
Ces réactions secondaires et les inconvénisnts qui en découlent.
nous ont obligé à réaliser nos réactions avec les esters. Ceci nous a dmené
à faire une constatation intéressante . .Il n'y a jamais de composé méthoxylé
lorsque l'ester de départ est autre quo méthylique.
Si par exemplo. on fait réagir. en milieu dilué. le m-fluorobon-
,
chrotrénoate d'éthyle. avec l'isopropylate de sodium. on obtient après traite-
ment convenable. le complexe isopropyloxylé normalement attendu. Notons AU
passage que ceci constitue une preuve supplémentaire de la pureté de nos sol-
vants. Pourtant. il y a encore ici saponification de l'ester éthylique. moins
rapide il est vrai que celle du dérivé méthylique. Notre résultats'expliquo
si l'on tient compte que la différence de nucléophilicité entre-OC H
st
3 7
UC H
' est amplement compensée par la dilution de ce dernier. Ceci amèn8
2 S
l'ion isopropylate à réagir plus rapidoment que l'ion éthylete. bien plus
modeste nucléophile que-OCH
. On peut cependant mettre en évidence de l'ester
3
éthoxylé. si l'on se place dans des conditions de véritables réactions con-

- 37 -
currentes. Pour cela, il suffit d'opérer en milieu suffisamment concentré.
A la lumière de ces résultats, il semble que l'origine des produits
méthoxylés isolés dans certains cas ne fasse plus de doute. Notre étude doit
permettre d8 réaliser à l'avenir des substitutions normales avec divGrs nu-
cléophiles, avec les meilleures chances de succès.

PARTIE
EXPERIMENTALE
ACTION DU l\\fETH.YLATE DE SODIUM SUR DIVERS DERIVES HALOGENO~BENCHROT!ŒNIQUES
L'action de CH 0Na sur les substrats réactants bonchrotréniqu8s
3
a été conduite suivant le même mode opératoire. que nous donnons ci-après.
Dans un ballon surmonté d'un réfrigérant ascendant et protégé de
l'humidité pôr un piège à CaC1 • sont introduits 50 ml de méthi:lnDl et 0.12 g'
2
de Na. A la solution do méthylate ainsi préparée. on ajoute 0.001 M d8 subs-
trat. Après l'ébullition pendant un temps t, on verse dans de l'sau acidulée.
on extrait à l'éther. lave plusieurs fois è l'eau et sèche sur MgS0 • L'éva-
4
pDration de l'éther conduit à X g de produit de substitution. Ce dernier est
purifié sur plaque de gel do silice (élunnt : éther-{rther de pétrole 1·-3)
(racristallisation : éther-éther de pétrolo). LB tableau VI rend compte des
résul téltS.
T A BLE A U VI
Action de CH30Na sur diveY'8 dêl'ivés halogéno·-berwhrotrêniques.
l
1
1
g
!
~
Produi t de
Produit
rTemps d8 ChAUf-
\\
X
Rdt %
F o~
L
1
départ
obtenu
fage (heures)
,
1
1
-,
BCT-F
RCT-QCH
8
0.15
67 ( 3)
3
86
--------------- -----------~~-~- --------------- --------- -------- ----------
BCT-Cl
BCT-OCH
16
0.17
70 (3 )
86
1
3
1
---------------1-·-----------·-- --------------- --------- -------- -------·----1
BCT~F (2)
BCT/OCH
,
'C0 CH (1)
~C02e(2)
1
1/4
0,29
99 (g)
106
H (1)
2
3
3
1
- - - - - - - - - - - - - - -
-------------- --------------- --------- -------- --------- !
/F(3)
~OCH (3)
j
1/2
1
0,28
98 (g )
BeT'-C0 CH ('1 )
BCT'-CO eH"l ( '1 )
58
2
3
2
'-
;
--------------- -------------- --------------- --------- -------- ----------1
/F(4)
t]CT/~CHt
1/4
1
[3CT'-C0 CH (1)
0,29
99 (9 )
103
2
'-L-0
/-1
( 1 )
3
2
3
1
--------------- ----_.---------- --------------- --------- -------- - -- - - -- - - - -1
B
..-C1l31
BCT/Cl (3)
20
0
'-CT'-NH C1 )
2
"NH.,[1J
'145
1
1
L
1
1
!
t
!
1
1
!

- 39 -
OBTENTION DES DERIVE/) AMINES
On place dans un ballon è trois tubulures refrodi dans un mélange
glace-sel, 0.500 g d'ester fluoré dissous dans 50 ml d'acétonitrile st on y
fait barboter un courantds CH NH
ou (CH3)3NH sous agitation. On lais8 re-
3
2
venir è la température ambiante, on verso dans l'eau et traite per Hel. A-
près extraction è l'éther, lavage ~ l'eau et évaporation du solvant, on rs-
cupère un produit cristallisé que l'on puri fie par chromatographiE) couchi:";
épaisse (éluant : éther-éther de pétrols 2-3) et recristallise dans un m6-
langf3 éther-éther de pétrole. Les résultats sont consignés (jans 18 tableau
VII.
T A BLE A U
VII
1
1
1
,
,
il
r
j
~j
1
1
EsLlr de
,A,gt-Jnt
Estl'3r
Rdt %
1
FOC
ANALYSE
1
départ
'.nucléo.
obtonu
,
_J
..--'
-
1
1
o-F
CH NH
98
115
Cal. % C 47,85
H 3,68
1
3
2
, o-NHCH3
Tr.
%
48,47
3,7D
1
- - - --- - _.-._-
._--------
"
--------~-
--------- _. - -- ---------------------------~.-
1
m-F
CH NH
m-NHCH
94
117
Tri
% E: 48.30
H 3,82
3
2
3
1
--"-_.- -- ---
--------- --------- ---------j---- ---------_ .. ------------------. l
1
o-F
(CH )2 NH
!
o-N(CH3~2
95
1 '1 '1
Cal. % C 49,53
H 4 .. HJ
i
3
Tl' .
%
49,72
4,2CJ
1
,
1
-1i
-'--~~~----l - _.-- -- --- --------- --------- - - --- ----------------------------- i,1
(CH~) 21\\IH m-N(CH )2
95
11 ':ï
Litt.
( 9 )
,j
3
!
1
RE'AC'l'ION DU FLUORO--2 BENCHROTRENOATE DE METHYLE AVEC LETHIOl1ETHYLATE7 DE
SODIUM
Une solution de 0.05 MIl de NaSCH
dans 50 ml d'Alcool anhy.ç1re
3
est portée à l'ébullition pendant 'une heure avec 0,5 g d'ester ort:w-fluGré,
Après le traitement habituel (action de HCl, extraction, lavage. séchage
et évaporation du solvant) et chromatographie sur plaque dB gel de silice
(éluant : éther-éther de pétrole 1-2), on recueille 0.14 g d'un produ~t
rouge orangé. LA recristallisation (éther-éther de pétrole) permet d'iso-
ler deux sortes de cristaux.

- 40 -
thiométhoxy-2 benchrotrénoate de méthyle
cristaux rouge-orangé
- thiométhoxy-2 benzoate de méthyle
cristaux blancs, F
SUBSTITUTION PAR -OC H
2 S
On prépare la solution d'éthylate de sodium à partir de 50 ml
d'alcool absolu et 0,24 g de sodium sous azote. Cette solution est chauffée
à reflux pendant 5 heures avec 0,29 g d'ester fluoré. Elle est ensuite versée
dans de l'eau acidulée. On extrait à l'éther, puis lave à l'eau et sèche.
L'action du diazométhane sur les extraits éthérés conduit à une solution jaune
qui devient rapidement verte (destruction du complexe), dans le cas de l'ester
ortho-fluoré, alors qu'avec l'ester méta, on obtient un mél,ange de deux pro-
duits que lIon sépare par chromatographie couche épaisse (éluant : éther-
éther de pétrole 1-4). Le produit qui migre en tête est l'ester de départ,
l'autre (0,19 g) l'éthoxY-3 benchrotrénoate de méthyle (Rdt = 60 %) cristaux
rouges, F = 75° (éther-éther de pétro18).
Analyse
Cal. %
Cal. %
C 49,38
H 3,82
49,59
3,88
SYNTHESE DES DERIVES CYANES
- Cyano-2 benchrotrénoate de méthyle
Oans un ballon, on introduit 1 g de KCN dissout dans 5 ml d'eau et
1 g a'ester ortho-fluoré en solution dans 1000 ml d'acétonitrile et on chauffe
à reflux pendant 5 heures. Après un traitement identique à celui utilisé ci-
dessus et séparation sur plaque de gel de silice (élution : éther-éther de
pétrole 1-4), on recueille 3 produits.
méthylbenchrotrène (Rdt
50 %). cristaux jaunes, F = 82°,
- ester ort~o-fluoré (Rdt = 43 %J, cristaux orangés, F = 86°,
- cyano-2 benchrotrénoate de méthyle (Rdt = 7 %J, cristaux rouges.
F = 112° déc.
Cal. %
C 48,50
H 2,37
Tr.
%
48,76
2,50

- 41
.-
- Cyan6-s benchrotrénoate d8 méthyle
Un mode opératoire identique au pr~8édent permet d'isoler au
départ de l'ester méta-fluoré.
- du mêthylbenchrotrèn8 (Rdt = 55 %J. cristaux jaunes. F = 62°.
- de l'ester méta-fluoré n'ayant pas réagi. cristaux rouges •
.
- du cyano-3 berlchrotrénoato de méthyle (f~dt
6 %J.
cristaux
Analyse
Cala %
C 4B,5ll
H 2,37
Tr.
%
4B,26
2,32
ACTION DE NaOCH(CH )2 SUR L'E8TER OFTHOFDUORE
3
- Dans l'alcool isopropylique non purifié
Dans un ballon, on place 70 ml d'alcool isopropyliqu~ (Flukal
et 0.52 g de Na et on porte à ébullition jusqu'à disparition du sodium.
Après refroidissement. on ajoute 1,5 g d'ester orhto-fluoré et on chauffe
à reflux pendant 5 heures. Un traitement analogue au précédent (hydrolyse,
extraction. séchage, évaporation du solvant) permet d'isoler 1 g de mélan-
ge d'acides, que l'on soumet B l'action du diazométhane. Une séparation
par chromatographie couche épaisse (éluant : éther-éther de pétroleJ con-
duit à
:
- 0,37 g de méthoxy-2 benchrotrénoate de méthyle (Rdt
25 %),
cristaux rouge-brangés. F = 106 0 ,
litt. 106° (9 ).
- O,4~ g d'isopropyloxy-2 benchrotrénoate de méthyle (Rdt
30 %1, cristauxi orangés, F = 66° (éther-éther' de pétrole),
0.52 g d'ester ortho-fluoré n'ayant pas réagi.
- Oans l'alcool isopropyliqu8 purifié
Un mode opératoire identiqu8 au précédent, mais en utilisant de
t
l'alcool isopropyliqu8 (Fluka)
purifié . conduit à
- 0.35 g dB méthoxY-2 bBnchrotrénoate de méthyle.
k
l.'alcool a été purifié comme suit: 500 ml d'alcool isopropyli-
que sont chauffés à reflux avec 2 g de Na. p8ndant 6 heures, puis distil-
lés sur une colonne à 15 plateaux.

- 42 -
- D,51 g d'j.sooropyloxy-2 lJerlchrotrénoate de méthyle,
0,49 g d'ester ortho-fluoré n'ayant pas réagi.
RECHERCHE D'UN DERIVE HYDROXYLE
- Action du diazométhône sur l'hydroxy-Z benchrotrénoate de méthyle
Oans un ballon. on place 5,4 g de AIC1
finement pulverisé et on
3
ajoute 0,5 g d'ester ortho méthoxy en solution dans 30 ml de C5 , on chauffe
2
è reflux pend~nt 30 minutes. Après hydrolyse et extraction è l'éther, on
lave è la soude diluée. On régénère ensuite de la phase aqueuse. le dérivé
hydroxyle en traitant par HCl. On extrait à l'éther, on sèche sur MgS0
et
4
on soumet è l'action du diazométhane. Une chromatographie couche mince in-
dique la présence du méthoxy-2 benchrotrénoate de méthyle.
- Réduction du mélange d'acides
1 g de mélange d'acides obtenu au cours des rr1anipulations précé-
dentes. sont traités par un mélange de LiAlH
et AIC1
(respectivement
4
3
0,72 g et 2,65 g) dans 30 ml d'éther anhydre. On agite pendant une heure.
On hydrolyse avec dG l'eau légèrement acidulée et on extrait à l'éther.
Après séchage sur MgS0
et évaporation du solvant, on récupère 0,15 g de
4
brut. Une chromatographie couche mince révèle l'existence de 6 produits que
nous n'avons pas pu identifier.
- Oécomplexation et identification par C.P.V.
Une solution de 0,5 g de mélangB d'acides dans 100 ml d'éther,
83t divisée en 2 parts A et B. La part A est traitée au diôzométhan9. puis
abandonnée à la lumière. La part B est soumise è l'action de la lumière.
puis à l'action du diazométhBne. A et B sont ensuite injectés sur una colon-
ne Apiezon (L), 5 minutes ~ 122°. On obtisnt 2 chromatogrammes présentant
chacun 3 pics. Ces pics correspondent aux esters ortho-fluoré, ortho-métho-
xylé et ortho-isopropyloxylé, d'après les temps de rétention.
R
9 mn 40 s
39 mn 40 s ; toc H
42 mn.
3 7

-- 43 -
:1CTION DE NaOCH(C'H )2 SUR LES ESTERS ET L I ACIDE ME'TAFLUORES EN PRESENCE
3
DE SOLVANT NON PURIPT6'
On opère dans les mêmes conditions que pour l'ester
orthu-fluciré
et on récupère :
- 0,82 g d'ester méta-fluoré non réagi,
0,18 g de méthoxy-3 benchrotrénoate de méthyle (Rdt
B %),
cristaux rouges, F
S5°, litt. 58° (9).
-- Fluoro-3 benchrotrénoate d' éthyle
On réalise la réaction de substitution dans les mêmes conditions.
Après traitement habituel, le mélange acide est traité au diazométhane et
décomplexé. La résidu est ensuite s6par8 et identifié par chromatographie
phase gazeuse
[colonne carbowax (20 ['1) 5'
- température 150°). On obtient un
chromatogramme présentant trois pics qui correspondent aux esters méta-fluo-
ré , (t
= 2 mn52J, méta-éthoxylé, (t
= 16 mn 48) et iT.6ta-isopI"epylcxylé
R
R
(t
= 1 B mn).
R
- Acide méta-fluoré
1,2 g d'acide méta-fluoré sont soumis ~ l'action de NaoCH(CH )2
3
suivant le m5me mode opératoire que précédemment. Après traitement habituel,
action du di.azorrBthane et chromatographie sur plaque de gel de silice
(éluant : éther-éther de pétrole 1-4). On isole:
- 0,6 g d'ester méta-fluoré,
0,08 g de méthoxy-3 benchrotrénoate de méthyle, F
58°.
ACTION DU BUTYLATE DE SODIUM SUR L' ESTER ORTHO-PLUORE
Oans un ballon, on r]acB 50 ml d8 butanol et 0,24 g de sodium et
on porte è ébullition jusqu'~ disparition complète du sDdium. On laisse re-
froidir et on ajoute 0,29 g d'ester ortho-fluoré. Après ébullition pendant
deux heures, on verse dans de l'eau acidulée, on extrait à l'éther" lave
plusieurs fois à l'eau, sèche sur MgSO, et évapore. Le produit obtenu est
cf
traité au diazométhanB et séparé par chromatographie couche épaisse (éluant

- 44 -
éther-éther de pétrole 1-4). On recueille
:
- 0,14 g d'ester ortho-"Fluoré non réagi,
- 0.09 g de méthoxy-2 benchrutrénoate de
méthyle, cristaux
rouge orangé. F= 106", litt. 106 0
(g),

- 45 -
C Jr il P I cr R E
III
ETUDE EN SERIE OPTIQUEMElVT ACTIVE
Les dérivés ortho et méta-disubstitu8s
por deux groupements dif-
férents sont dédoublables en inverses optiques, Ils font en effet partie du
groupe de symétrie pontuellG C ,
1
A
1
@~8
1
E-.<Q>
1
.
.
(r(e 0)3
C;- (e 0)3
La conséquence de la structure tridimensionnelle de ces molécules.
liée à la possibilité de substitution nucléophile dans cette série. a permis
à JAOUEN de proposer une voie d'accès à la détermination des configurations
.relatives et absolues des complexes benchrotréniques (23). Les résultats ob-
tenus sont résumés dans le schéma
ci-dessous"
OCH3
1
!
<8>-CO~H
.
t..
CH]
1
CHJL;
CdCO)-j
@-eOCH]
: E - - - '
1
1
Cr (C 0)3

- 46 -
Toutefois, l'étude précédente n'est que fragmentaire et le nombre
de cas étudiés est très restreint. Elle mérite une vérification et une ex-
tension dans la mesure oQ elle apporte das faits nouveaux dans le problème
qui nous intéresse. Une première remarque int~rGssante concerne l'existence
d'une racémj.sat.ion partielle en sériEJ ortho alors qU'~3118 n'a pas liEJU Gn
série méta. En outre. 10 taux de racérnisaU.on semble dépendre de la force
du nucléophile. Enfin, on n'observEJ jan~is d'isomère de position para.
L'isomérie optique donne donc une dimension nouvelle à not.re étude
gr§c8 è la possibilité offerte de corroborer nos résultats cinétiques.
DEDOUBLEMENT
Parallèlement à nos essais de détermination des conditions optima
de substitution nucléophile consignées dans le chepitre précédent. nous avons
dédoublé un certain nombre d'acides benchrotrênoIques. Ces composés optique-
ment actifs devraient servir dG modèles ~ un prolongement des résultats de
JAOUEf\\J.
D'après les données da la Ijttérature. los seuls dérivés benchrotré-
niques
qui ont été dédDublés avec succès sont 18s acides. La méthode utili-
séo consiste è effoctuer des ~acristallisatjons fractionnées des sels diasté-
réoisomèrcs obtenus par acti~n de bases ôlcaloIdes convenablement choisies
sur los acides racémiques. L'accès aux acides actifs utiles è notre étude a
également été réalisé
selon catte techniq~8. Les agents de dédoublement q~i
porm8ttant l'obtention dos acides ds grande pureté optiquo avoc efficacité,
ont été déterminés d'après le procédé préccnisé par JAOUEN (B).
La détermination exacte de l~ pureté optique n'est d'ailleurs pas
toujours une t~che aisés. Plusieurs techniques ont été récemment décrites
(32) (33) (34)
pCL;r en permettre IF: cDntrôlo. Faute d'avoir pu les utiliser,
nous nous sommes contentés de critères empiriques de pureté optique jusque-lè
admis. Ils sont au nombre de deux; un produit est considéré comme optique-
ment pur
- s'il peut ~tr8 ralié chimiquement è un composé optiqu8ment pur
par uns suite de réactions n'affectant pas la chiralité des asymétries con-
cernées,
- si l'angle de déviation du sel diastéréoisomèrs, reste constant
après plusieurs recristallisations.

- 47 -
Ce second critère 8st particulièrement sujet è caution st souffre
de nombreuses exceptions. ne serait-ce que toutes les fois 00 une syncristal-
lisation des deux formes S2 produit.
Les acides figurant dans 18 tableau ont été dédoublés d'après 12
protocole suivant: l'acide est trAité par une quantité stoechionétrique de
base dans un minimum d'acétonitrils l 18 sel obtenu est recristallisé plu-
sieurs fois dans le même solvant jusqu'è ce que le pouvoir rotatoire du sel
reste constant. L'acide actif est ensuite libéré de son sel par action de
Hel dilué.
T A BLE A lJ
')5
(a);
des acides benchrotrénoiques substitués.
1
1
X
o-F
m-F
r o-OC H
1 m'-'O[2HS
o'-rJC H
m-N (CH ) 2
2
!
S
3 7
3
- - - - - - - - - " -
- - - - - - - - -
- " - - - - - - , - -
- - -- - - -'-- - - - - - -- - -- •______ 0___- ---------
Agent de
cincho-
quinine
quinine
qui nins
brucin8
quinine
dédouble-
n:1.n8
I
ment
\\1
- - - - - - - - - -
--------- -----_._--
- - - - - - - - -
- - - - - - - - - -
---_._----.-
----~-----
,
( )25
- 71"
- rH o
- 161 0
+
148 0
+
16B o
.-
105 0
a 0
\\;
!
1
i
1
1
RESULTATS
L'étude sn série racémique a révBlé que certains agents nucléophiles
conduisent à des résultats inattendus.
limitant ainsi la portée des rensei-
gnements que l'on pouvait attendre de l'étude en série active. D'autres in-
convénients majeurs restreignent la possibilité d'emploi De molécules chira-
les. On se heurta en effet ~ deux difficultés synthétiques. La première
concerne l'obtention d'acides .fluorobenchrotrénoIques optiquement actifs; on
ost limité ~ la Fais par le faible rendcm8nt de la condensation (20 % environ)
et la marche défectueuse du dédoublement. Ajoutons ~ cela. le fait que certains
composés benchrotréniqu8s ne peuvent être préparés qu'ôvec de faibles rende-
ments (dérivés cyanés) et que l'accessibilité à certains autres est entravée
par la difficulté de préparation de lours isologues benzéniques (cas des

- 48 -
acides N méthylamino et N.N diméthylaminobenzofques). C8 dernier fait rend
imp6ssiblo l~obtention de molécules modèles optiquement pures, indispensa-
bles à l'extension de cette étude.
Toutefois, soule l'action de CH 0Na, présente un intérêt immédiat
3
dans le cadre do notre travail. Les résultats qualitatifs obtenus en série
active peuvant 6tre confrontés avec les données cinétiques. Encore est-il
nécessaire de préciser en série orthD~ubstituéG, l'influence de la tempéra-
ture et du milieu réactionnel sur le taux de racémisation. En effet, si le
rendement opt~que semble être le reflet de la force du nucléophile, la géné-
ralisation de ce phénomène peut être sujette à caution car il n'est pas ex-
clu que la racémisation soit fonction dos conditions expérimentales qui sont
différentes d'un nucléophi18 à l'autre.
Nous avons vérifié en collaboration avec JAOUEN que l'acide fluoro-
2 benchrotrénoïqu8 dextrogyre (a)~5 = + 71°, traité par le méthylate de so-
dium à 25° C donne l'acide, qui par action du diazométhano, conduit ~ l'ester
correspondant (a)~5 = - 28° (pureté optique ~ 52 %). La même réaction effec-
tuée à 5° C donne un résultat identique,
(a)~5 ester = - 28,5° C. Si l'on
réalise la substitution à l'ébullition du méthanol, 10 pouvoir rotatoire de
l'ester isolé ost de (a)25 = - 19°. La racémisation plus importante observée
.
0
dans ce dernier cas, pouvait être imputable aux conditions opératoires. On
sait en effet qu'il ost possiblo dG racémisar partiellement la tétralone du
farrocène par chauffage dans le nitrométhanc en présence d'AIC1
(35). Tou-
3
tefois, en série du benchrotrène, de tels essais se sont toujours soldés
par des échecs (36)'
Nous avons néanmoins vérifié que 18 chauffage de l'ester dans 185
conditions de la réaction, ne se traduit que rBr dG faibles taux de rôcémisa-
tian et ne saurait rendre compte entièrement du résultat précédent. Enfin,
si l'action de O~30Na est effectuée en suspension dans l'hexane à 25° C, on
.
.25
recueille un estor de pOUVOlr rotatoire raJO
20°.
lIon résulte que la racémisation est plutôt liée au mécanisme de
la réaction de substitution que nous étudierons en détail dans la partie
II.

- 49 -
PARTIE
EXPERIMENTALE
DEDOUBLEMENT DES ACIDES
Tous 18s pouvoirs rotatoires sont pris dans le chloroforme, avec
une cellule dG 0.5 dm. L8s mesures sont effectuées è l'aide d'un Quick
Polarimeter Roussel JOU!\\N ..
ACIDE PLUORO--2 BENCHROTRENOIQUE~
On traite 7,7 g d'acide pat 8,2 g dB quinidine dans 400 ml d'acé-
toni trile
il S8 forme un sel que l'on rocristallise 6 fois dans ce même
solvant, La destruct:i.on de ce sel par l' acidG chlorhydrique dilué conduit
à 0,6 g d'acid~) dextrogyre (C/,)25 '= + 71° (e"' '1,01).
o
Des saux-mères de ce premier dédoublement. on récupère 2.1 g d'aci-
25
de (c/')D
'=
-
50~ (c '= 1.02) que l'on soumet ~ l'action de 2,4 g de quinine
dans 900 ml d'scétonitrile. Le sel obtenu est recristallisé 3 fois
: il li-
bère un acide lévo~yr8 (C/,)~5
- 71°
(c = 1.00) .
..
ACIDE PLUORO-·3 BENCHROTRENOIQUE
8,2 g de quinine sont dissous è chaud dans 1 500 ml d'acétonitrile,
on y ajoute 7,7 g d'acide racémique. Après quelques heures, il y a formaticn
de 8.8 g d'un précipité jaune (C/,)~5 '= - 85 (c = 0,9). On procède ensuite à
5 recristallisations dont les détails sont rassemblés dans le tableau sui-
vant
:

- sc -

L'acide actif est libéré de·son scl par HCl dilué. On isole 0,9 g
"5
d'acide lévogyre (cd~
::
- 94°
;
(cd
:: - 104 0
;
(cd
:: - 137 0
(c :: 0,73)
578
546
ACIDE ETHOXY-2 BENCHROTRENOIQUE
A partir d'une solution réalisée avec 9,1 g d'acide et 9,7 g de
quinine dans 400 ml d'acétonitrile. et abandonnée pendant 24 heures è l'abri
de la lumière. on isole 16,6 g de sel jaune (a)~5 = - 65° (c :: 1,01). Le
tableau résume la suite des opérations.
Recristallisetion
~ 1 4
nO
1
2
1
-----~-----I-------------i
g. de sel
4,8
3,5
2
0,9
1
----------- -------------~,
(a) ~5 s81
On récupère 0,41 g d'acide lévogyre P0r destruction du sel par HCl
dl'lue' (0.)205 -
'1~'1°
( )
1700
-
-
u
;
a 576 = -
(a)S46
u
;
=
-
252 0
Cc:: 1,03).
ACIDE ETHOXY-';5 BENCHROTRE'NOIQUE
3,5 g d'acide et 3,6 g de cinchonidine sont dissous dans 200 ml
d'acétonitrile. Après 36 heures, on recueille 3,2 g de précipité jaune
(a)~5
qui est recristallisé dans 150 ml du même'solvant. On résolte
2,5 g de sel (aJ~5
. Une troisième rBcristallisation permet d'obt~nir
1,7 g d8 sel
(0.)25
et une quatrième libère O,B g de sel. On détruit
o
"
.
J
t
(rv)2 5
14 O(
1
0)
le sel avec HCl dilué. On recupere un aClde [ex rogyre
'-"
=
+
8
c::
,0 '".
0

- 51 -
ACIDE ISOPROPYLOXY-2 BENCHROTRENOIQUE
On met à réagir 7,2 g d'acide avec 7,4 g de brucine dans 200 ml
.
25
d'acétonitrile. On obtient après 48 heures. un sel jaune (a)O
~ + 58°
(c ~ 1,01) sur lequel Dn effectuB une séria de recristallisationsqu8 l'on
résume dans le tableau
Recristallisation
1
2
3
4
1
nO
-g:_~:_::~---------I----~:~---- 5,7
2,8
'1 ,3
l'
1 (aJ~5 sel
67"
Le sel libère un acide dextrogyre CO,48 gl
~
+
'16Bo
; (Cl)~5. = + 1B3° ; (cd
= 245°
(c =
1,01).
578
ACIDE N.N DIMETHYLAMINO-3 BENCHROTRENOIQUE
Le sel est préparé selon le mode opératoire habituel. au départ ds
8,1 g d'acide et 8,7 g de quinine dans 250 ml d'acétonitrile. Après 5 recris-
tallisations dans ce solvant, on obtient 1,5 g d'acide lévogyre.
(0.)2 5 = -
'105°
, ( a l
=
-
121°
( )

0
.
' 57 B
;
Cl 546
= - 1 e ,
SUBSTITUTION EN SERIE ACTIVE
ACTION DU METHYLATE DE SODIUM SUR L FACIDE ORTHO-PLUORE'
- Dans le méthanol à 54° C
Dans un ballon. on place 40 ml dG méthanol anhydre et 0.24 g de
sodium. Or. y ajoute 0.200
d'
"d
'h
f '
' ( 25 = + 71°)
0
t
g
ael e ort 0- ~uor8
Œ
' .
n por.8
D
à l'ébullition pendant 30 minutes puis on verse dans de l'eau acidulée, on
axtrai t à l'éther, sèche sur f1gS0
et tra:!.te
4
dU
diazométhane. Lè séparation
sur plaque dB gel de silice (éluant : éther-éthar de pétrole 1-4) conduit ~
0,120 g de méthoxy-2 benchrotrénoate de méthyle. Cristaux rouge-orangé.
2
°
25
°
(
)
("') 0 5
54°
(8 ) (
)
F~106.(a)D
=-19
c=1,01,.litt.......
9 .

.. 52 -
- dans le méthanol è 25° C
On opère da la môme façon qu" ci -dessùs, mais le mi lieu réôr:::tion-
nel est abandonné pendent 6 hsures è 25° C. Un traitement analogue au précé-"
dent permet d'isoler 0,09 g da méthoxy-2 bcnchrotrénoate de méthyle,
(a)~5
- 28° (c = 0,9).
- dans 10 méthanol è 5° C
Oans les mêmes candit ions, mais en plaçant le ballon dans de l'eau
è 5° C, on récupère 0,11 g de méthoxY-2 benchrotrénoate de
méthyle,
(a)~5
- 28,5° (e = 1,0).
- dans l'hexane è 25° C
On met en suspension dans 30 ml d'hoxane, 0,100 g d'acide ortho-
fluoré r ,25 = + 71° et 0,200 g de CH 0Na. On laisse agiter une nuit. Après
·C).·O
3
traitement habituel, action du diazométhélnn 8t sépéJration sur plaque de gel
de silice (§luant
: éther-I"ither de pétrole), on isole 0,02 g de méthoxy··2
benchrotrénoate de méthyle ()25
- 20°.
a 0

DEUXIEME
PARTIE
ETUDE CINETIQUE

- 54 -
ETUDE CINETIQUE
IrHRODUCTION
La seule 'étude cinétique relative à la substitution nucléophilo dEi
dérives benchrotréniques halogénés a été réalisée par BROWN (22).
Cat auteur rend compte de l'action du méthylate de sodium sur le
fluorobenchrotrèno et 18 chlorobenchrotrène dans le méthanol. Da~1 cette réac-
tion de"déplacemont nucléophils", on peut 58 trouver confronté soit avec un
processus réactionnel original ; soit avec un mécanisme classique qui entrDra
alors dans l'un des echémas suivants
--
- un mécanisme SN , substitution nucléophile moléculaire en deux
1
étapes: ionisation de la liaison C-X puis combinaison rapide de l'ion carbonium
ainsi formé et de
OCH . La première étape se faisant lentement ,règle la vi--
3
tosse de la réaction.
- un mécanisme SN , substitution nucléophile bimoléculaire. en une
2
seule étape par un intermédiaire du type
Oans la série benzénique, ce mécanisme est couramment appelé
mécanisme d'~dditijn-éliminaticn.
- un hybride de deux mécanismes précédents, dans lequel on peut
partager théoriquement la constante expérimentale en "partie SN " et en
1
"partie SN...,". En utilisant la relation
i:.
on peut ainsi déterminer un certain pourcentage SN
et un autre SN . La
1
2
dichotomie entre CBUX mécanismos différents, simultanés et concurrentiels
est en réalité trop caricaturale. Il s'agirait plutôt de cas limités dont

on se rapprocha plus ou moins suivant le substrat et les conditions expéri-
ment alGs.
- un mécanisme banzyne
x Cl
- NHl
+ Cl
- - ' - - 7
L'agent nucléophile ne sa fixera ~as seulement è la place de
l'halogène pr6curseur, mais également sur les carbones vicinaux. On admot
dé1nS un tel mécanisme que l'on passe par un intermédiairE, hautement r6ac-
tif qui se pr6sente avec une triple liaison.
Cependant, par analogie avec los cinétiques des nitrohalogéno-
benzènes, BROWN S8 place particulièrement dans les conditions expérimenta-
les de l'étude d'un mécë:lnismG SN , La justification peut en être trouvée
2
dans 18 fait qu'il a été montré par analyse, à la fois dos pKa d'acides
et des vagues polarographiqu8s, que l'offet dG CrCCO)3 est comparable à
celui d'un groupement N0 , situé en para du substituant concerné. Il pa-
2
raissait dès lors intéressant de comparer les constantes de vitesse des
réactions de substitution
nucléophil8
réalisées dans des conditions iden-
tiques sur le para-nitrochloro Cou fluora) benzène et sur le chloro Cou
fluoro) benchrotrène, C'était notamment le but de l'étude cinétique·de
BROWN.
Les valeurs des constantes do vitesse observées, imposent deux
conclusions: d'une part, le greffGn CrCCO)3 a un effet attracteur légère-
ment plus important qu'un groupemont N0
; d'autre part. la substitution
2
se fait suivant un mécanisme SN , Un argument supplémentaire amène à ocar-
2
ter le mécanisme b8nzyno : en faisant réagir le méthylôte de sodium sur 18
fluoro-4 méthylbenchrotrène ; 18 produit dG substitution obtenu est unique,
il s'agit exclusivement du m6thoxy-4 méthylbenchrotrène. NotrG étude qua-
litative a déjà confirmé ce résultat.
Si la substitution nucléophile en série benchrotrénique suit un
processus réactionnel du type SN , comme conséquence atéréochimique immé-
2

- 56 -
diata, il s'ensuit que la chiralité métallocénique des substrats aurait du
ne pas être affectée lors de la substitution et la corrélation de configu-
ration déjà signalee, pourrait être ainsi établie sans ambiguité.
Pourtant l'action dG CH 0
sur le fluoro-2 benchrotrénoatG de
3
méthyle optiquement pur, conduit au môthoxy-2 benchrotrénoate do mothylc,
racomisé à 50 %, alors qu'on n'observe pas de racémisation avec le fluoro-3
benchrotrénoate de méthyle. Il nous Q semblé dès lors nécessaire d'étudier
plus en détail,le mécanisme de substitution
pour essayer de rendre compte
de èette racémisation, Le choix des substrats pouvait se porter sur des
déri vés du type
R
<trx X F, Cl
Cr
/1""
oc
c co
o
qui peuvent exister sous deux formes énantiomères, nous permettant ainsi.
de mettre à profit l'isomérie optique pour cerner plus précisément le mé-
\\ canisme,
Cependant, pour des raisons à la fois de facilité d'accès aux
matières premières et de méthode de dosage, notre étude a été limitée aux
esters fluorés.
Dans un premier paragraphe, nous exposerons la méthode de dosage
et les résultats cinétiques obtenus,
Le second sera consacré à un essai d'interprétation de ces résul-
tats.
RESULTATS
CONDITIONS OPERA'EOIRES - CALCUL DES CONSTANTES DE VITESSE
L'étude cinétique de la substitution de l'halogène des ortho, méta
et para-fluorobenchrotrénoates de méthyle par
OCH
a été réalisée dans le
3
méthanol anhydre.

-. 57 ..
Dans ces conditions, nous avons montré, dans la première partie,
que la réaction pouvait s'accompagner d'une saponification de la fonction
..
ester; cette coupure étant toutefois moins.rapide que le déplacement du
fluor par
OCH , Afin d'éviter ce phénomène par~sit8_ nous avons utilisé
3
-2
-2
de
faibles concentrations de réactifs (10
Milou 0,5 10
Mil), Diffé-
rents contrâles des produits de réaction indiquent que la proportion d'aci-
de méthoxylé ou fluoré dans l'ester méthoxylé est alors nulle ou inappré-
ciable, Dans le but de supprimer au maximum, toute interférence entre les
deux réactions, nous avons d'ailleurs limité les dosages à des taux de
transformation inférieurs à 75 %.
Le choix des concentrations a été également imposé par les limi-
tes de sensibilité
de notre méthode de dosage. Cette méthode consiste à
doser, en fonction du temps, les ions fluorures libérés au cours de la
substitution. Le dosage est réalisé grâce à une mesure potentiométrique
dont le principe et les détails techniques d'utilisation sont exposés dans
la partie expérimentale. Les valeurs ainsi obtenues sont reportées dans
les tableaux 1, II, III et IV. Les valeurs des constantes de vitesse ont
été calculées dans l'hypothèse d'un mécanisme monomoléculaire et d'un mé-
canisme bimoléculaire, à l'aide des formules:
2,303
a
k
log, - -
1
.....
a-x
x
2,303
aCb-x)
k
et k
log,
2
2
aCa-x)t
Cb-alt
bCa-x)
k
et k
étant respectivement les valeurs des constantes du pre-
1
2
mier ordre et du second ordre ; a et b sont les concentrations initiales
respectives de l'ester et du méthylate de sodium et x celle des ions F-
libérés au temps t.
Les résultats consignés dans les tableaux 1, II, III, IV montrent
que l'hypothèse d'un mécanisme bimoléculaire est la plus plausible. Les va-
leurs de k
sont très cohérentes et l'écart moyen est de l'ordre d9 5 %.
2
Par contre, les valeurs de k
sont plus dispersées et décroissent lorsque
1
t augmente. Ce résultat est compatible avec un mécanisme SN .
2

T A BLE A U
l
Ester méthylique de Z. pacide :fluoY'o--2 benchrotrénoique
1 T = 0°6
10- 3
-3
1
a = 5
Mil
b = 8,98 10
Mill
T = 5°5
10 -2
a = b =
Mil
Temps
3
2
1~
temps
3
x 10
4
j
4
2
k
10
K 10
x 10
k
.10
k
10
mn
1 ,
2
1
mn'
1 .
2
----------- ---------- _._-------- -_·-·-------1 ---------- ---------- ---------- -----------
7
0,43
2,14
2,44
7
1,92
5,06
5,65
15
0,985
2,44
2,88
11
2,70
4,76
5,60
22
1,20
2,08
2,49
15
3,35.
4,53
5,60
30
1,55
2,06
2,53
21
4,20
4,32
5,74
37
1 ,69
1,86
2,31
30
5,00
3,85
5,55
45
2,00
1,a9
2,41
40
5,72
3,54
5,57
52
2,53
2,22
2,95
45
6,00
3,39
5,55
54
6,47
3,21
5,66
62
6,80
3,06
5,74
,
1
1
-2
-1
-,]
,
-1
- '1
2 ,51 . 10
mo l e s e c
5,63.10- 2 mole
sec
T A BLE A U
II
4_~a-=-b-=-1-0__,--2-M/-I--___v'---~
2
a = b = 10-
Mil
_T_=_1_0_0
T '" 20° 2
~Ij-
ïemps
x 103
k
104
k
Temps
mn
1
2
m
6
2,12
6,62
7,47
2
1,80
1 ,135
1,83
9
2,86
6,23
7,42
~
..J
2,45
1,56
1,80
12
3,45
5,88
7,31
5
3,32
1,34
1 ,65
15
3,97
5,62
7,31
6
3,80
1,32
1,70
'113
4,43
5,42
7.36
8
4,70
1,32
1,85
21
4,82
5,22
7,38
10
5,10
1,19
1; 73
24
5,15
5,02
7,37
12
5,50
1,10
1,70
~7
<'1
5,45
4,86
7,39
30
5,70
4,69
7,36
1
-2
-1
-1
k m
7,37.10
mole
sec
-2
-·1
-']
2
k m
1,75.10
mole
sec
2

T A BLE A U II
Ester méthylique de l'acide fiuoY'o-3 benchrotl'énofque
3
1
'Tl
-- 12°3
a
8.10-
10-2
==
b ==
Mil
T == 20°2
a == b ==
Mil
Temps
3
3
3
Temps
3
4
2
x 10
mn
Ki 10
k
10
x 10
10
2
Ki 10
k
,
mn
2
---------- ---------- ---------- ----------
--------- ---------- ---------- "._---------
10
0,36
7.66
9,81
3
0,39
2,23
2,25
20
0,68
7,41
9,67
6
0,75
L ,13
2,25
30
O,9B
7,28
9,69
9
1,05
2,05
2,17
'm
1,29
7,31
9,76
15
1,55
1,86
2,04
50
1,50
6,93
9,61
23
2,30
1,89
2,16
60
1,73
6,77
9,57
30
2,85
1 ,86
2,21
70
1,96
6,6B
9,65
45
3,70
1 ,71
2,17
;")r-1
Ut....
2,18
6,62
9,75
52
4,00
1,63
2,13
1
\\
-3
-1
-1
-2
-1
-1
9,68.10
mole
sec
2,19.10
mole
sec
,
!
T
=
1
25°.1
a == b -- 10- 2 Mil
T == 30°2
a == b
10-2
==
Mil
~
iomps
3
4
2
Temps
3
4
2
x 10
10
10
x 10
10
'10
Ki
K
mn
2
Ki
mn
~'2
. ----------
---------- ---------- ----------
--------- ---------- ---------- -----------
5
0,94
3,30
3,46
9
2,17
4,36
5,13
10
1,72
3,15
3,46
12
2,70
4,27
5,14
15
2,37
3,01
3,45
15
3,15
4,26
5,11
20
2,92
2,B7
3,43
18
3,55
4,13
5,10
?-5
3,40
2 .. 77
3,43
21
3,92
3,95
5,12
JO
3,83
2,68
3,45
24
4,25
3,84
5,13
35
4,18
2,58
3,40
27
4,53
3,72
5,11
40
4,50
2,49
3,40
30
4,50
3,63
5, "13
45
4,80
2,42
3,42
1
-2
-1
-1
-2
-1
-1
3,43.10
mole
sec
5 , 12 .10
ma l e s e c

TABLEAU
III
Ester méthylique de l'acide flU01'O-4 benchY.'otY'RnoiquG
,
1
i
10 -3 r1/1
10-2
1
10- 3
1
T = 0 0 6
a = 5
tJ =
Mil
1
T = '15 0 r:
a = b = 5
Mil
1
1
1 -
.,
ï2rnps
3
4
2
Temps
3
4
/
x "'0
l'
k , 10
k
10
x 10
k
,10
'\\[r
mn
1
2
1<-2
mn
1
1
" - - - - - - - - - - -
-- -- - - -
- - - - - -
_.
-~.
.- - - ~-
---------- ----------- ---------- ---------- --------- -- - 1
1
7
0,64
1 ,57
1 ,59
5
0,44
3,05
6,43
1
15
1,24
1.47
1,50
10
0.80
2,90
6,35
'""n
LI:'
1,74
1,45
1 ,51
15
1 ,11
2,79
6,34
30
2,32
'1,47
1,56
20
1,39
2.71
6; 4',
37
2,84
'1> 51
1,63
25
1 ,63
2,63
0,,45
4!3
3AO
'1,50
1,66
30
1,84
2,55
6,47
c' .,
.JL
3,66
'1,46
1,62
35
2,02
2,46
6,46
GO
4,20
1 ,5')
1,.72
4i]
2,18
2,38
5,49
1
1
45
2,34
2,34
6,52
1
i
i
1
1
1
!
1
1
i
,
-2
--1
-1
-2
-1
-'\\
1,58.10
mole
sec
6,43.10
mole
sec
-C<
a = b
a == b
5 10 ,- r'l/l
Temps
3
4
2
Temps
3
4
x 10
k.
10
k
10
x 10
k
10
2
1
1"2 10
/lin
1
mn
- - ... _-------
---------
-----_._-_.-
-------_._- -._--------
----_.-----
---_. -----.- ..
----_._--~---
4
0,53
4,64
9,67
:3
0,68
8,10
1 ,75
,s
0,94
3,85
9,55
4
0,87
7,94
1 ,75
12
1,29
4,14
9,66
6
1 .. 21
7,68
1,17
16
1,58
3,95
9,62
7
1 ,36
7,57
"\\ ,7B
20
1,84
1
3,82
9,70
9
1,62
7,25
1,78
24
2,05
3,6G
.9,65
Il
10
1 ,74
7,13
1 ,78
2EJ
2,25
3 c::"
9,74
1
12
1,95
6,91
1 , 79
,:JO
3~
2,42
3, ,15
2,1 f3
6,73
1 ,61
9.77
Il
14
36
2,56
3,32
9,71
18
2,48
6,34
1,82
!
~
-2
-1
-1
-1
-1
- '1
k m
9,65.10
mole
sec
k m = 1,78.10
2
mole
sec
2

- 61
-
CAS PARTICULIER DE L f ESTER ORTHO-FLUORE
Touts'P::>l.s, l'existence d'une racémisat ion partielle pour le déri vé
ortho-substitué nous a incité à déterminer l'ordre de la réaction dans
ce cas particulier de façon non ambigUe. Pour cela. nous avons utilisé deux
autres procédés; la méthode d'isolement d'OSWALD et la méthode des temps de
réaction partielle.
L'expression générale de la vitesse. donnée par
v = Ha-x) cx(b_x)8
devient pour des cDncentrations b, très supérieures à celles de x
v = k'b8 (a-x)CX
En opérant à 0°3, l'analyse cinétique d'une réaction réalisée avec
3
2
des ::;oncentrations initiales de 5.10-
['1/1 d'ester fluoré et 6.02.10-
[VI se
-3
-1
méthylate de sodium. donne une constante k ' de 1.3 10
sec
en faisant
ex = 1. On déduit pour B une valeur voisine de 1. La réaction est donc du pre-
mier ordre par rapport au dérivé fluoré et au méthylate de sodium.
Lorsqu'on effectue deux réactions à partir de deux concentrations
initiales différentes a et a'. les temps nécessaires pour transformer la
même fraction 1/
ds réactif sont liés par la relation :
p
...e, 1/P
a'
log.
=
(n -1 ) log.--
avec n = cx + !3 1 1
t' 1/P
a
si n = 1, cette expression prend la forme
P
t 1/P
log.
P-1
-~
Oeux essais réalisés à 0°3 st aux concentrations a = b = 5 10 ~ Mil
-2
pour l'une et a' = b' = 10
l"i/l pour l'autre. conduisent à des temps de quart
de réattion de 3030 s et 1386 s
(fig. 1 et 2). On en déduit la valeur de 2,1
pour n. L'ordre global de la réaction est:,ainsi fixé à 2.
DISCUSSION DES DONNEES CINETIQUES
Les valeurs trouvées pour k
dans les différents cas montrent que
2
l'ester méta-fluoré et l'ester para-fluoré sont substitués sensiblement è
la même vitesse, alors que l'ester ortho l'est à une vitesse un peu plus
grande. Ceci peut provenir soit d'une assistance anchimérique de le fonction
ester au départ du fluor; soit d'une man'ilBstation de l'effet ortho. L'hypo-
thèse d'une assistance anchimériqu8 ne peut être retenue car elle se traduit
habituellement par des écarts beaucoup plus importants. L'origine de cette
discrimination doit plutôt être rf'OlcherchéE dans des di fféren ces d'effets

1,6
/
0.8
Fig.1
.
-3
a :: b =5.1a MIl
~----4-------+--=-----~----±:-::::--:;:-----?
15
30
45
60 Temps(mn)
3
/
o
2
1
Fig.2
-2
1
,
a=b::10 MIt
1
15
30
Temps(mnl

-25

-1,5
3,25
3,50
Fig. 3
Droites d'Arrhéni~

T A 8 L EAU
IV
- - - n - - - - - - - ,
- 3
-
-
/1
T '" n03
(OF) '" (cH 3or~ 51 =5,10
M/l
Il T
(m-J
3
2
)
'" 0°3
.-
5,10
~lIl b '" 6,02,10
Mill
1
1
1
Temps
3
4
!
Temps
3
k'
j
x 10
k
10
k
x 10
mn
1
2
1
mn
_
r .
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
---------- ---------- ---------- "1 ------------ -------------- ---------------J,1
7
0,257
1,27
2;55
5
2.25
1> 99
15
0,48
1 ,12
2,35
10
2,91
1,45
22
D,55
1,07
2,30
15
3,42
1,28
i
30
0.95
1 .17
2,61
37
'1,18
1,21
2,78
2D
4,00
1,30
1
45
1,38
1,19
"
n'ï
L.O<.
25
4.29
1,34
53
1,55
1.26
3,16
1
i .
i
1
-2
-1
-1
2,57.10
mole
sec
T A 8 L EAU
V
Grandeurs thermodynamiques
F
E
Mr~
f:.S
f:.G"
SUBSTRAT
log. PZ
[Ca lima le)
(Cal/mole)
(u.e.)
(Cal/mole)
-
BCT-F
10,2
17 700
17 157
-
5,1
18 , 549
1
1
------------ - - - - - - - - _. - - -
------------ ------------ -------------
r-----------------------
RJ -F
12,0
34 900
33 357
+ 3.5
23 802
------------------------ -----------_. ------------ ------------ ------------ -------------
RJ_F (4)
10,4
19 300
18 757
- 3,8
21 077
-l'JO
( 1 )
2
------------------------ ------------ ------------ ------------ ------------ -------------
BeT ::::: F (2)
9,80
14 100
13 557
- 6,5
15 331
C0 CH
( 1 )
2
3
------------------------ ------------ ------------ ------------ ------------ -------------
(3)
B'"'T -
F
L
""--'-
10,06
'15 700
15 157
- 5,4
16 631
C0 CH
( 1 )
2
3
------------------------ ------_-- __ -1 ------------ ------------ ------------ -------------
BCT -- F (4)
10,01
14
(1 )
700
14 157
- 5,6
15 686
--- C0 CH
,
2
3
1
1

.- 64 --
électroniques ou stériques. Afin de préciser ces facteurs, il est nécessaire
de calculer les gr3ndeurs thermodynamiques.
Une première approche peut être faite en utilisant l'équation
d'ARRHENIUS:
-E/RT
k = PZ e
et en déterminant le facteur d'entropie PZ et l'énergie d'activation E.
Toutefois, ces données sont à elles seules insuffisantes et doivent
être complétées car elles ne permettent pas de faire la part de l'entropie et
l'enthalpie d'activation. Il est en effet illusoire de vouloir comparer les
I
résultats d'une série où -lIH
dirige la réaction, pour expliquer ceux d'une
1
autre série dirigée par LIS
GR4NDEURS THERMODYNAMIQUES
La théorie de l'état de transition (37), base de tout travail ciné-
tique, relia 'la vitesse d'une réaction aux grandeurs thermodynamiques d'acti-
vation correspondante, par l'équation
f~'
I
T
-lIG /RT
k = K
e
il
1
I
1
qu'on peut écrire. puisque 6G
= lIH
- TlIS , sous la forme
1
I
k'T
lIS /RT
-lIH /RT
k = K
8
e
h
Il apparaît nettement, sous cette forme, que s'il est utile de con-
naitre lIG~, il est encore plus fructueux de connaitre l'enthalpie d'~ctivation
lIS~, et de suivre les variations de ces doux grandeurs en fonction des varia-
tians de structure du substrat,
Les calculs effectués pour la substitution des esters fluorés con-
duisent aux résultats regroupés dans le tûbleau V, Sur la liste, figurent éga-
l
1
lement les valours lIH
et lIC
pour des dérivés semblables calculés à pôrtir
des donnéos dG la littérature (22).
L'examon dG ces résultats montre. que les facteurs d'entropie
log, PZ sont sDi1siblr3m8nt égaux pour le~ esters-, méta et para-fluorés. Ils sont
proches de celui du fluorobenchrotrène, On nota également un léger écart pour
le dérivé ortho-fI uore. r'1ais cette différence est trop peu importante pour
1
1
qu'on puisse en tirer des conclusions valables.L'étude des voleurs lIH • ~s
et lIG/ ast plus significative.

G5 -
-1
En effet, los Véüeurs /:;S pour ln fluorobonch rotrèllG et les esters
méta et para-fluorés sont proches 18B unes des autres et les différencBs
1
f
60G
et 6àH
comparables. Ceci traduit qU8 l'enthalpie d'activation dirige
seule la réôction. Par suits, les variations des facteurs stériques et §lec-
troniqu8s prédominant. Ces résultats sont conformes à ceux obtenus par pola-
rographie de fonctions réductibles dans cette série. En effet, on montre que
l'équation de HAMMETT s'applique correctement pour des substituants situés en
f
méta et para (9). Par contre, la valeur àS
de l'ester ortho-fluoré est dUfé
rente de celles de ses isomèras méta et para. Correlativement, la différenc8
de l'enthalpie d'activation est peu importants. Il en résulte que la ré2ctian
est dans ce cas, d:l.rigée par l'e.ntrqpie d' i'tc'.-.ivation, donc par los factE,ur-s in-
hérents à la modification du nombre de Jegrés do liberté dans l'état de tran-
sition. Cette conclusion nous amène à pensol' qua dans l'état do transition,
on a une structure rGlativement rigide. Cette éventualité sera discutée dans
18 prochain paragraphe.
ETUDE DU MECANISME
L'étude dB la substitution nucl§ophile réalisée dans la première
partie et les données cinétiques précédentes permettent d'affirmer quo le mé-
canisme de substitution du fluor par
OCH
dans les fluorobenchrotrénoatos
0
.J
de méthyle, ne peut être nj. un processus monmnoléculaire dutype SN , ni un
1
mécanisme benzyne. En effet, que ce soit au départ du dérivé ortho, méta DU
para. nous n'avons toujours obtenu qu'un seul et unique composé de substitu-
tion. Ce dernier a la même constitution que le substrat initial. En outre. dans
les trois cas étudiés, l'ordre de la réaction est égal à 2.
Nous pouvons raisonnabl~m8nt admettrs pour cette réaction un proces-
sus du type SN " Un certain nombre d'arguments vont ~ l'appui da cette asser-
Z
tion : l'ordre de la réaction déterminé par mesures ci:létiqu8s, et l'accord
de nos résultats avec 18s considérations théoriques de BROWN (381. Au cours
de son étude, cet auteur fait appel è un complexe intermédiaire du type Whee-
land. Nous pouvons également envisager un état de transition analogue.
Il reste cependant è expliquer la racémisation observée en série
ortho. Celle-ci semble a priori incompatible avec un mécanisme SN ' On connait
Z
toutefois quelques cas où un prOC8SSUS bimoléculaire s'Gccompagne d'une racé-
misation. L'exemple le plus classique nous est donné par la substitution du

- C6 -
chlore dans le chlorure de s-butyle optiquement actif par Cl
provenant de
LiCl. On assista alors è un ~al18r-retour~
dB Cl
qui se traduit par une ra-
cémisation du chlorure do s-butyle.
Néanmoins, il n'existe aucune analogie apparente entre l'exemple
précédent et le cas traité ici, car on note une opposition fondamentale entre
les deux phénomènes. Il n'est d'ailleurs pas impossible que cs résultat inat-
tendu dépende de la nature particulière du substrat. Trois tentatives d'expli~
cation peuvent toutefois être aVr::lncées. La racémisation résulterait d'un phé-
nomène indépendant de la substitution où 811e serait liée au mécanisme "intim8~
do la réaction.
En offet, elle peut §tre la conséquence d'une réaction d'échange
d'un groupe CrCCO)3 entre deux molécules bonchrotréniques. Il s'ensuivrait
alors une inversion de chiralité métallocéniquG. Cette éventUôlité nous parait
peu probable du moins dans l'état fondamental. En offet, lœs r6actions d'échen-
gll d8 ligarides connues font intervenir des conditions opératoires qui ne sont
pas réalisées dans le cas présent, Elles nécessitent généralement outre l'em-
ploi de l'U.V •• un chauffage prolongé è des températures élevées (39) (40). De
plus. ces réactions s'accompagnent toujours d'une destruction du complexe.
Ceci est aisément compréhensible car l'entité cd:.::J) 3 libérée est particuliè-
. -
C III
(CO)
0
rament instable et 58 trônsforme aussltot en
r
et en Cr
6'
r, ou cours
de nos essais. nous ne notons aucuns dégradation. On pourrait éventuellement
penser que dans l'état de transition. un affaiblissement des liaisons ligande-
chrome faciliterait ces échanges. Toutefois, si cette hypothèse explique la
racémisaticn en ortho. elle ne rend pas compte de la rétention de configuration
en méta.
Un basculage de Cr(CO)3 ::Jurait les mêmes conséquences stéréochimiques
mais ns permet Pé)S pour la même raison d'expliciter le problème.
L'origine de la racémisation dovrait. è notre sens. être plut6t
recherchée dans le mécanisme même dG la substitution.
1
On a vu
que l'entropie d'ectivation 6S
pour 18 dérivé ortho est
plus faible que celle des isomères méta et pAra. Cette différence supérieure
aux erreurs expérimentalos indique, comme nous l'avons déjè sig~~é. une di-
minution du degré de liberté dans l'état do transition. Ceci pourrait s'inter-
préter dans l'hypothèsG d'un complexe possédant une structure rigide.

- 67 -
Etant donnée la grande mobilité du fluor dans ces composés. on
pourrait imaginer que la carbone en ortho de la fonction ester est porteur
d'une fraction de charge positive. La st~cture rigide dans l'état de tran-
sition serait alors la conséquence d'une liaison partielle entre ce sommet
et le doublet libre de l'oxygène du groupement OCH
de la fonction ester.
3
La participation de ce doublet crée par compensation un pôle légèrement po-
sitif sur le carbone situé en ort~o~ L'attaque par
OCH
pourrait dans cette
3
hypothèse. s'effectuer sur l'un ou l'autre sommet (ortho ou ortho'). Le re-
tour ~ la structure plane benchrotréniquB lors d'une attaque en ortho' pou-
vant se faire par un transfert de l'hydrogène fixé en ortho' vers le sommet
ortho avec la participation du métal. Un tel transfert a été obsarvé dans
le cas d'un glissement sigma-tropique 1-S du cycloheptatriène chrome tricar--
bonyle substitué en 7 as~isté par le métal (41). Les preuves apportées pour
expliquer cs mécanisme sont irréfutables st les arguments utilisés lors de
la discussion sont transposables è notre étude. Toutefois. ceci n'ost pour
l'instant qu'une spéculation que nous essayerons de confirmer ou d'infirmer
dans un travail ultérieur.

- 68 -
DETAILS
EXPERIMENTAUX
l - MATIERES PREMIF:RES
En raison du caractère quantitatif de toute étude cinétique et de
l'influence que certaines traces d'impuretés peuvent exercer sur la réaction
elle-même. tous nos produits ont été purifiés avec un soin particulier.
- Méthanol
On obtient le méthanol absolu par chauffage pendant 24 heures du
méthanol du commerce. avec des rubans de magnésium (20 g/l) puis distilla-
tion.
- Méthylate de sodium
On prépare la solution de méthylate de sodium sous atmosphère
d'azote en introduisant une quantité approximativement connue de sodium dans
un ballon contenant du méthanol anhydre et surmonté d'un réfrigérant muni
d'un piège à CaC1 . Pour déterminer le titro de cette solution. on fait le
2
dosage sur une prise diluée 10 fois par de l'eau distillée. Les échantillons
utilisés lors des essais sont obtenus par dilution de la solution mère.
A une solution d'acide acétique (4 M) refroidie dans la glace. on
ajoute sous agitation. une solution de potasse è 50 % jusqu'à obtention d'~n
pH = 5,15.
- Solutions d'étalonnage
A partir de NaF (Merck) préalablement porté à l'étuve (à 100 0 C)
2
pendant 24 heures. on fait une solution de base de 10-
Mil. en dissolvant
0.4199 g (0.01 Ml de ce sel dans un mélange (4-1) de solution tampon et une

- 69 -
2
solution méthanolique de méthylate de 10-
Mil. Par dilution avec le même
mélange que ci-dessus. on obtient des solutions ê diverses concentrations.
- Fluorobenchrotrénoates de méthyle
Ils ont été purifiés par chromatographie sur plaque de gel de
silice et recristallisés plusieurs fois dans un mélange éther-éther de
pet role.
II ,-, ~ŒTHODE ET TECHNTQUE DE DOS~GE
- Choix de la méthode de dosage
La marche d8 la réaction pouvait être suivie par plusieurs mé-
thodes, en particulier par pH-métrie. Ce procédé, quoique facile ~ mettre
en oeuvre, a été délaissé al..! profit d' WHo technique potentiornétrique appa-
remment plus rapide. Cette dernière utilise '.lne électrode spédale permet-
tant de mesurer l'activité en ions fluorures d' une solution aussi facile-
ment qu'on mesure un pH. Cette
électrode a été mise au point par FRAUT et
ROSS (4~. La partie gssentielle de celle-ci est une membrane faite d'un
2+
cristal simple de fluorure de lanthane dopé par des ions Eu
. Lorsqu'on
plonge l'électrode dans une solution S dont on veut déterminer l' activi té
--
en F , i l s'établit à t.ravers la membrane, une -différence de potentiel
qui dépend du rapport des activités an ions fluorures dans]a solution in-
terne de l'Éllectrode. Ce pot8ntiel est mesuré par rapport ~ une électrode
de référence (électrode au calomel saturÉl) et s'exprime par la relation
RT
E
Eo +
Log:.
(F
)
nF
La connaissance de E nous permet d'atteindre CF-) en utilisant
une courbe d'étalonnage. TDutefois. il convient de prendre un certain nom-
bre de précautions car E est tributaire de f3cteurs suivants
- pH
: pour obtenir des mesures correctes, on doit opérer à un
pH compris entre 5 et 7. Nous avons réussi à nous placer dan~ cette zone
en utilisant l'acétate de potassium (4 M ; pH = 5,15). L'emploi de ce tam-
pon présente deux autres intérêts. Il rend superflue l'agitation lors du
dosage et permet d'avoir pour toutes les solutions ê doser la même force
ionique donc le même coefficient d'activité. orl pourra donc ê partir de
la courbe d'étalonnage déterminer non plus les activités mais directement
les concentrations.

- 70 -
- Température: toutes les mesures ont été faites è 25° C ± 0 0 1.
- ions gênants: lors d'une destruction éventuelle du dérivé ben-
3
3
chrotrénique. on peut crBindre la formation da Cr + donc celle de crF
-
6
qui entrainsrait une perturbation sur les mesures. Des essais préliminaires
permettent d'écarter cette hypothèse.
- E , potentiel d'origine qui varie de façon assez importante avec
o
le temps, il est donc nécessaire de faira l'étalonnage de l'électrode ~
chaque essai cinétique. Ncus donnons ci-contre des courbes d'étalonnage qui
illustrent cette évolution de l'électrodeLfig.4l.
- Technique da dosage
La méthode de dosage que nous flvons choisie,
utilise comma "vec-
teur" de la marche de la réaction. NaF. Ce sel est pou soluble dans le métha-
nol ; ce fait. ainsi qu'une grande réactivité de N(]OCH
vis à vis des esters
3
fluorés, nécossite d'exclure la technique des prélèvements. L'évolution de
la réaction a été donc suivie sur dos échantillons séparés et de la façon
suivante
3
on dissout dans 100 ml de méthanol absolu. 0,5804
g (2 10-
Ml
d'ester ~ étudier. La solution ainsi obtenue est répartie dans des fioles
jaugées A, de 10 ml que l'on placu dans Lin thermostat rè glé.à la t8r.lpére-
ture choisio pour l'essai cinétiqu8. A css fioles A, on a~joint des fioles
2
B de 25 ml, contenant chacune 10 ml de méthylate de sodium à 2.10-
Mil.
Lorsque l'équilibre techniqu2 est atteint, CG qui est réali~é générôlamsnt
au bout de 3D mn, on verse le plus rapidement possible st au temps t
, le
0
contenu des fioles A dans les fioles B. A des intervalles de temps .l-u ~ , f') ...
1
<-
les récipients sont sortis du thermostélt ct leur contanu est versé dans
60 ml du tampon d'acétats de potassium; on 8xtrait deux fois à l'éther,
récupère la solution aqueUSEJ et complète à 100 ml, avec la solution tampon,
puis on la dose à l'aide de l'électrode.
Moyennant quelques précautions, nous arrivons à une précision de
dosage de 0.02 %. Ces réactions sont réalisées dans un thermostat au 1/10e.
les mesures de potentiels ont été faites dans une enceinte thermostatée à
0°5 C.

C(MI j}
""
....
\\.
10.j
"0
'\\
"- '\\
'-G\\ ,,-,
fi..
"B
"~""-""•\\
E(mV)
o
+50
-+'100
Fig. 4
Evo lut-ion de la courbe d' êta tonnage avec le temps
A - 1er étalonnage
B - Etalonnage 1 mois après.

CONCLUSIONS
Nous pensons pouvoir résumer l'essentiel de ce travail de le façon
sui vante
- la condensation des dérivés benzéniques sur le chrome hexacar-
bonyle en présence de
tracas d'eau s'accompagne des réactions de réduction
et d' insert ion. Ces réactions sont rendues possib les.' par l'effet globalt:l-
ment attracteur du groupement Cr(CO)3' Elles dépendent essentiellement de
l'effet électroniquB et stérique dos autres substituants. Ainsi pour des mo-
lécules aromatiquBs'halogénées porteuses d8 substituants donneurs, ces réac-
tions sont pratiquement inexistantes, alors qu'elles s'observent surtout pour
des molécules à sllbsti tuants fltt recteurs.
- les réductions résultent de l'ôction de l'hydrure métallique in-
termédiaire sur le lLüson C-X. A ce sujet, la facilité de la réduction eÎl
fonction de l'halogène peut être représentés par la séquence suivante C-F >
[-Cl> [-Br.
- l' hypothèse de réaction d'im3ertion a été enJisagée pour expli-
quer la formation du méthylbenchrotrène au départ des fluorobenchrotrènes
plus ou moins substitués.
- la synthèse des molécules benchrotréniques non helogénéesa été
réalisée et nos résultats confirment à nouveau que les dérivés aromatiques
à substituants donneurs se prGtent plus facilement à la complexetion par
le chrome hexacarbony19.
- la substitution nucléophi19 du fluor dans les fluoro-benchro-
trénoates de méthyle par divers agents nucléophiles a été étudiée. [os
études ont montré :

- 73 -
- que la substitution s'accompagne presque toujours
,d'une réaction dG saponification et 185 ions
OCH
einsi libérés, très réac-
3
tifs. provoquent des réactions de substitution. conduisant è des quantités
importantes de dérivés méthoxylés.
- que la substitution nucléophile offre la possibilité
de préparer des dérivés benchrotréniques cyanés, inaccessibles par condensa-
tion directe.
- que la facilité de substitution dépendait de la pola-
rité et de l'effet des autres substituants. C'est ainsi que la substitution
du fluor par
OCH
dans le fluoro-2 benchrotrénoate de méthylate. est ré~lisé8
3
au bout de 15 minutes. alors que le chloro-3 aminobenchrotrène ne réagit pas
sur
QCH
même au bout de 20 heures de chauffage. On montre ainsi que l'effet
3
de CrCCO)3 subit une cOlnpensation interne.
- ces réactions de substitution effectuées en série optiquement
active sur l'ester ortho-fluoré, s'accompagnent d'une racémisation. dont l'im-
portance diminue avec la force de la base et est indépendante de la tempéra-
ture et du solvant.
- les conditions de dédoublement en antipodes optiques d'acides
fluorés. éthoxylés, isopropylOXylés et aminés ont été mis au point.
- une étude cinétique de la substitution sur les esters fluorés
a confirmé le mécanisme SN
proposé par BROWN.
2
- enfin. un ~ssai d'interprétatiQn de la racémisation a été tenté.
Il suppose une participation de la fonction ester et un transfert d'hydrure
intramoléculaire.

.. 74 -
B l 6 L l 0 G R A PHI E
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(42) M.S. FRANT et J.W. ROSS. Jr., Science. 1966. 154. 1553.

TABLE DES MATIERES
Pages
INTRODUCTION
1
PREMIERE PARTIE
SYNTHESE ET REACTIVITE DES DERIVES BENCHROTRENIOUES
HALOGENES.
Chapitre Premier : Etude de la condensation du chrome
4
hexacarbonyle sur divers dérivés halogénés.
7
Interprétation· des résultats e't dis-
cussion;
13
Partie expérimentale.
18
Chapitre II : Synthèse de dérivés benchrotréniques par
substitution nucléophile.
27
Résultats.
29
Discussion.
32
Partie expérimentale.
38
Chapitre III : Etude en série active.
45
Dédoublement.
46
Résultats.
47
Partie expérimentale.
49
DEUXIEME PARTIE
ETUDE CINETIQUE.
54
Introduction.
Résultats et discussion.
56
Etude du mécanisme.
65
Partie expérimentale.
68
CONCLUSIONS
72
BIBLIOGRAPHIE
74

'~'3'n,l ap Jna~8aJlO 8l
31 'sauua~
3/\\nO~ddV ~a n/\\
aS~~l ap Jn8+88JlO 81
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