Chlorochromate de pyridinium

Le chlorochromate de pyridinium, souvent abrégé en PCC, est un réactif rougeâtre utilisé pour oxyder les alcools primaires en aldéhydes et les alcools secondaires en cétones. Contrairement aux oxydations de Jones, trioxyde de chrome dans l'acide sulfurique, il n'oxyde pas jusqu'à l'acide carboxylique. Ce produit a été développé par Elias James Corey et William Suggs en 1975. Son principal inconvénient est sa toxicité.

Chlorochromate de pyridinium
Identification
Nom UICPA	chlorochromate de pyridinium
Synonymes	PCC
No CAS	26299-14-9
No ECHA	100.043.253
No CE	247-595-5
Apparence	poudre cristalline orange
Propriétés chimiques
Formule	C5H6ClCrNO3  [Isomères]
Masse molaire[1]	215,555 ± 0,008 g/mol C 27,86 %, H 2,81 %, Cl 16,45 %, Cr 24,12 %, N 6,5 %, O 22,27 %,
Propriétés physiques
T° fusion	205 °C
T° ébullition	346 à 348 °C
Solubilité	dichlorométhane, benzène, diéthyl éther, acétone, acétonitrile, THF
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Préparation

La préparation originale de Corey consistait à ajouter un équivalent de pyridine à une solution d'un équivalent de trioxyde de chrome et d'acide chlorhydrique concentré.

C₅H₅N + HCl + CrO₃ → [C₅H₅NH][CrO₃Cl]

Agarwal et al. a proposé une synthèse alternative qui évite le chlorure de chromyle (CrO₂Cl₂), produit secondaire dangereux.

[C₅H₅NH⁺]Cl⁻ + CrO₃ → [C₅H₅NH][CrO₃Cl]

Propriétés et utilisations

Le PCC est principalement utilisé comme oxydant. Il est particulièrement efficace pour oxyder les alcools primaires et secondaires respectivement en aldéhydes et cétones. Il conduit rarement à une suroxydation et ne produit donc pas d'acides carboxyliques.

Une oxydation typique au PCC consiste par exemple en l'addition d'un alcool à une suspension de PCC dans le dichlorométhane.

2 C₅H₅NHCrO₃Cl + 3 R₂CHOH → 2 C₅H₅NHCl + "CrO_1.5" + 3 R₂C=O + 3 H₂O

En pratique, les sous-produits chromés se déposent avec la pyridine sous forme de résidu collant qui peut gêner la suite de la manipulation. Dès lors, on peut ajouter un adsorbant broyé qui va collecter les résidus et faciliter leur élimination. Un traitement typique de fin de réaction est une filtration sur silicate de magnésium (florosil).

Une autre réaction notable du PCC est la cyclisation cationique oxydante, c'est-à-dire la conversion d'alcools insaturés ou d'aldéhydes en cyclohexènones.

Oxydation d'un alcool par le PCC :A : chlorochomate de pyridinium B : suspension de chlorochromate de pyridinium dans le dichlorométhane C : milieu réactionnel après ajout de l'alcool

Mécanisme

Comme pour la plupart des oxydations d'alcools basées sur un réactif de chrome(VI), la réaction passe par un ester de chromate qui se réarrange afin de donner un carbonyle et une espèce de chrome(IV). Le chrome(IV) est instable et finit par donner une espèce de chrome(III)^[2].

Mécanisme de l'oxydation d'un alcool avec un réactif de chrome(VI)

Oxydation des alcools allyliques tertiaires

Le PCC peut aussi oxyder les alcools allyliques tertiaires ènones. Dans ce cas, l'ester de chromate intermédiaire ne possède pas d'atome d'hydrogène en position α. Il évolue selon un processus de réarrangement sigmatropique afin de donner un nouvel ester de chromate qui lui en possède un et mène à une ènone après oxydation^[3]. Les rendements sont particulièrement bons pour la synthèse d'énones cycliques. L'alcool allylique de départ peut provenir de la réaction entre une ènone et un organolithium, R-Li. Il s'agit d'un moyen efficace de synthétiser des ènones fonctionnalisées en position 4.

Réarrangement d'un alcool allylique tertiaire en ènone par réaction avec du PCC

Problèmes de sécurité

Le PCC pose un problème car il contient du chrome hexavalent. Des oxydations basées sur le diméthylsulfoxyde ou sur l'iode hypervalent sont donc employées plus volontiers par les "chimistes verts".