Acide de Meldrum

L'acide de Meldrum ou la 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione est un composé organique de formule brute C₆H₈O₄. Il peut être vu comme le di-ester de l'acide malonique et du propane-2,2-diol. Ce composé a été préparé pour la première fois en 1908 par Andrew Norman Meldrum par une réaction de condensation de l'acide malonique et de l'acétone dans un mélange d'anhydride acétique et d'acide sulfurique[5]. Meldrum a mal identifié la structure de ce composé comme étant une béta-lactone avec un groupe carboxyle libre. La structure correcte a été décrite par David Davidson et al., en 1948[6].

Comme alternative à sa préparation originelle, l'acide de Meldrum peut être synthétisé avec de l'acide malonique, de l'acétate d'isopropényle et de l'acide sulfurique comme catalyseur. La 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione est assez acide avec un pKa de 4,97. Cette acidité est si haute qu'elle a été considérée pendant longtemps comme une anomalie car elle est huit ordre de grandeur plus haute que celle du malonate de diméthyle, un composé très apparenté, dont le pKa dans l'eau est autour de 13. En 2004, Tomohiko Ohwada et al. ont résolu le mystère de cette acidité en effectuant de nombreux calculs[7]. Ohwada remarque que la structure issue d'une minimisation de l'énergie de conformation place les orbitales ${\displaystyle \sigma _{CH}}$ des liaisons C-H (H en alpha des groupes carbonyle) dans la géométrie appropriée pour qu'elles s'alignent sur l'orbitale antiliante ${\displaystyle \pi *_{CO}}$ de sorte que l'état fondamental corresponde à une déstabilisation exceptionnellement forte des liaisons C-H.

Grâce à cette haute acidité, la 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione, comme l'acide malonique, peut servir de réactif pour des condensations de Knoevenagel.

La 2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione est la base d'une synthèse générale des béta-cétoesters. La réaction de l'acide de Meldrum avec un chlorure d'acyle (chlorure d'acide carboxylique, RCOCl) dans un mélange dichlorométhane/pyridine produit la 5-acyl-2,2-diméthyl-1,3-dioxane-4,6-dione correspondante. Quand cette dernière est mise à reflux avec un alcool aliphatique, R'OH, le cétoester RCOCH₂COOR' en résulte, souvent avec un rendement global meilleur que 80 % et même avec des réactifs encombrés comme le tert-butanol[8]. Les cétoesters de ce type sont utiles pour la synthèse de pyrrole de Knorr (en) :

Synthèse de Knorr

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