Substitutions nucléophiles, éliminations Flashcards
prévision de la réactivité des halogénoalcanes ?
C-X 1) SN sur le C avec delta+, X remplacé par un nucléophile 2) ou si X et H partent –> alcène (élimination)
nucléophile ?
a une affinité pour les C delta + (déchargés en électrons), l’atome nucléophile possède 1 DNL (ou plus).
nucléofuge ?
le groupement partant
exemples de nucléophiles ?
1) neutre : l’eau, NH3 (mais pas NH4), alcools, thiols R-S-H
2) magnésiens
3) chargés anioniques : hydroxyde, alcoolates RO-, thiolates RS-, ion cyanure CN-, carboxylates COO-, halogénures
électrophile
espèce soit chargée + (case vacante), delta + avec un groupement partant ou une liaison multiple qui peut s’ouvrir.
SN2 ?
mécanisme synchrone = en une seule étape c’est à dire que la liaison C-Y se crée en même temps que C-X s’affaiblit, et Y- attaque par l’arrière = en anti. Entre les 2, complexe activé qui a une durée de vie de 10^-15 secondes.
SN2 et stéréochimie ?
l’inversion de Walden (repliement parapluie) = inversion de configuration relative du C donc réaction stéréospécifique mais cela ne signifie pas forcément qu’il y a inversion de la configuration absolue du C*.
SN2 et influence du nucléophile
si le groupement nucléophile est chargé alors + réactif. Et plus on descend dans les colonnes de la classification périodique, plus la polarité est importante donc meilleure sera nucléophile.
SN2 et influence du solvant et pourquoi pas solvant protique polaire ?
solvant aprotique polaire sauf H2O. Le solvant protique polaire (ex : EtOH) solvate trop donc groupement nucléophile deveint moins réactif
SN2 et substrat ?
influence de la chaîne carbonée, la SN2 est sensible à l’encombrement stérique c’est à dire qu’il n’y aura jamais de SN2 sur des alcools III mais ++ sur I.
SN2 et nucléofuge ?
plus on descend dans colonne classification périodique, plus le nucléofuge est gros et plus il est polarisable donc sa nucléofugacité augmente. Il part généralement sous forme d’un anion stable par résonance.
SN1 ?
C’est une substitution nucléophile monomoléculaire faite en 2 étapes avec formation d’un carbocation. La formation du carbocation est l’étape cinématiquement déterminante.
Le nucléophile attaque le carbocation par dessus et par dessous
Sn1 et stéréochimie ?
la SN1 peut entraîner une racémisation si le C* qui porte les substituants et qui va se lier avec le nucléophile est asymétrique. Si plusieurs carbones asymétriques alors on plusieurs diastéréoisomères dont les proportions sont x% et (100-x)%.
SN1 et influence du nucléophile ?
aucune car n’intervient pas dans l’étape cinétiquement déterminante.
sn1 et influence du substrat ?
elle est plus rapide sur composé tertiaire car les effets inductifs donneurs des groupements alkyles stabilisent le carbocation donc son énergie potentielle est plus basse.
sn1 et influence du nucléofuge ?
+ le nucléofuge est gros et polarisable, mieux il part. Il part dans l’étape cinétiquement déterminante.
sn1 et influence du solvant ?
souvent polaire comme H2O.
intérêt des SN ?
fonctionnaliser R-X (alcool, thiol, ester, éther,…) et seul moyen des R-I, R-CL, R-Br.
étape préalable avant SN sur alcools ?
activer -OH
tosylate ?
peut activer le groupement hydroxyle, le tosylate (APTS) est un acide fort, base conjuguée est stabilisée par résonance (3 mésomères), soluble en milieu organique. Le groupement tosylate est un excellent groupe partant.
déshydratation d’un alcool
en halogénoalcane si halogène entre en action ou en alcène se fait avec H2SO4 pour avoir H+ en est issu.
synthèse de Wialliamson des éthers
se fait avec base très forte
règle de Zaïtsev ?
au cours d’une élimination, on obtient majoritairement l’alcène le + substitué sauf pour élimination d’Hofman
E1 et influence du substrat ?
alcool III de pref
E1 et influence du nucléofuge
part dans l’étape cinétiquement déterminante
E1 et influence du solvant
si possible aprotique pour bien solvater la carbocation
E1 et influence de la base ?
peut être une base faible car suffit pour arracher le H delta + (ex: pyridine)
E2
mécanisme bimoléculaire synchrone, antipériplanaire, en 1 seule étape. Le -H et le -X qui partent doivent être en anti.
E2 et stéréoisomérie
2 stéréoisomères ≠ au départ donnent 2 stéréoisomères ≠ à l’arrivée. La réaction de E2 est stéréospécifique.
E2 et influence du substrat ?
le substrat ne doit pas être trop encombré (I ou II)
E2 et influence du solvant ?
aprotique polaire
E2 et influence de la base ?
base forte car le H faiblement delta + donc alcoolates ou amidure, par ex : la potasse aloolique
E1 CB ?
élimination monomoléculaire par carbanion qui doit être nécessairement stabilisé
déshydratation d’un alcool en alcène ?
1) activation de l’alcool par protonation
2) élimination de l’alcool protoné
catalyseur indispensable (H2SO4) à T élevée
si nucléophile chargé ou DNL ? si base forte ?
1) SN 2)E
substrat III ?
E1 +++ et un peu SN1
si T élevée
E favorisée
compétition synthèse de Williamson ?
SN2 seulement
différence synthèse de Williamson des éthers et déshydratation alcool ?
Williamson en milieu basique avec OH- tandis que déshydratation se fait en milieu acide avec H+ issu de H2SO4
nature du nucléophile qui attaque lors d’une SN ? et conséquences
1) soit un anion (HO-,RO-,CN-) soit une molécule neutre possédant un doublet d’électrons libre.
2) si espèce chargée alors il est associé à un contre-ion (Na+ par ex) qui se liera à ion halogénure après SN
3) dans le cas d’une espèce neutre alors produit de SN est chargé positivement et alors la SN est généralement suivie du départ d’un atome d’hydrogène sous la forme de proton via une réaction AB.
stabilité d’un carbocation ? stabilité d’un carbanion
Elle augmente avec la classe du carbone c’est à dire me nombre de groupes allyles qu’il présente. La stabilité du carbanion = l’inverse car diminue avec la classe du carbone car effet électronique attracteur des groupes autour disperse la chargé négative portée par le C.
comment savoir si la réaction se déroule selon une SN1 ou une SN2 ?
- Un substrat primaire réagit généralement selon une SN2 alors qu’un substrat tertiaire réagit selon SN1. Si l’atome de C relié à l’halogène est asymétrique, il n’y aura inversion du descripteur stéréo que si groupement qui se substitue a le même ordre de priorité selon CIP que groupement partant.
- Si le carbocation issu de l’halogénoalcane est stabilisé par mésomérie alors le substrat réagit selon une SN1.
- Le résultat stéréochimique peut indiquer type de mécanisme si le C lié à l’halogénoalcane est le seul C* –> on obtient un unique produit optiquement actif avec SN2 (inversion de Walden) et on obtient un mélange racémique avec SN1
