25 pages de synthèse de chimie organique

5 - HALOGENURES D ’ALKYLE, SUBSTITUTIONS NUCLEOPHILES, ELIMINATIONS,
INSERTIONS METALLIQUES
Fonction principale : halogène
substitution
nucléophile
- SN1
favorisé par:
attribution de l’indice le plus faible
impose le sens de numérotation
ex: 1-chloro-4-méthyl pentane
Polarisation de la liaison C+ - XC — I > C — Br > C — Cl >> C — F
" Bons " groupes partants: I, Br
Cinétique du premier ordre V = k1 [RX]
Indépendante de [Nu]
Etape lente : formation de C+ = E+
Etape rapide : add° du Nu sur C+
Dérivé halogéné ramifié ou conjugué
Liaison C-X de faible énergie
Solvant protique H-S
Nucléophile
> C+ stabilisé par effets +I ou +M
> C+ facile à former
> Etat de transition stabilisé par liaison H
> Effet négligeable
- Transposition néopentylique
- Transposition allylique
C+ est modifié => + stable
dbl l° en Term => 2 composés
non stéréospécifique
C+ plan => 2 attaques => 2 produits
obtenus (R+S): mélange racémique
- SN2
Cinétique 2e ordre : v = k2 [RX] [Nu]
(pseudo 1er ordre si [Nu] constant)
Mécanisme concerté en 1 seule étape
Stéréospécificité : Inversion de
configuration (effet parapluie: Nu opposé à
X)
favorisé par:
Dérivé halogéné faiblement ramifié
Liaison C-X facile à casser
Nucléophile
Solvant protique H-S (libère des H+)
Solvant aprotique
X: bon groupe partant
charge, basicité, polarisabilité, taille
désactive Nu
augmente la nucléophilie de Nu
Réactions
d'élimination
- E1
favorisé par:
Nécessité d ’avoir H en α de C – X
Groupe partant X:
I , Br , Cl
-OH, OH2, N(R)3 ammonium, S(R)2
Nu=Bpeut inclure une étape de protonation
Cinétique du premier ordre V = k[RX]
> en compétition avec SN1
Etape lente : formation de C+ = E+
Stabilisation de C+ par départ de H+ en α Etape rapide : attaque du Nu H en α
de C–X
=> formation de 2 alcènes (Z et E) car
non stéréospécifique
rotation du C+ (le + stable: majoritaire)
> en gal, alcène le + substitué (Zaitsev)
2e ordre : v = k2 [RX] [Nu] = k2 [RX] [B-]
Mécanisme concerté en 1 seule étape
- E2
favorisé par:
Trans-élimination stéréospécifique
=> formation de 1 alcène (Z ou E)
régiosélectivité: si X = I , Br , Cl, OTs, OH
si X = N+(R)3 , S+(R)2
si 2H en α
=> 2 possibilités de trans-élimination
Arrachement de H et départ de X
simultanés
B– , H , C – C , X dans le même plan
H doit être en trans par rapport à X => H et
X antiparallèles => 1 composé (trans x
trans)
> alcène le + substitué (Zaitsev)
> alcène le - substitué (Hofmann)
=> 2 produits (1maj + 1 min)
Réactions d’insertion
des métaux
famille générique des organométalliques
Sous-famille des organomagnésiens
Insertion de Mg
Préparation:
R-Cl + Mg >>>ether>>> R-Mg-Cl
Forte polarisation C-Métal:C--Mg+-Cl
Puissant nucléophile
Réactivité comparable à celle d ’un
carbanion
R-Mg-X et composés
à H mobiles
Le H mobile réagit avec le carbanion Alcool : ROH
phénol: C6H5OH
composés à H mobiles:
amine: RNH2
acide: R-COOH
eau: HOH
acétylénique: R-C≡CH
R-Mg-X et
Substitutions
nucléophiles
R-Mg-X + Halogénures d'alkyle
permet d'allonger les chaines C
R-Mg-X +Halogénures de phosphore 3 X-Mg-R + PCl3 >>>>(R)3P + 3 XmgCl
R-Mg-X + Orthoformiate d'éthyle >>
Addition nucléophile
de R-Mg-X
- Groupe carbonyle
C+=O-
X-Mg-R + R'-X >>>> R-R' + Mg-X2
qqch>>(acide+eau)>> aldéhyde+alcool:
=> R-CH=O + 2 EtOH
R-Mg-X + C=O >>>interm >> hydrolyse>> ½ MgX2 + ½ Mg(OH)2
- aldéhydes
R-Mg-X + H2C=O (formaldéhyde) => HCH2OH (Alcool primaire)
R-Mg-X + H3CH=O (acétaldéhyde) => H3C-C(R)HOH (Alcool secondaire)
- cétones
R-Mg-X + H3C(=O)CH3 (acétone) => (H3C)2-C(R)OH (Alcool tertiaire)
- chlorures d'acides
R-Mg-Cl + RC=OCl (1-add°) => cétone + R-Mg-Cl
(2-add°) => intermédiaire
(3-hydrolyse)=> alcool tertiaire
- CO2
R-Mg-Cl + O=C=O (1-add° à basse T) => intermédiaire
(2-hydrolyse) => acide carboxylique:
RCOOH + Mg-X-OH
- esters
R-Mg-X + RC=OR (1-add°) => intermédiaire
(2-add°) => intermédiaire
(3-hydrolyse) => alcool tertiaire (R)3COH
+ Mg-X-OH
- Groupe nitrile -C+≡N-
- Oxydes d’éthylènes
R-Mg-X + R'C+≡N- => (1-add°) => intermédiaire
(2-hydrolyse) => imine + Mg-X-OH
(3-hydrolyse) => cétone + NH3
R-Mg-X + H2C--O--CH2 => (1-add°) => intermédiaire
(2-hydrolyse) => alcool primaire
(O- ponté)
(R-CH2CH2 OH) + Mg-X-OH (2C ajoutés)