CHIMIE

Doc. 8 Types de réactions selon la
nature du nucléophile.
Composés à liaison carbone-halogène
3 Les réactions
de substitution nucléophile
3.1 Bilan, conditions et schéma réactionnel
COURS
Le document 7, page suivante, présente quelques exemples de réactions possibles
à partir d’un halogénoalcane. Ces exemples montrent la grande richesse des réactions
possibles.
Toutes ces réactions se déroulent selon le même schéma général :
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Y: + R — X Y–R + X
nucléophile substrat produit nucléofuge
L’atome d’halogène partant avec le doublet de liaison sous forme d’ion halogénure
X est appelé nucléofuge.
Les indications de charges partielles et les flèches traduisant les mouvements
des doublets font partie de l’écriture raisonnée du schéma réactionnel.
Le site nucléophile du réactif peut être chargé négativement ou neutre, et, dans
ce dernier cas, il peut être lié à un atome d’hydrogène qui peut ensuite être
éliminé (doc. 8).
type exemple
Nu: + R–X Nu–R + X
Nu: + R–X Nu–R + X
H–O + H 3C–CH 2 –Br H 3C–CH 2 – OH + Br
(CH3) 3N: + H3C–CH2 –Br H3C– CH2 – N(CH3) 3 + Br
H–Nu: + R–X H–Nu–R + X
H + Nu–R + X
H2O + H3C–CH2 –Br H3C–CH2 –O–H + Br
H
H3C–CH2 –OH + H + Br
acide conjugué
de l'alcool
solution de bromoéthane CH3CH2Br dans la propanone H3C–C–CH3 O
solution d'iodure de sodium
dans la propanone
un précipité (de bromure de sodium)
apparaît lentement
Doc. 9 Expérience de substitution
nucléophile. Dans la propanone
comme solvant, l’action des ions
iodure en présence d’ions sodium sur
un dérivé chloré ou bromé est favorisée
par la précipitation de bromure
ou de chlorure de sodium, alors que
l’iodure de sodium y est soluble.
Le cation associé à un nucléophile chargé est le plus souvent un ion sodium,
potassium ou lithium. Son rôle peut être négligé en première approximation.
Pour que la réaction ait lieu en milieu homogène, on utilise des solvants permettant
de dissoudre le dérivé halogéné et le réactif nucléophile. Des mélanges
eau-éthanol, l’acétone (ou propanone), le diméthylsulfoxyde (CH3) 2 S=O
(DMSO), sont souvent employés. Une faible élévation de température est parfois
utilisée pour augmenter la vitesse.
Les réactions dans lesquelles le solvant (eau, alcool, ammoniac, ...) est le nucléophile
sont appelées solvolyses (respectivement hydrolyse, alcoolyse, ammoniolyse).
La molécule neutre réagit cependant beaucoup moins vite que l’anion
correspondant : ainsi, la molécule d’eau H 2O réagit beaucoup moins vite que
l’ion hydroxyde HO (cf. § 3.2.3., nucléophilie).
Pour s’entraîner : ex. 3
Au schéma réactionnel précédent qui n’indique que les mouvements de doublets,
correspondent deux mécanismes réactionnels limites, qui précisent la
chronologie des ruptures et des formations de liaisons.
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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