Chimie organique
Substitutions SN1/SN2, éliminations E1/E2
Comparer les substitutions et éliminations concertées ou par étapes afin de prévoir vitesses, stéréochimie et distribution des produits.
IntuitionIntuition : des voies concurrentes pour un groupe partant
Un nucléophile peut remplacer un groupe partant lié au carbone, tandis qu’une base peut arracher un proton voisin au départ de ce groupe. Le substrat, le réactif, le solvant et la température déterminent ensemble la voie dominante.
ScolaireNiveau scolaire : repérer la transformation
Définition: Substitution nucléophile
Un nucléophile remplace un groupe partant lié à un carbone électrophile.
Lors d’une élimination, des atomes sont retirés de deux carbones voisins et une liaison π C–C se forme. La substitution change le groupe fixé au carbone ; l’élimination accroît généralement l’insaturation.
UniversitaireUniversité : quatre mécanismes types
| Voie | Loi de vitesse | Conséquence stéréochimique | — | — |
|---|---|---|---|---|
| SN2 | k[RX][Nu⁻] | attaque arrière ; inversion | ||
| SN1 | k[RX] | carbocation plan ; souvent racémisation partielle | ||
| E2 | k[RX][base] | géométrie anti-périplanaire favorisée | ||
| E1 | k[RX] | intermédiaire carbocationique ; réarrangement possible |
Exemple
Un bromure d’alkyle secondaire réagit à chaud dans l’éthanol avec une base forte et encombrée. Quelle voie et quelle tendance de produit sont favorisées ?
Solution
La voie E2 est favorisée : la base est forte et, encombrée, peu nucléophile ; un alcène se forme, avec souvent davantage de produit de Hofmann moins substitué. La sélectivité exacte dépend du substrat et des conditions.
AvancéApprofondissement : structure, solvant et sélectivité
La SN2 exige l’approche arrière vers σ* C–groupe partant et ralentit quand le carbone réactif est encombré. SN1/E1 passent par ionisation ; les solvants polaires protiques stabilisent souvent les ions, mais l’activité nucléophile et les paires d’ions comptent aussi. E2 exige un alignement C–H/groupe partant ; la conformation des cycles peut imposer le β-hydrogène éliminé.