Chimie · Licence 1 · 2 min de lecture
Addition nucléophile sur un carbonyle
Comprendre la réactivité commune des aldéhydes et des cétones à partir de la polarisation de la liaison carbone-oxygène. Le carbone du groupe carbonyle comme site ACCEPTEUR, l'oxygène comme site donneur ; attaque d'un nucléophile sur le carbone, passage d'une géométrie trigonale à une géométrie tétraédrique, protonation de l'alcoolate formé. Grandes additions du niveau : addition d'un organomagnésien mixte suivie d'une hydrolyse acide (formation d'un alcool dont la classe dépend du dérivé carbonylé de départ), réduction par un hydrure, addition d'eau et d'alcool conduisant à un hydrate, un hémiacétal puis un acétal en milieu acide, addition d'une amine conduisant à une imine par addition puis élimination d'eau. Réactivité comparée d'un aldéhyde et d'une cétone, expliquée par l'encombrement et par l'effet donneur des groupes alkyle. Incompatibilité de l'organomagnésien avec tout hydrogène acide du milieu. Identification du produit par spectroscopie infrarouge (disparition de la bande du groupe carbonyle) et par résonance magnétique nucléaire.
Chapitre du programme : Chimie organique
Bloc 1 sur 7 · Comprendre
Comprendre
Dans un aldéhyde ou une cétone, la liaison carbonyle est polarisée : le carbone est électrophile et l'oxygène attire les électrons. Un nucléophile peut attaquer le carbone et déplacer le doublet pi vers l'oxygène. Le carbone initialement trigonal devient tétraédrique dans l'intermédiaire d'addition.
Bloc 2 sur 7 · Approfondir
Approfondir
La géométrie plane du carbonyle permet une attaque par deux faces. La formation d'un centre stéréogène peut donner plusieurs produits si aucun environnement chiral ne différencie les faces. Une protonation d'un alcoolate peut conduire à un alcool ; d'autres réactions dépendent du nucléophile et des conditions. Contrairement à une substitution d'acyle, aucun groupe partant adapté n'est nécessaire pour cette addition simple.
Bloc 3 sur 7 · Exemple
Exemple travaillé
La réduction de la propanone par un donneur d'hydrure, suivie d'une protonation, donne le propan-2-ol. Le carbone carbonyle possède trois directions de liaison avant l'attaque ; il en possède quatre après. Le produit n'est pas chiral : ses deux groupes méthyle sont identiques. Pour une cétone portant deux groupes différents, la même création de liaison peut au contraire former un centre stéréogène, à analyser selon les substituants.
Bloc 4 sur 7 · Visualiser
Visualiser le raisonnement
Le tableau compare les géométries du carbonyle et de l'alcoolate puis indique le caractère non chiral du produit de réduction de la propanone. Il distingue ensuite le changement géométrique, général dans le modèle, et la chiralité, qui dépend des quatre substituants finaux.
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Sources
- John McMurry, OpenStax Organic Chemistry, 19-4-nucleophilic-addition-reactions-of-aldehydes-and-ketones : https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/19-4-nucleophilic-addition-reactions-of-aldehydes-and-ketones
- John McMurry, OpenStax Organic Chemistry, 2-10-organic-acids-and-organic-bases : https://openstax.org/books/organic-chemistry/pages/2-10-organic-acids-and-organic-bases
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