- Substitution : Remplacement d'un atome/groupe par un autre
- Addition : Combinaison de deux molécules pour en former une seule
- Élimination : Perte d'atomes/groupe d'une molécule pour former une liaison multiple
- Oxydoréduction : Transfert d'électrons entre réactifs
Substitution nucléophile : Remplacement d'un atome ou groupe d'atomes (le groupe partant) par un nucléophile dans une molécule.
- Le nucléophile attaque le carbone électrophile en face opposée au groupe partant
- Formation d'un état de transition avec liaison partiellement formée/rompue
- Simultanément, le groupe partant quitte la molécule
- Inversion de configuration si le carbone est asymétrique
CH₃-CH₂-Cl + I⁻ → CH₃-CH₂-I + Cl⁻
• Nucléophile : I⁻ (riche en électrons)
• Électrophile : CH₃-CH₂-Cl (carbone δ⁺)
• Groupe partant : Cl⁻
L'iode attaque le carbone lié au chlore, provoquant la sortie du Cl⁻
CH₃-CH₂-I (iodoéthane)
La substitution nucléophile remplace le Cl⁻ par I⁻ dans le chloroéthane.
• Réactivité : SN2 favorisée sur carbones primaires
• Stéréochimie : Inversion de configuration dans SN2
• Groupe partant : Doit être stable après départ
Addition électrophile : Réaction d'une molécule insaturée (double liaison) avec un électrophile, rompant la liaison π.
Réaction de l'éthène avec HBr : CH₂=CH₂ + HBr → ?
HBr se polarise : Hδ⁺-Brδ⁻, Hδ⁺ est électrophile
L'électrophile H⁺ attaque la liaison π de l'éthène, formant un carbocation
Le Br⁻ attaque le carbocation formé
CH₃-CH₂-Br (bromoéthane)
L'addition électrophile de HBr à l'éthène suit la règle de Markovnikov.
• Markovnikov : L'hydrogène va sur le carbone le plus hydrogéné
• Stabilité : Carbocation tertiaire > secondaire > primaire
• Sélectivité : Addition anti-Markovnikov possible avec peroxides
Élimination : Réaction où deux atomes ou groupes sont retirés d'une molécule pour former une liaison multiple.
Déshydratation de l'éthanol en éthène : CH₃-CH₂-OH → CH₂=CH₂ + H₂O
L'alcool est protoné par un acide fort (H₂SO₄) pour former un bon groupe partant
CH₃-CH₂-OH₂⁺ (oxonium)
Un proton est arraché par une base, formant la double liaison
CH₂=CH₂ (éthène) + H₂O
L'élimination de l'eau de l'éthanol forme l'éthène par une réaction de déshydratation.
• Zaitsev : Le produit majoritaire est l'alcène le plus substitué
• Conditions : Acide fort et température élevée
• Mécanisme : E1 (carbocation) ou E2 (concerté)
Oxydation : Réaction où une molécule perd des électrons ou subit une augmentation de son nombre d'oxydation.
Oxydation du butan-1-ol avec KMnO₄ en milieu acide : CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-OH → ?
Butan-1-ol est un alcool primaire (lié à un carbone primaire)
Les alcools primaires s'oxydent en aldéhydes puis en acides carboxyliques
Butan-1-ol → butanal → acide butanoïque (CH₃-CH₂-CH₂-COOH)
Le KMnO₄ en milieu acide est un oxydant fort, conduisant à l'acide carboxylique
L'oxydation du butan-1-ol avec KMnO₄ donne l'acide butanoïque.
• Alcools primaires : → acides carboxyliques
• Alcools secondaires : → cétones
• Alcools tertiaires : → résistent à l'oxydation
Estérification : Réaction entre un acide carboxylique et un alcool pour former un ester et de l'eau.
Réaction de l'acide éthanoïque avec l'éthanol : CH₃COOH + CH₃CH₂OH → ?
Acide éthanoïque (CH₃COOH) + éthanol (CH₃CH₂OH)
• Protonation de l'acide par H₂SO₄
• Attaque nucléophile de l'alcool sur le carbonyle
• Perte d'eau et déprotonation
CH₃COOCH₂CH₃ (éthanoate d'éthyle) + H₂O
H₂SO₄ concentré, chauffage, montage à reflux
L'estérification de l'acide éthanoïque et de l'éthanol donne l'éthanoate d'éthyle.
• Équilibre : Réaction réversible, rendement limité
• Catalyseur : H₂SO₄ concentré
• Conditions : Montage à reflux pour déplacer l'équilibre
- Alcools primaires : Oxydation → aldéhyde → acide carboxylique
- Alcools secondaires : Oxydation → cétone
- Alcools tertiaires : Résistent à l'oxydation ménagée
- La substitution remplace un groupe par un autre
- L'addition combine deux molécules
- L'élimination forme une liaison multiple
- L'oxydoréduction implique un transfert d'électrons
- Les conditions influencent le produit majoritaire
- Les réactions SN1 favorisent les carbocations stables
- Les réactions SN2 se produisent avec inversion de configuration
- Les additions électrophiles suivent la règle de Markovnikov
- Les éliminations obéissent à la règle de Zaitsev
- Les oxydations dépendent du type d'alcool
