Transcript Résonance
Les systèmes conjugués Le recouvrement de trois orbitales p adjacentes © E.V. Blackburn, 2011 Addition ionique CH3CH=CH 2 Br2 CH3CHBrCH 2Br Mais nous avons vu que X2 réagit sur les alcanes par un mécanisme radicalaire pour donner le produit d’une substitution: 250-400o C H + X2 ou h C X + HX Or, peut être nous pouvons effectuer une bromation au groupe méthylique. © E.V. Blackburn, 2011 Substitution radicalaire Nous devons choisir les conditions qui sont favorables aux réactions des radicaux libres et qui ne sont pas favorables aux réactions ioniques: C C C + Br2 H h ou C C C + HBr Br © E.V. Blackburn, 2011 Substitution radicalaire v addition ionique low T CCl 4 CH3-CH=CH 2 Cl2 CH3CHClCH 2Cl addition ionique 500 - 600o CH2ClCH=CH 2 (phase gazeux) substitution radicalaire © E.V. Blackburn, 2011 Le N-bromosuccinimide Br O + N Br O h, CCl 4 O + N H O Le N-bromosuccinimide (NBS) est utilisé pour le but spécifique de la bromation des alcènes à la position allylique © E.V. Blackburn, 2011 Le N-bromosuccinimide Le NBS fournit une faible concentration du Br2. Chaque molécule de HBr formée par l’halogénation est transformée dans une molécule de brome par le NBS: CH2=CHCH 3 + Br O HBr + N Br O CH2=CHCH 2 + Br2 CH2=CHCH 2+ HBr O Br2 + N H O CH2=CHCH 2Br + Br © E.V. Blackburn, 2011 Orientation et réactivité • les hydrogènes vinyliques subissent très peu la substitution. • Les hydrogènes allyliques sont particulièrement réactifs. • L’ordre de la facilité de l’abstraction des H est:allylique > 3o > 2o > 1o >CH4 > vinylique. Comment peut-on expliquer la stabilité des radicaux allyliques? © E.V. Blackburn, 2011 Propriétés des radicaux allyliques Nous devrons étudier le concept de résonance pour trouver une explication. Commençons en examinant un nombre de propriétés des radicaux allyliques. • Les radicaux allyliques peuvent se transposer:- © E.V. Blackburn, 2011 Propriétés des radicaux allyliques • Le radical propènyle est symétrique H H H H H © E.V. Blackburn, 2011 Théorie de résonance • Chaque fois qu’une molécule peut être représentée par 2 structures ou plus qui diffèrent seulement dans l’arrangement des électrons, il y a de la résonance. CH2=CH-CH 2 et CH2-CH=CH 2 • La molécule est un hybride de toutes ces structures et ne peut pas être représentée d’une manière satisfaisante par n’importe laquelle des ces structures. © E.V. Blackburn, 2011 Théorie de résonance et O- O H3C et O- O H3C OH et H3C H3C O O+ OH ??? © E.V. Blackburn, 2011 Théorie de résonance • Quand ces structures ont presque la même stabilité, la résonance est importante, p.e. O- O H3C et OO H3C OH H3C H3C O O+ OH • L’hybride est plus stable que n’importe laquelle des structures participantes. Cette augmentation de stabilité est appelée “énergie de résonance.” © E.V. Blackburn, 2011 Les structures de résonance du radical allylique Il y a deux structures de faible énergie qui contribuent à l’hybride: CH2=CH-CH 2 et CH2-CH=CH 2 Les deux structures ont la même énergie et contribuent également à l’hybride. © E.V. Blackburn, 2011 Le radical allylique (propènyle) Il n’y a pas une double liaison dans le radical parce que les deux liaisons C-C doivent être identiques si les 2 structures contribuent également. Donc on peut représenter le radical par:CH2=CH-CH 2 CH2-CH=CH 2 H CH2 CH CH2 H C H C C H H © E.V. Blackburn, 2011 Le radical allylique (propènyle) H H C H C C H H • L’électron est délocalisé et la molécule est symétrique. • L’énergie de résonance du radical est ~42 kJ/mol. • Nous pouvons expliquer la transposition allylique. © E.V. Blackburn, 2011 La transposition allylique CH3CH2CH=CH 2 CH3CHCH=CH 2 Br2 CH3CHBrCH=CH 2 CH3CHCH=CH 2 CH3CH=CHCH 2 Br2 CH3CH=CHCH 2Br © E.V. Blackburn, 2011 Représentation orbitalaire H H C H C C H H © E.V. Blackburn, 2011 Diènes - structure et nomenclature La position de chaque double liaison est précisée par un indice approprié: CH2=C=CH-CH3 1,2-butadiène CH2=CH-CH2-CH=CH2 1,4-pentadiène © E.V. Blackburn, 2011 Classification des diènes • 1,2-diènes - doubles liaisons cumulées CH2=C=CH2 - propadiène, allène • 1,3-diènes - doubles liaisons conjuguées 2-méthyl-1,3-butadiène, isoprène • doubles liaisons isolées CH2=CH-CH2-CH=CH2 - 1,4-pentadiène © E.V. Blackburn, 2011 Stabilité des diènes conjugués Les diènes conjugués ont une chaleur d’hydrogénation qui est moins élevée que celle des autres diènes. Pourquoi? La longueur de la liaison C2-C3 = 1,48Å H3C-CH3= 1,54Å © E.V. Blackburn, 2011 Addition électrophile aux diènes CH2=CH-CH 2-CH=CH 2 Br2 CH2Br-CHBr- CH2-CH=C H2 + CH2Br-CHBr-CH2-CHBr-CH2Br Ce fonctionnement est typique des diènes à doubles liaisons isolées. © E.V. Blackburn, 2011 Addition aux diènes conjugués CH2=CH-CH=CH 2 Br2 CH2BrCHBrCHBrCH 2Br + CH2BrCHBrCH=CH 2 + CH2BrCH=CHCH 2Br addition en 1,2 addition en 1,4 © E.V. Blackburn, 2011 Addition aux diènes conjugués Examinons la réaction suivante: CH3CH=CHCH=CHCH HCl ? 3 + CH3CH=CHCH=CHCH3 + H + CH3CH2CHCH=CHCH3 © E.V. Blackburn, 2011 Addition aux diènes conjugués Examinons la réaction suivante: CH3CH=CHCH=CHCH HCl ? 3 + CH3CH=CHCH=CHCH3 + H X + CH3CH2CHCH=CHCH3 + CH3CHCH2CH=CHCH3 cation allyle cation secondaire © E.V. Blackburn, 2011 Cation allyle H3C CH2 CH - Cl H3C-CH2-CHCl-CH=CH-CH3 addition en 1,2 CH + CH CH3 - Cl H3C-CH2-CH=CH-CHCl-CH3 addition en 1,4 © E.V. Blackburn, 2011 Addition en 1,2 ou en 1,4? -80o CH2=CHCH=CH 2 + HBr CH3CHCH=CH 2 + CH3CH=CHCH 2Br Br 20% 80% 40o 40o CH3CHCH=CH 2 + CH3CH=CHCH 2Br Br 20% 80% © E.V. Blackburn, 2011 Contrôle thermodynamique v cinétique L’isomère le plus stable est produit si la réaction est sous contrôle thermodynamique. Cependant, si la réaction est sous contrôle cinétique, le produit est déterminé par l’état de transition le moins énergétique. Ainsi, à des températures élevées c’est le produit le plus stable qui est le produit majoritaire. © E.V. Blackburn, 2011 E Br CH2CH=CHCH 3 H2C=CHCHCH 3 Br + H2C=CHCH=CH2 + HBr H2C=CHCHBrCH3 1,2 BrCH2CH=CHCH3 1,4 © E.V. Blackburn, 2011 Cependant – le travail de Norlander DCl D + 2 + D D 2o o Cl D + Cl D 75,5% 24% © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder 200C diène diénophile cyclohexène Prix Nobel de chimie - 1950 © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder 200C diène diénophile cyclohexène Cette réaction est une réaction péricyclique parce qu’on observe dans l’état de transition une enfilade cyclique de noyaux et d’électrons. © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder G G diene dienophile G = -CO 2H, -COR, -C=N groupes attracteurs d'électrons © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder NC CN NC CN + 25C CN CN NC CN © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder une réaction stéréospécifique La stéréochimie du diénophile est conservée dans le produit. H CO2CH3 H CO2CH3 H + H C O2CH3 C O2CH3 © E.V. Blackburn, 2011 La réaction de Diels - Alder une réaction stéréospécifique La stéréochimie du diène est aussi conservée dans le produit. H + H NC CN NC CN H CN CN H CN CN © E.V. Blackburn, 2011 Identifiez le diène et le diénophile pour effectuer la synthèse du composé suivant: © E.V. Blackburn, 2011 Identifiez le diène et le diénophile pour effectuer la synthèse des composés suivants: © E.V. Blackburn, 2011