Mécanisme de l'Élimination (E1 vs E2)

Comprendre les Réactions d'Élimination

En plus des substitutions, les halogénoalcanes peuvent subir des réactions d'élimination, où deux substituants sont retirés d'atomes de carbone adjacents pour former une double liaison (un alcène). Ces réactions sont souvent en compétition avec les substitutions nucléophiles. Les deux principaux mécanismes sont E1 (unimoléculaire) et E2 (bimoléculaire).

Les Mécanismes E1 et E2

Mécanisme E1 (Élimination Unimoléculaire)

Se déroule en deux étapes, via un intermédiaire carbocationique (le même que pour SN1).
Favorisé par les substrats tertiaires (\(3^\circ\)), les bases faibles et la chaleur.

Mécanisme E2 (Élimination Bimoléculaire)

Se déroule en une seule étape concertée où une base arrache un proton pendant que le groupe partant se détache.
Favorisé par les bases fortes et encombrées. La vitesse dépend de la concentration du substrat et de la base.

Règle de Zaitsev : Pour les deux mécanismes, le produit majoritaire est généralement l'alcène le plus substitué (le plus stable).

Question à traiter

Pour chaque réaction suivante, prédisez le mécanisme d'élimination principal (E1 ou E2) et dessinez le produit organique majoritaire.

2-bromo-2-méthylpropane + Éthanolate de sodium (CH₃CH₂ONa, une base forte et encombrée) \(\rightarrow\) ?
2-bromobutane + Chauffage dans l'éthanol (une base faible) \(\rightarrow\) ?

Correction : Mécanisme de l'Élimination (E1 vs E2)

1. 2-bromo-2-méthylpropane + Éthanolate de sodium

Analyse :

Substrat : Le 2-bromo-2-méthylpropane est un halogénoalcane tertiaire (3°).
Base : L'éthanolate de sodium est une source d'ions éthanolate (CH₃CH₂O⁻), une base forte.
Conclusion : La combinaison d'un substrat tertiaire et d'une base forte favorise fortement le mécanisme E2.

Dans le mécanisme E2, la base forte arrache un proton sur un carbone adjacent au carbone portant le groupe partant, et simultanément, la double liaison se forme et le groupe partant (Br⁻) est expulsé.

      CH₃
      |
CH₃– C=CH₂

Produit majoritaire : 2-méthylpropène via un mécanisme E2.

2. 2-bromobutane + Chauffage dans l'éthanol

Analyse :

Substrat : Le 2-bromobutane est un halogénoalcane secondaire (2°).
Base : L'éthanol (CH₃CH₂OH) est une base faible. La chaleur favorise les réactions d'élimination par rapport aux substitutions.
Conclusion : Un substrat secondaire avec une base faible favorise le mécanisme E1.

La réaction se fait en deux étapes : 1) Départ du Br⁻ pour former un carbocation secondaire. 2) La base faible (éthanol) arrache un proton sur un carbone adjacent pour former l'alcène. Selon la règle de Zaitsev, le proton est arraché préférentiellement sur le carbone le moins hydrogéné (le carbone 3) pour former l'alcène le plus substitué (et donc le plus stable).

CH₃–CH=CH–CH₃

Produit majoritaire : But-2-ène via un mécanisme E1.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Quelle condition favorise principalement une réaction E2 par rapport à une E1 ?

Un substrat tertiaire.
Un nucléophile faible.
Une base forte et concentrée.

2. La règle de Zaitsev prédit la formation de...

l'alcène le plus substitué.
l'alcène le moins substitué.
l'isomère cis uniquement.

Glossaire

Réaction d'Élimination: Réaction au cours de laquelle deux substituants sont retirés d'une molécule, souvent pour former une liaison multiple.
Mécanisme E1: Mécanisme d'élimination en deux étapes passant par un intermédiaire carbocationique. La vitesse ne dépend que de la concentration du substrat.
Mécanisme E2: Mécanisme d'élimination en une seule étape (concertée) où la base arrache un proton en même temps que le groupe partant se détache.
Règle de Zaitsev: Règle qui prédit que dans une réaction d'élimination, l'alcène le plus stable (généralement le plus substitué) est le produit majoritaire.
Base Forte / Faible: Une base est forte si elle a une grande affinité pour les protons (ex: OH⁻, RO⁻). Une base est faible si son affinité pour les protons est limitée (ex: H₂O, ROH).