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Réaction d'addition

Réaction d'addition

La réaction d'addition est légèrement différente de la réaction d'élimination. En effet, dans la réaction d'élimination, deux groupes sont éliminés de carbones adjacents et remplacés par une liaison \( \pi \) .

Tandis que la réaction d'addition nécessite l'ajout de deux groupes à des carbones adjacents avec la liaison \( \pi \) et que cette liaison \( \pi \) a maintenant disparu et de cette façon ces carbones \( sp^2 \) deviennent des carbones \( sp^3 \) .

C'est là qu'intervient le résumé de cours d'aujourd'hui. Nous allons essayer d'étudier la manière dont un type de réaction chimique appelé addition se produit avec différents types de molécules organiques.

  • Ce résumé de cours porte sur la réaction d'addition.
  • Nous allons d'abord étudier la réaction d'addition nucléophile.
  • Nous étudierons ensuite les différents produits des réactions d'addition électrophile, notamment l'addition électrophile des halogènes et des halogénures d'hydrogène.
  • Nous essaierons de donner quelques exemples de réactions d'addition électrophile.
  • Enfin, nous examinerons l'addition radicalaire.

Réaction d'addition : cours

En chimie, une addition consiste à "ajouter" une particule à une molécule sans qu'il soit nécessaire de séparer quelque chose de la molécule.

Les différents types d'addition sont:

  • Addition nucléophile
  • Addition électrophile
  • Addition radicalaire.

Réaction d'addition nucléophile

Les particules nucléophiles présentent une charge partielle négative ou une charge négative. Elles forment des interactions avec des molécules de faible densité électronique, par exemple des molécules avec des charges partielles positives ou des charges positives. Elles ont donc une forte tendance à céder des électrons ou à accepter une charge positive.

Il se produit ainsi une formation de liaison, la particule nucléophile mettant à disposition une paire d'électrons.

Les nucléophiles sont donc des molécules qui peuvent attaquer un substrat avec leur paire d'électrons libres.

Le nom "nucléophile" peut être traduit par "qui aime le noyau". "Noyau" est utilisé dans ce sens, car des protons chargés positivement sont localisés dans le noyau de l'atome et les molécules aspirent à devenir un peu plus positives.

Les particules de charge opposée s'attirent les unes les autres. Les nucléophiles sont donc attirés par les zones de charge positive, comme l'atome de carbone présent dans le groupe carbonyle. Voici quelques exemples courants :

L'ion cyanure \(CN^- \)

L'ion hydrure \( H^- \)

L'eau \( H_2O \)

L'ammoniac, \( NH_3 \)

Dans ce résumé, nous allons nous concentrer sur la réaction impliquant la première molécule : l'ion cyanure \( CN^- \).

Réaction d'addition nucléophile avec le cyanure d'hydrogène

Les aldéhydes réagissent avec le cyanure d'hydrogène et l'acide chlorhydrique dilué pour former des hydroxynitriles, qui sont également connus sous le nom de cyanohydrines.

Examinons la réaction générale entre un aldéhyde et un ion cyanure.

Réaction d'addition, addition nucléophile, StudySmarterFig.1- La réaction générale entre un aldéhyde et l'ion cyanure

  1. L'ion cyanure négatif (nucléophile) est attiré vers le carbone partiellement chargé positivement dans la liaison \( C=O \) . Il forme une liaison avec ce carbone et force la double liaison \(C=O \) à se rompre, transférant une des paires d'électrons de liaison à l'atome d'oxygène ;
  2. L'atome d'oxygène est maintenant un ion chargé négativement avec une paire d'électrons non liée. Il réagit avec un ion hydrogène positif de la solution pour former un groupe fonctionnel hydroxyle, \( -OH \) ;
  3. Le produit final est un hydroxynitrile.

La réaction présente l'équation générale suivante :

$$ RCHO + HCN \rightarrow RCH(OH)CN $$

Réaction d'addition électrophile

Tout d'abord, il est important que tu connaisses la définition d'une particule électrophile, ainsi que ce qui se passe lors d'une addition. C'est ce que tu vas apprendre maintenant :

Les particules électrophiles possèdent une charge partielle positive ou une charge positive et interagissent avec des sites à haute densité électronique, par exemple des liaisons multiples ou des paires d'électrons libres. Elles présentent donc un déficit d'électrons et sont des hydrocarbures insaturés qui ont une forte tendance à absorber les électrons.


Un électrophile est un atome ou un groupe qui est attiré par un centre riche en électrons où il accepte une paire d'électrons.

En chimie, une interaction est une liaison non covalente entre deux molécules. Ces liaisons peuvent être par exemple des forces de Van der Waals ou des liaisons hydrogène. Tu trouveras plus d'informations à ce sujet dans notre résumé sur les liaisons secondaires.

L'addition électrophile est un mécanisme de réaction que tu peux trouver en chimie organique. Les hydrocarbures insaturés (alcènes, alcynes) réagissent avec différentes classes de substances.

L'addition électrophile a lieu principalement dans les alcènes. Les alcènes sont des molécules qui ont des liaisons doubles carbone-carbone \( C=C \) . Au cours de l'addition électrophile, la double liaison carbone-carbone \( C=C \) est rompue, ce qui fait que les carbones ont besoin de la quatrième liaison, car les carbones peuvent faire un total de quatre liaisons et c'est là que les électrophiles viennent prendre leur place dans le produit.

La raison pour laquelle les électrophiles peuvent attaquer et se joindre à ces composés et pas à d'autres est que la double liaison carbone-carbone a une densité électronique élevée, ce qui la rend sensible aux attaques. De plus, un carbone peut avoir un maximum de 4 liaisons, donc si toutes ces places sont prises, aucune addition n'est possible (seulement une substitution).

Réaction d'addition sur les alcènes

Les alcènes sont des composés aliphatiques insaturés contenant une double liaison carbone-carbone \( C=C \) . Les alcènes sont des espèces riches en électrons, et ils sont prêts à donner cette paire d'électrons \( \pi \) aux électrophiles. On peut donc dire que les alcènes ont tendance à agir comme des bases de Lewis.

Lors de l'addition électrophile, la double liaison carbone-carbone \( C=C \) est rompue, ce qui fait que les carbones ont besoin de la quatrième liaison, car les carbones peuvent faire un total de quatre liaisons (valence du carbone = \( 4 \) ), et c'est là que les électrophiles viennent prendre leur place dans le produit. De plus, un carbone peut présenter un maximum de \( 4 \) liaisons, donc si toutes ces places sont prises, aucune addition n'est possible (seulement une substitution).

Réaction d'addition Exemple d'addition électrophile StudySmarterFig.2- Produits de réaction d'addition sur les alcènes.

Dans l'exemple ci-dessus, remarque cette façon dont la liaison \( \pi \) est rompue et de nouvelles liaisons \( \sigma \) (en rose) sont formées avec A et B du réactif AB.

Additions électrophiles d'halogènes

Nous allons commencer par explorer l'addition électrophile d'un halogène. Lorsque les halogènes réagissent avec les alcanes, quelque chose de différent peut se produire. Tout d'abord, les halogènes existent sous une forme diatomique, ce qui signifie qu'ils sont au nombre de deux, comme \( Br_2 \) . L'halogène a une force dipolaire temporaire, également appelée force dipolaire induite. Cela est dû à la répulsion entre les électrons de \( Br_2 \) et la forte densité d'électrons de la liaison \( C=C \) . Donc, si nous regardons de plus près, en raison de la force dipolaire induite, l'un des bromes est légèrement positif \( Br \ \delta ^{+} \) , et l'autre brome est légèrement négatif \( Br \ \delta ^{-} \) . Le brome légèrement positif sera attiré par la double liaison carbone-carbone, et les électrons de la liaison \( \pi \) formeront une liaison entre le carbone et le brome. Le brome légèrement négatif \( Br \ \delta ^{-} \) devient alors un ion négatif avec une paire d'électrons solitaires et un carbocation positif. La paire d'électrons solitaires sur le brome négatif va donner les électrons au carbocation positif et former le produit final.

Nous pouvons utiliser l'exemple entre \( Br_2 \) et le propène, où d'abord, l'induction des deux bromes a lieu, produisant un brome légèrement positif \( Br \space \delta^ + \) et un brome légèrement négatif \( Br \space \delta^ - \) . Le brome légèrement positif et les électrons de la liaison \( \pi \) vont former une liaison entre le carbone et le brome et produire également un carbocation positif. Le second brome devient complètement négatif avec une paire d'électrons solitaires ; il donnera ces électrons au carbocation positif et produira du 1,2, dibromo-propane.

Additions électrophiles des halogénures d'hydrogène

Les halogénures d'hydrogène sont des hydrogènes liés à un halogénure, par exemple, le bromure d'hydrogène \( HBr \) . Les halogénures d'hydrogène sont polaires. Cela est dû au fait que l'hydrogène et l'halogène ont une différence d'électronégativité. Si nous reprenons notre exemple précédent du bromure d'hydrogène \( HBr \) , le brome exerce une plus forte attraction sur les électrons de la liaison \( H-Br \) . Par conséquent, l'hydrogène \( H \) est légèrement positif \( \delta^ + \) et le brome \( Br \) est légèrement négatif \( \delta ^- \) .

De cette façon, comment se produit l'addition électrophile ? Tout d'abord, l'hydrogène de l'halogénure d'hydrogène agit comme un électrophile et accepte les électrons de la double liaison carbone-carbone \( C=C \) . En conséquence, la liaison entre l'hydrogène et l'halogénure se rompt, ce qui entraîne la formation d'un ion halogénure négatif et d'un intermédiaire carbocation réactif. L'intermédiaire carbocation peut alors réagir avec l'ion halogénure négatif, ce qui conduit à notre produit.

Carbocations : un ion avec un atome de carbone chargé positivement.

Pour mettre cela en contexte, nous pouvons utiliser l'exemple du bromure d'hydrogène \( HBr \) et de l'éthène. Si nous regardons l'image de droite, nous pouvons voir que l'hydrogène \( H \) accepte les électrons de la double liaison carbone-carbone de l'éthène, formant un intermédiaire carbocationnel réactif. Cela conduit à la rupture de la liaison entre l'hydrogène et le brome, formant un ion \( Br^- \) . L'ion \( Br^- \) réagit ensuite avec l'intermédiaire carbocation réactif et forme un produit final de bromoéthane.

Produits majoritaires et minoritaires

Dans le cas où l'addition électrophile concerne des alcènes symétriques, il n'y aura pas de confusion quant à la destination de l'électrophile. Pourquoi ? Regarde l'éthène, les quatre hydrogènes entourant la double liaison sont équivalents. Peu importe où tu places ton électrophile, tu obtiens le même produit.

Réaction d'addition alcènes symétriques et asymétriques StudySmarterFig.3- Alcène symétrique et asymétrique

Mais le propène est différent. C'est un alcène asymétrique où au moins un des groupes entourant la double liaison est différent. Si l'électrophile \( H^+ \) se trouve sur le carbone 1, on obtient du 2-bromopropane, mais s'il se trouve sur le carbone \( 2 \) , on obtient du 1-bromopropane. Les deux produits sont formés, mais lequel a le plus de chances de se former ? Quel est le produit principal ?

Vladimir Markovnikov a présenté la réponse à ces questions grâce à sa règle - la règle de Markovnikov.

Règle de Markovnikov

Règle de Markovnikov : Dans les réactions d'addition d'un halogénure d'halogène et d'un alcène, l'halogène se lie au carbone le plus substitué.

Selon la règle de Markovnikov, lorsqu'un alcène asymétrique réagit avec un halogénure d'hydrogène, l'hydrogène se fixe sur le carbone à double liaison qui présente le plus grand nombre d'hydrogènes.

Comprenons ce concept à l'aide d'un exemple.

Réaction d'addition : Exercice

Considérons le propène, un alcène non symétrique. Dans le propène, il y a une double liaison entre \( C1 \) et \( C2 \) . Le carbone-1 présente deux hydrogènes alors que le carbone-2 en présente un. Ainsi, lorsque le bromure d'hydrogène attaque la double liaison, il préfère se fixer sur le carbone-1 qui présente deux hydrogènes plutôt que sur le carbone-2. Le résultat de cette attaque est la formation d'un carbocation secondaire qui est plus stable.

D'autre part, si l'hydrogène attaque le carbone-2 (moins d'atomes d'hydrogène), un carbocation primaire est généré, qui est moins stable. Par conséquent, bien qu'un produit soit formé à partir du carbocation primaire, le pourcentage de rendement sera très faible. Ainsi, le produit qui est formé par l'intermédiaire du carbocation secondaire est le produit principal.

Réaction d'addition Règle de Markovnikov StudySmarterFig.4- Règle de Markovnikov.

Addition radicalaire

Les conditions de réaction, telles que les catalyseurs utilisés, détermineront les produits formés. Contrairement à la règle de Markovnikov, le propane réagit avec le \( HBr \) en présence de peroxydes pour donner du 1-bromopropane comme produit principal.

Anti Markovnikov

Pour comprendre pourquoi cela se produit, veuille présenter l'addition anti-Markovnikov suivante.

Réaction d'addition Règle de l'anti-markovnikov StudySmarterFg.5 - Addition radicalaire anti-Markovnikov 1

En présence de peroxydes, le brome subit une fission homolytique générant un radical libre de brome. Ce radical libre de brome s'attache au carbone ayant le moins d'hydrogènes, générant un intermédiaire de radical libre de carbone secondaire.

Rappelle-toi qu'en présence de peroxydes, l'attaque du radical brome s'effectue en premier, suivie de l'addition d'hydrogène, alors que dans l'addition de Markovnikov, c'est l'attaque de l'hydrogène qui s'effectue en premier. Ainsi, deux conditions différentes produisent deux produits majeurs différents.

L'addition anti-Markovnikov est également appelée l'effet peroxyde de Kharasch.

Au lieu que les substituants s'attachent au carbone le plus substitué, ils s'attachent au carbone le moins substitué. La théorie veut que cela permette une meilleure conduction, ce qui donne un carbocation plus stable.

Réaction d'addition -points clés

  • Dans l'addition électrophile, un électrophile est ajouté à un composé.
  • Lorsque l'électrophile est un halogénure d'hydrogène, l'hydrogène accepte d'abord les électrons de la double liaison carbone-carbone, ce qui entraîne la rupture de la liaison entre l'hydrogène et l'halogénure et la formation d'un carbocation positif, auquel l'halogénure se lie ensuite.
  • Dans les alcènes asymétriques, nous utilisons la règle de Markovnikov pour déterminer la position de l'hydrogène et de l'halogénure dans une molécule.
  • Lorsque l'électrophile est un halogénure, l'un des halogénures se lie d'abord à l'alcène, formant un carbocation et un halogénure négatif restant, puis l'autre halogénure négatif se lie au carbocation.
  • L'addition anti-Markovnikov est également appelée l'effet peroxyde de Kharasch. Au lieu que les substituants s'attachent au carbone le plus substitué, ils s'attachent au carbone le moins substitué. La théorie veut que cela permette une meilleure conduction, ce qui donne un carbocation plus stable.

References

  1. | Créé à partir d'images de Wikimedia Commons | Lpr6a2, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Questions fréquemment posées en Réaction d'addition

Pour faire une réaction d'addition, on ajoute deux groupes à des carbones adjacents avec la liaison π  de cette façon ces carbones sp2 deviennent des carbones sp3. Une réaction d'addition consiste à "ajouter" une particule à une molécule sans qu'il soit nécessaire de séparer quelque chose de la molécule.

Les différents types d'addition sont :

  • addition nucléophile
  • addition électrophile
  • addition radicalaire.

Selon la règle de Markovnikov, lorsqu'un alcène asymétrique réagit avec un halogénure d'hydrogène, l'hydrogène se fixe sur le carbone à double liaison qui présente le plus grand nombre d'hydrogènes.


L'addition de deux molécules identiques s'appelle une dissertation.

Évaluation finale de Réaction d'addition

Question

Définis la substitution électrophile.

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Réponse

La substitution électrophile est une réaction dans laquelle un électrophile remplace un groupe fonctionnel dans une molécule.

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Question

Combien d'hydrogènes présente un carbocation tertiaire ?


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Réponse

0

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Question

Qu'est-ce que l'addition électrophile ?


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Réponse

Un électrophile est ajouté au composé global

Montrer la question

Question

Dans l'addition électrophile, les doubles liaisons carbone-carbone sont-elles rompues ?

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Réponse

Oui

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Question

Qu'est-ce qui permet aux électrophiles d'attaquer les alcènes ?


Montrer la réponse

Réponse

La double liaison carbone-carbone présente une densité électronique élevée, ce qui la rend sensible à une attaque.

Montrer la question

Question

L'addition électrophile a-t-elle lieu avec les alcanes ou les alcènes ?


Montrer la réponse

Réponse

Alcènes

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que la règle de Markovnikov?

Montrer la réponse

Réponse

Lorsqu'un composé contient de l'hydrogène (H), l'hydrogène se fixe sur le carbone qui présente le plus d'atomes d'hydrogène au départ.

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Question

Selon la règle de Markovnikov, le produit majeur ou mineur est-il plus favorable ?

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Réponse

Produit majoritaire


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Question

Dans une réaction entre le brome hydrogène et le propène, quel est le produit principal ?

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Réponse


2-bromopropène 


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Question

Dans une réaction entre le bromure d'hydrogène et le propène, quel est le produit minoritaire ?

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Réponse

1-bromopropène

Montrer la question

Question

Lorsque \( Br_2 \) et le propène réagissent, quel est le produit ?

Montrer la réponse

Réponse

1,2, dibromopropane

Montrer la question

Question

Combien d'hydrogènes présente le carbocation primaire?

Montrer la réponse

Réponse

2

Montrer la question

Question

Combien d'hydrogènes présente un carbocation secondaire ?

Montrer la réponse

Réponse

1

Montrer la question

Question

Dans l'addition anti-Markovnikov les substituants  s'attachent au carbone le ............  substitué.


Montrer la réponse

Réponse

moins 

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Question

Règle de Markovnikov : Dans les réactions d'addition d'un halogénure d'halogène et d'un alcène, l'halogène se lie au carbone le ............... substitué.

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Réponse

plus 

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