6.17 : Réaction E2 : Stéréochimie et Régiochimie

Les réactions d'élimination des halogénures d'alkyle peuvent produire un ou plusieurs alcènes en fonction des considérations régiochimiques et stéréochimiques spécifiques. Alors que la régiochimie de la réaction régit l'emplacement de la double liaison dans le produit, les exigences stéréochimiques influencent souvent la géométrie.

Lorsqu'un substrat avec deux hydrogènes β différents subit une élimination E2, la présence d'une base forte peut donner deux alcènes régioisomères. L'alcène le plus substitué est le produit principal et est appelé produit de Zaitsev. L'alcène le moins substitué est appelé produit de Hofmann.

La prédominance du produit de Zaitsev reflète la stabilité relative des états de transition pour les produits possibles. L'état de transition ayant un caractère de double liaison important, la présence de substituants augmente sa stabilité. Ainsi, l’état de transition produisant l’alcène le plus substitué nécessite moins d’énergie et se déroule plus rapidement pour donner le produit Zaitsev. Cependant, en présence d'une base à encombrement stérique comme le tert-butoxyde de potassium, l'état de transition menant au produit de Zaitsev peut être très encombré ; dans de tels cas, les réactions E2 peuvent devenir régiosélectives pour le produit de Hoffman le moins substitué.

Dans les réactions E2, l’orbitale antiliante carbone-hydrogène σ remplie et l’orbitale antiliante carbone-halogène vide σ* doivent se trouver sur le même plan pour permettre la formation de la liaison π. Deux conformations remplissent cette exigence : a) l'hydrogène et l'halogénure sont anti-coplanaires et échelonnés, et b) ils sont syn-coplanaires et éclipsés. Les éliminations E2 se produisent préférentiellement via un état de transition anti-coplanaire de plus faible énergie où la base et le groupe partant sont éloignés l'un de l'autre et les deux orbitales sont entièrement parallèles, permettant un chevauchement maximal. Cependant, les réactions E2 de certaines molécules rigides peuvent se dérouler via un état de transition syn-coplanaire.

La stéréochimie des réactions E2 dépend du nombre d’hydrogènes β. Les halogénures d'alkyle avec deux hydrogènes β subissent une élimination stéréosélective pour donner le E-alcène plus stable comme produit principal. Cependant, un halogénure d'alkyle avec un seul hydrogène β donne un isomère stéréospécifique, même s'il s'agit du Z-alcène.