15.7 : α-halogénation catalysée par l'acide des aldéhydes et des cétones

En remplaçant un α-hydrogène par un halogène, l'α-halogénation catalysée par un acide d'aldéhydes ou de cétones donne un produit monohalogéné.

Dans la première étape du mécanisme, l'acide protonne l'oxygène carbonyle, ce qui donne un cation stabilisé par résonance, qui perd ensuite un hydrogène α pour former un tautomère énol. La liaison C=C dans un énol est hautement nucléophile en raison de la nature donneuse d’électrons du groupe –OH. Par conséquent, la double liaison attaque un halogène électrophile pour former un carbocation monohalogéné. Dans la dernière étape, la déprotonation du carbocation donne les α-halo aldéhydes ou cétones.

Notez que la formation d’énol est l’étape déterminante de la vitesse de la réaction et que l’halogène n’est pas impliqué dans l’étape limitante. Par conséquent, les vitesses initiales de l’α-halogénation sont indépendantes du type et de la concentration de l’halogène. Globalement, la réaction suit une cinétique du second ordre, dans laquelle les vitesses dépendent de la concentration du carbonyle et de l'acide.

L'ajout d'un deuxième halogène est défavorable car l'intermédiaire carbocation formé par la réaction d'un énol monohalogéné avec des halogènes est fortement déstabilisé par l'effet polaire attracteur d'électrons de deux atomes d'halogène. Il est intéressant de noter que l’acide formé comme sous-produit de cette réaction peut finalement catalyser la première étape de l’énolisation, rendant ainsi la réaction autocatalytique. Les cétones asymétriques subissent une α-halogénation au niveau du carbone le plus substitué par la formation préférentielle d'un énol thermodynamique. Comme indiqué ci-dessous, la réaction d'α-halogénation catalysée par un acide fonctionne également bien pour convertir les cétones en cétones α, β‒insaturées via des réactions d'élimination E2 formant une nouvelle liaison π.