Réaction S_N2: État de transition

Une réaction S_N2 suit un mécanisme concerté au cours duquel un nucléophile attaque le substrat par l’arrière, avec perte simultanée du groupe partant du côté opposé à celui-ci.

Cela se produit par le biais d’un état de transition, qui est représenté entre crochets. La structure comprend un carbone électrophile attaché à cinq groupes : trois substituants, un nucléophile et un groupe partant. Le groupe nucléophile et le groupe partant sont partiellement liés, et les deux groupes portent une charge négative partielle.

Comme l’état de transition n’est pas un état intermédiaire, il ne peut pas être isolé. Il a une géométrie bipyramidale trigonale avec les trois substituants dans un arrangement planaire. Le nucléophile et le groupe partant sont placés à 180° l’un de l’autre, perpendiculairement au plan.

Les substituants sont à des angles de 90° par rapport au groupe nucléophile et au groupe partant. Cela augmente l’encombrement, conduisant à une structure instable à l’énergie la plus élevée sur la voie de réaction.

L’énergie de l’état de transition affecte la vitesse d’une réaction S_N2. Plus l’énergie de l’état de transition est élevée, plus l’énergie d’activation est importante, et donc plus la vitesse de réaction est faible.

Les taux de réaction sont également influencés par l’entrave stérique, c’est-à-dire la facilité avec laquelle le nucléophile attaque le centre électrophile.

Lorsque la substitution alkyle sur un carbone alpha augmente, l’obstacle stérique et, par conséquent, la répulsion de van der Waals avec le nucléophile entrant augmentent.

Par exemple, un halogénure de méthyle et tout halogénure primaire présentent la répulsion stérique la plus faible et la réaction se déroule plus rapidement.

En comparaison, un halogénure secondaire avec deux groupes volumineux entraîne une répulsion stérique accrue, ce qui ralentit par conséquent la réaction.

Dans un halogénure tertiaire, les trois groupes volumineux entravent l’attaque nucléophile, rendant le substrat pratiquement non réactif par un mécanisme S_N2.

De plus, l’augmentation de la substitution β-alkyle d’un halogénure primaire augmente la répulsion stérique, ce qui rend la molécule incapable de subir une réaction S_N2.