Catalyseur ALCL3

[Came31]

Bonsoir,

Voilà, j'ai du mal à comprendre quel est le rôle de ALCL3 dans les réactions de substitution sur du benzène, par exemple.
Est-ce que quelqu'un pourrait m'expliquer ?

Merci !
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[RuBisCO]

Bonjour,
Le but est d'exalter l'électrophilie du réactif : c'est un acide de Lewis, il va alors avoir tendance à former AlCl₄^-, donc en conséquence laisser notre électrophile avec une charge positive, le rendant plus réactif.

[moco]

RubisCo ne m'en voudra pas si je fais un peu de théâtre en complétant ce qu'il dit, et en disant que AlCl3 est une molécule insatisfaite. L'atome central Al ne suit pas la règle de l'octet. Il est entouré de 3 doublets, donc de 6 électrons. Il lui en manque deux pour suivre la règle de l'octet. Il essaie par tous les moyens de s'en procurer. S'il est en contact avec une molécule chargée d'atome de chlore Cl, il a bien envie d'arracher cet atome chargé en doublets inutiles, ou mieux encore le ion chlorure Cl-, lequel ion peut alors se crocher à AlCl3 pour former l'ion AlCl4-, qui lui respecte la règle de l'octet.
Ce forfait étant accompli, la pauvre molécule amputée de son atome Cl, se retrouve transformée en un ion positif. Et on sait bien que les molécules organiques détestent être chargées. Elle attaque le benzène, pour s'y fixer, et chasser un ion H+, par le petit mécanisme que tu connais j'espère.

[Came31]

Ah oui, je comprend, mieux merci ! Mais cela n'est valable qu'à condition que l'electrophile de départ porte un chlore, non ? Pour qu'on puisse le lui arracher, par exemple CH3Cl ?
J'ai une autre question, par rapport à cet énoncé : CH3Cl + ALCl3--> ALCL3 + a
(benzène) --> a + b
b --> c
a) a est un carbocation
b) b est un composé neutre
c) c est un carbocation

Si je comprend bien, la a) est vraie, car on obtient bel et bien CH3+ (un carbocation)
Ensuite pour la b), attendez je réfléchis ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[RuBisCO]

Exactement : pour enlever un brome, on utilisera du FeBr₃ ou du fer métallique (il y a formation in situ de FeBr₃).

Par contre, il y a très probablement un problème : comment un composé neutre peut donner un composé neutre et un carbocation chargé ?

[Came31]

Ah oui merci pour cette explication !
par contre je ne vois pas comment le benzène seul peut donner a !

[Came31]

Il doit y avoir une erreur dans le polycopié ^^.
Juste pour vérifier que j'ai bien compris, si je prend l'exemple chloro éthane + benzène --> b + HCl
(en présence de AlCl3)
Cela signifie que, le Cl étant capté par AlCl3, on forme CH2CH3+ qui va ensuite attaquer le benzène. Donc b n'est rien d'autre que l'éthyl benzène ?

[RuBisCO]

Je dirais la même chose que toi.

[Came31]

Une dernière question, dans la réaction suivante :
toluène + Cl2 --> a + HCl (toujours en présence de AlCl3)
AlCl3 capte un chlore, et lorsque le chlore attaque le toluène, il va nécessairement prendre la place du proton ? Question débile : pourquoi ne peut-il pas remplacer le méthyl ? Le méthyl est plus électrophile ?
Et enfin, si le chlore attaque le toluène où se substitue-t'il ?
Par exemple dans les cas du nitrobenzène, l'electrophile attaque en méta puisque NO2 a un effet attracteur.

[Came31]

Mais dans ce cas là, le carbone ne possède pas de doublet non liant et il n'est pas doublement lié.
Il a juste un effet donneur inductif. Du coup, je ne vois pas quel effet mésomère il peut bien engendrer
Si quelqu'un a une idée...

[RuBisCO]

Avez-vous les règles de Holleman ?
Dans le cas du toluène, le méthyle va avoir un effet légèrement donneur, donc il est peu activant et privilégie les orientations otho et para.

[Came31]

Ah d'accord merci, ce n'était pas précisé dans mon cours.
Cette fois, (je suis désolée de toutes mes questions) en présence de H2SO4 que peut donner la réaction suivante :
toluène + HNO3--> c + HCl
Il me semble que l'acide sulfurique sert à former l'electrophile NO2+. Donc, dans ce cas NO2+ attaquera le toluène en ortho et on formera le paranitrotoluène ?
Par contre je ne comprend ps d'où provient le chlore.

[RuBisCO]

Normalement, il se forme tout seul dans l'acide nitrique fumant : 2 HNO₃ NO₂⁺+ NO₃^- + H₂O.
Dans le mélange sulfonitrique, il y a la réaction : HNO₃ + H₂SO₄ NO₂⁺ + HSO₄^- + H₂O.
Le méthyle va permettre la fixation en otho ou en para, mais pour des raisons stériques le paranitrotoluène sera privilégié, comme tu l'as dit. Et il y a encore une faute de frappe, on obtient de l'eau.