Comment formuler les mécanismes réactionnels

Les mécanismes réactionnels sont formulés à l'aide de flèches courbes pour indiquer le mouvement des électrons à chaque étape de la réaction. Il est très important que la flèche parte de la position des électrons et pointe sur la destination des électrons. Une flèche courbe avec une pointe complète représente le mouvement d'un doublet d'électrons, tandis qu'une flèche courbe avec une demi-pointe représente le mouvement d'un seul électron, généralement dans une réaction radicale. Les deux types de flèches courbes sont illustrés dans la figure 1.

Figure 1 : La flèche courbe avec une pointe complète (à gauche) représente le mouvement d’un doublet d’électrons. La flèche courbe avec une demi-pointe (à droite) représente le mouvement d’un seul électron.

Il existe trois types de flèches courbes :

• Les flèches qui indiquent une rupture de liaison. La base de la flèche est sur la liaison rompue. Sa pointe indique l’atome ou la partie de la molécule qui acceptera le doublet d'électrons de la liaison. Dans l’exemple ci-dessous, un atome de brome se détache du bromure de tert-butyle. Les électrons qui constituaient cette liaison partent avec l’atome de brome, créant un ion bromure chargé négativement et un carbocation.

  

• Les flèches qui indiquent une formation de liaison. La base de la flèche est sur le doublet non liant ou la charge négative du nucléophile qui attaquera. Sa pointe indique l’électrophile où le nucléophile attaquera ou la nouvelle liaison qui sera formée suite à la réaction. Dans l’exemple ci-dessous, une doublet non liant sur l’atome d’oxygène d’une molécule d’eau attaque l’atome de carbone électrophile du carbocation. Le résultat est un alcool tertiaire protoné.

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• Les flèches qui indiquent simultanément une formation et une rupture de liaison. La base de la flèche est sur la liaison rompue et sa pointe indique l’électrophile où le nucléophile attaquera ou la nouvelle liaison qui sera formée. Dans l'exemple ci-dessous, la liaison entre le carbone et l'hydrogène est rompue, et les électrons de cette liaison sont utilisés pour établir une nouvelle liaison entre ce même atome de carbone et l'atome de carbone chargé positivement. Le résultat est un alcène et un proton.

  

Notez que pour tous les mécanismes réactionnels formulés, la charge est conservée, tout comme lors de l'écriture des schémas réactionnels. La formulation des mécanismes réactionnels est un système comptable : aucun électron ni charge ne peut apparaître ou disparaître soudainement.