Réaction de Wohl-Ziegler

La réaction de Wohl-Ziegler[1],[2] ou bromation de Wohl-Ziegler, nommée d'après les chimistes allemands Alfred Wohl et Karl Ziegler, est une réaction de substitution radicalaire aboutissant à la bromation allylique ou benzylique d'un hydrocarbure utilisant un N-bromoimide avec un amorceur radicalaire (classiquement l'AIBN ou le peroxyde de benzoyle) ou par irradiation[3].

The Wohl-Ziegler reaction
The Wohl-Ziegler reaction

Les meilleurs rendements de cette réaction ont été obtenus en utilisant le N-bromosuccinimide (NBS) en solution dans le CCl4 anhydre[4],[3],[5]. Les radicaux allyliques et benzyliques formés durant la réaction sont plus stables que les autres radicaux carbonés et les produits majoritaires sont les bromures allyliques et benzyliques.

Mise en œuvre

Une mise en œuvre typique de cette réaction est l'ajout en quantité stœchiométrique de N-bromosuccinimide et une petite quantité d'initiateur à une solution du substrat dans CCl4, puis le mélange est agité et porté à ébullition. L'initiation de la réaction est indiquée par une ébullition plus vigoureuse, obligeant parfois à arrêter le chauffage. Une fois que tout le N-bromosuccinimide (plus dense que le solvant) a été converti en succinimide (qui lui flotte dans le solvant), la réaction se termine.

Le milieu doit rester strictement anhydre tout au long de la réaction, le produit désiré étant aisément hydrolysable[6]. Le carbonate de baryum est souvent utilisé pour maintenir ces conditions anhydres et non-acides.

Mécanisme réactionnel

Le mécanisme présenté ici est celui de la bromation du cyclohexène.

Initiation :

  • Décomposition de l'AIBN en diazote et en radical cyanure
Création de radical par décomposition de l'AIBN
  • Réaction du radical avec le NBS et formation du radical brome
Formation du radical brome


Propagation en chaîne :

  • Réaction radicalaire entre le radical brome et le cyclohexène formant le bromure d'hydrogène et un radical cyclohexényle :
Déprotonation radicalaire
Formation du dibrome
  • Addition radicalaire du brome sur le cyclohexényle pour former le produit final (bromocyclohexène) avec régénération du radical brome permettant de recommencer le mécanisme en chaîne :
Formation du produit final

Régiosélectivité

La réaction de Wohl-Ziegler brome préférentiellement la position la plus encombrée si le substrat présente plusieurs positions allyliques. Cette régiosélectivité correspond à la formation du radical le plus stabilisé[7].

Lorsque la molécule présente un cycle aromatique, la réaction de Wohl-Ziegler forme exclusivement le produit de bromation de la position benzylique, sans aucune bromation du cycle[7].

Notes et références

  1. ↑ (de) A. Wohl, « Bromierung ungesättigter Verbindungen mit N-Brom-acetamid, ein Beitrag zur Lehre vom Verlauf chemischer Vorgänge », Ber. Dtsch. Chem. Ges., vol. 52, no 1,‎ , p. 51-63 (ISSN 0009-2940, DOI 10.1002/cber.19190520109).
  2. ↑ (de) K. Ziegler, « Die Synthese des Cantharidins », Liebigs Ann. Chem., vol. 551, no 1,‎ , p. 1–79 (ISSN 0075-4617, DOI 10.1002/jlac.19425510102).
  3. ↑ a et b (en) F. L. Greenwood et M. D. Kellert, « 4-bromo-2-heptene », Org. Synth., vol. 58,‎ , p. 8 (ISSN 0078-6209, DOI 10.15227/orgsyn.038.0008).
  4. ↑ (en) C. Djerassi, « Brominations with N-Bromosuccinimide and Related Compounds. The Wohl-Ziegler Reaction », Chem. Rev., vol. 43, no 2,‎ , p. 271–317 (ISSN 0009-2665, DOI 10.1021/cr60135a004).
  5. ↑ (de) L. Horner et E. M. Winkelman, « Neuere Methoden der präparativen organischen Chemie II 14. N-Bromsuccinimid, Eigenschaften und Reaktionsweisen Studien zum Ablauf der Substitution XV », Angew. Chem., vol. 71, no 11,‎ , p. 349–365 (ISSN 1433-7851, DOI 10.1002/ange.19590711102).
  6. ↑ (en) R. W. Binkley et G. S. Goewey, « Regioselective ring opening of selected benzylidene acetals. A photochemically initiated reaction for partial deprotection of carbohydrates », J. Org. Chem., vol. 49, no 6,‎ , p. 992–996 (ISSN 0022-3263, DOI 10.1021/jo00180a008).
  7. ↑ a et b Kürti et Czakó 2005, p. 492

Bibliographie

  • (en) László Kürti et Barbara Czakó, Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis : Background and Detailed Mechanisms, Amsterdam, Elsevier Academic press, , 758 p. (ISBN 0-12-429785-4)