12.10 : Addition nucléophile au groupe carbonyle: mécanisme général

Le carbone carbonyle d’un aldéhyde ou d’une cétone est le site d’une attaque nucléophile en raison de sa nature déficiente en électrons. En fonction de La puissance du nucléophile entrant, la réaction se produit via différentes voies mécanistiques.

Un nucléophile plus fort peut attaquer directement le centre électrophile, le carbone carbonyle. L'orbitale HOMO du nucléophile interagit avec l'orbitale LUMO (π* antibonding) présente sur le carbone carbonyle. Cette interaction rompt la liaison π et déplace les électrons de liaison π sur l'oxygène carbonyle, formant un anion alcoxyde basique. L'intermédiaire de l'ion alcoxyde basique extrait un proton, formant le produit d'addition comme illustré dans la figure suivante.

En revanche, un nucléophile faible ne peut pas attaquer directement le carbone carbonyle électrophile. Pour que le nucléophile faible réagisse, l’électrophilie du carbone carbonyle doit être considérablement améliorée. Ainsi, l'aldéhyde ou la cétone est traité avec un catalyseur acide pour améliorer l'électrophilie du carbone carbonyle. Comme le montre la figure ci-dessous, le catalyseur acide protone l'oxygène carbonyle en formant un cation oxonium. Le cation oxonium est stabilisé par résonance en délocalisant la charge positive sur l'atome de carbone carbonyle adjacent. Cette délocalisation de la charge positive augmente l'électrophilie du carbone carbonyle, conduisant à l'attaque du nucléophile faible.