Synthèse de Gabriel : mécanisme, limites et questions JEE/NEET
Réponse courte : le phtalimide est déprotoné par KOH (son N–H a un pKa ≈ 8,3), l'anion est alkylé par un halogénoalcane primaire (SN2), et l'hydrazine (ou une hydrolyse) libère l'amine primaire. Comme le N-alkylphtalimide ne peut pas être alkylé une seconde fois, aucune amine secondaire ou tertiaire ne se forme.
Qu'est-ce que la synthèse de Gabriel ?
L'ammoniac et les halogénoalcanes donnent un mélange d'amines primaires, secondaires et tertiaires et de sels d'ammonium quaternaire. La synthèse de Gabriel évite ce problème en utilisant le phtalimide comme NH2 protégé, qui ne peut recevoir qu'un seul groupe alkyle.
Le modèle représente la déprotonation, l'alkylation SN2 et la première attaque de l'hydrazine. Ouvrez-le pour remplacer le bromure de benzyle par un autre halogénure primaire.
La réaction en un coup d'œil
| Réactif de départ | Phtalimide (benzène-1,2-dicarboximide) |
|---|---|
| Étape 1 | KOH (éthanolique) → phtalimide de potassium |
| Étape 2 | R–X (méthyle, primaire ; SN2) → N-alkylphtalimide |
| Étape 3 | N2H4 (Ing–Manske) ou H3O+/OH− → R–NH2 |
| Produit | Uniquement des amines aliphatiques primaires pures |
Mécanisme étape par étape
- Déprotonation. L'hydroxyde arrache le proton N–H. L'anion est stabilisé par délocalisation sur les deux oxygènes des carbonyles, ce qui explique l'acidité du phtalimide.
- N-Alkylation (SN2). L'azote de l'imide attaque le carbone de l'halogénoalcane par l'arrière et déplace le bromure. Le N-alkylphtalimide obtenu n'a plus de N–H.
- Hydrazinolyse. L'hydrazine attaque un carbonyle (addition–élimination), puis l'autre de façon intramoléculaire. Le phtalhydrazide, cycle à six chaînons, est expulsé et l'amine primaire est libérée.
Chaque étape du modèle est vérifiée électron par électron : les flèches courbes donnent exactement les structures dessinées. Ouvrez-le dans MolDraw pour suivre les flèches étape par étape.
Exemples résolus
- Bromure de benzyle → benzylamine. L'exemple du modèle.
- Bromure d'éthyle → éthylamine. Tout halogénure de méthyle ou primaire convient.
- Bromoacétate d'éthyle → glycine. Les variantes Gabriel–malonique donnent des acides α-aminés.
- Impossible : aniline, tert-butylamine. Les halogénures d'aryle ne subissent pas de SN2 ; les halogénures tertiaires donnent plutôt une élimination.
Questions d'entraînement JEE et NEET
Q1. Quelle amine ne peut pas être préparée par la synthèse de Gabriel ?
Afficher la réponse
Aniline — Le chlorobenzène ne subit pas de SN2 avec l'anion phtalimide.
Q2. Pourquoi le phtalimide est-il acide ?
Afficher la réponse
Le N–H est encadré par deux groupes C=O : la base conjuguée est donc stabilisée par mésomérie. — pKa ≈ 8,3 : KOH le déprotone donc complètement.
Q3. Pourquoi la synthèse de Gabriel ne donne-t-elle que des amines primaires ?
Afficher la réponse
Le N-alkylphtalimide n'a pas de N–H et son azote n'est pas nucléophile : une seconde alkylation est donc impossible. — Contrairement à NH3 + R–X.
Q4. Quel réactif libère l'amine dans des conditions douces ?
Afficher la réponse
N2H4 — L'hydrazinolyse (Ing–Manske) donne l'amine et le phtalhydrazide.
Erreurs courantes
- Vouloir préparer des amines aromatiques — l'alkylation est une SN2.
- Utiliser des halogénures secondaires ou tertiaires : les secondaires réagissent mal, les tertiaires donnent une élimination.
- Oublier l'étape finale de libération (hydrazine ou hydrolyse).
Modifier ce mécanisme dans MolDraw
- Cliquez sur Ouvrir dans MolDraw. L'éditeur s'ouvre avec toute la figure sur le canevas : le bilan de la réaction, chaque étape numérotée et les points clés.
- Tout est constitué de structures ordinaires. Changez un substituant, recolorez des atomes ou déplacez une flèche : les flèches restent attachées à leurs atomes.
- Téléchargez-la en PNG, SVG ou PDF, ou copiez-la dans vos notes ou vos diapositives.
- La même figure se trouve dans l'éditeur sous Templates → Schemes → Name reactions.
Questions et réponses
Quel est le produit du phtalimide de potassium et d'un halogénoalcane ?
Un N-alkylphtalimide, qui donne l'amine primaire après hydrazinolyse ou hydrolyse.
Quel est le sous-produit de l'hydrazinolyse ?
Le phtalhydrazide (2,3-dihydrophtalazine-1,4-dione).
La synthèse de Gabriel est-elle une SN1 ou une SN2 ?
SN2 : les halogénures de méthyle et primaires donnent les meilleurs résultats.