Oxydo-réduction en chimie organique - Définition

Réactions d'oxydo-réduction rencontrées fréquemment en chimie organique

Le méthane est oxydé en dioxyde de carbone parce que le nombre d’oxydation passe de -4 à +4. Comme réduction classique, nous trouvons la réduction des alcènes en alcanes et comme oxydation classique, nous avons l’oxydation des alcools en aldéhydes avec le dioxyde de manganèse. Dans les oxydations, des électrons sont retirés et la densité électronique est diminuée. Dans les réductions, cette densité augmente quand des électrons sont ajoutés à la molécule. Cette terminologie est toujours centrée sur le composé organique. Une cétone est toujours réduite par l’hydrure d'aluminium et de lithium mais oxyder cet hydrure par la cétone ne se dit pas. Dans beaucoup d’oxydations, il y a retrait de protons de la molécule organique et, au contraire, la réduction ajoute des protons à cette molécule (cf paragraphe suivant). Beaucoup de réactions indiquées comme réductions sont aussi citées dans d’autres catégories. Par exemple, la transformation de la cétone en alcool par l’hydrure d’aluminium et de lithium peut être considérée comme une réduction mais l’hydrure est aussi un bon nucléophile dans les substitutions nucléophiles. Beaucoup de réductions en chimie organique ont des mécanismes couplés avec des radicaux libres comme intermédiaires. De vraies réactions rédox ont lieu dans les synthèses organiques électrochimiques. Ces réactions chimiques peuvent avoir lieu dans une cellule électrolytique comme lors de l’électrolyse de Kolbe.

Hydrogénation/déshydrogénation

Si l'on compare l'éthane et l'éthylène (ci-dessus), on constate qu'une oxydation est formellement une perte d'une molécule d'hydrogène H₂ (déshydrogénation), et la réduction est la réaction inverse (hydrogénation).

H₃C-CH₃ → H₂C=CH₂ + H₂

L'hydrogénation est une réaction très utilisée en chimie organique. Elle nécessite la présence d'un catalyseur métallique qui va activer l'hydrogène gazeux en le dissociant. Cette réaction est appelée hydrogénation catalytique. Les catalyseurs sont principalement composés de palladium, de platine, de nickel ou de rhodium et ils peuvent être solubles (catalyseur homogène) ou non (catalyseur hétérogène) dans le milieu réactionnel.

L'hydrogénolyse est un cas particulier de l'hydrogénation catalytique. Dans cette réaction, c'est une liaison simple qui est hydrogénée ce qui provoque la coupure (lyse) de la liaison. Par exemple (Ph est un groupe phényle) :

R-O-CH₂-Ph + H₂ → R-OH + CH₃-Ph

Exemples

• Réduction d'un alcyne en alcène : Organic Syntheses, Vol. 68, p.182 (1990).
• Préparation d'un stilbène par déshydrogénation à la DDQ : Organic Syntheses, Vol. 49, p.53 (1969).

Oxydation et réduction par classe de composés

• Acide carboxylique
• Aldéhyde
• Alcool (chimie)
• Amine (chimie)
• Amination réductrice
• Oxydation d'un alcool