Réaction de Nef

La réaction de Nef est une réaction organique d'hydrolyse acide d'un sel de nitroalcane primaire ou secondaire (1) en aldéhyde ou en cétone (3) et en oxyde nitreux (4)^[1],[2],[3] :

The Nef reaction

Cette réaction a été rapportée en 1894 par le chimiste John Ulric Nef^[4] qui a traité ainsi le sel de sodium du nitroéthane par l'acide sulfurique obtenant un rendement de 85-89 % en oxyde nitreux et un rendement d'au moins 70 % en acétaldéhyde. Cependant, la réaction avait été déjà observée un an plus tôt par Konovalov^[5] qui avait converti le sel de potassium du 1-phénylnitroéthane par l'acide sulfurique acétophénone.

La réaction de Nef ne doit pas être confondue avec la synthèse de Nef.

Mécanisme réactionnel

Le mécanisme réactionnel débute à partir de la forme mésomère (1a) du sel de nitro :

Mécanisme réactionnel de la réaction de Nef

Le sel est protoné pour former le nitronate (2) — dans certains cas ces nitronates ont pu être isolés — puis une seconde fois en ion iminium (3). Cet intermédiaire est attaqué par l'eau par addition nucléophile formant l'adduit (4) qui perd ensuite un proton et une molécule d'eau pour former un 1-nitroso-alcanol (5) que l'on pense être responsable de la couleur bleue intense du mélange réactionnel dans la plupart des réactions de Nef. Cet intermédiaire se réarrange en acide hyponitreux (6) formant une molécule de protoxyde d'azote (6c) et un ion oxonium (7) qui perd un proton pour former le composé carbonylé.

On peut noter que pour que la réaction démarre, il faut que le nitroalcane de départ puisse prendre la forme mésomère favorable, ce qui nécessite un hydrogène en alpha, ce qui explique pourquoi la réaction échoue avec les nitroalcanes tertiaires.

Utilisation

La réaction de Nef est fréquemment rencontrée en synthèse organique. Elle a été appliquée en chimie des glucides comme méthode d'extension de chaîne pour les aldoses, par exemple pour le marquage isotopique du C¹⁴-D-mannose et du C¹⁴-D-glucose à partir du D-arabinose et du C14-nitrométhane, la première étape étant ici une réaction de Henry :

The Nef reaction: chain extension

Cette réaction est l'opposée de la dégradation de Wohl.

Cette réaction peut aussi être utilisée en combinaison avec l'addition de Michael dans la synthèse de γ-céto-carbonyles tels que^[6] :

Réaction de Nef combinée avec l'addition de Michael

ou une 2,5-heptanedione^[7].

L'hydrolyse des composés nitro avec un acide fort sans l'étape intermédiaire du sel résulte en la formation d'acides carboxyliques et de sels d'hydroxylamine.

L'étape d'hydrolyse de la réaction de Nef peut aussi être faite avec un acide de Lewis tel que le chlorure d'étain(IV)^[8] ou des oxydants tel que l'oxone^[9].