Alcool

En chimie organique, un alcool est un composé organique dont l'un des carbones est lié à un groupement hydroxyle. L'éthanol entrant dans la composition des boissons alcoolisées est un cas spécifique d'alcool, mais l'ensemble des alcools ne...



Catégories :

Alcool (chimie)

Recherche sur Google Images :


Source image : lewannabe.wordpress.com
Cette image est un résultat de recherche de Google Image. Elle est peut-être réduite par rapport à l'originale et/ou protégée par des droits d'auteur.

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • OH est le groupe hydroxyle. Remarques : -Un alcool est un composé organique dans lequel un groupe... Exercice : Cinétique de la réaction d'estérification. (source : pedagogie.ac-montpellier)
  • ... En chimie organique, un alcool est un composé organique dont... Le groupe hydroxyle rend le plus souvent la molécule d'alcool polaire.... Réaction de substitution nucléophile Article détaillé : Substitution nucléophile.... (source : centerblog)

En chimie organique, un alcool est un composé organique dont l'un des carbones est lié à un groupement hydroxyle (-OH). L'éthanol (ou alcool éthylique) entrant dans la composition des boissons alcoolisées est un cas spécifique d'alcool, mais l'ensemble des alcools ne sont pas propres à la consommation. Surtout, le méthanol est toxique et mortel à haute dose.

Utilisation

Les alcools sont utilisés dans l'industrie chimique comme :

Production

Les alcools peuvent être produits par fermentation alcoolique, surtout le méthanol à partir du bois et l'éthanol à partir des fruits et des céréales. L'industrie n'y a recours que dans le cas de l'éthanol pour produire du combustible et des boissons. Dans les autres cas, les alcools sont synthétisés à partir des composés organiques tirés du gaz naturel ou du pétrole surtout par hydratation des alcènes.

Classification des alcools

De manière générique, un alcool contient par conséquent la séquence

R - OH

R est un radical organique variable, fréquemment un alkyle.

Selon la nature du carbone portant le groupement alcool, on distingue :

Phenol.svg

Image:Formule générale d'un énol.GIF

Nomenclature

Quand l'alcool est la fonction principale, il suffit de remplacer le suffixe -e de l'alcane correspondant par le suffixe -ol et d'indiquer le numéro de l'atome de carbone où le groupe hydroxyle est fixé, quoique, quelquefois, quand elle n'est pas indispensable à la description, cette dernière information soit omise.

Si elle n'est pas la fonction principale, il faut ajouter le préfixe hydroxy- précédé du numéro de l'atome de carbone où le groupe est fixé.

Pour la base conjuguée de l'alcool, l'ion alcoolate (voir paragraphe acidité), il suffit de remplacer le suffixe -e par le suffixe -oate.

Exemples :

Aspect

Les alcools de faible masse moléculaire se présentent à température ambiante comme des liquides incolores ; les alcools plus lourds comme des solides blanchâtres.

Polarité et présence de liaisons hydrogène

Le groupe hydroxyle rend le plus souvent la molécule d'alcool polaire. Cela est dû à sa géométrie (coudée, de type AX2E2), ainsi qu'aux électronégativités respectives du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène (Xsi (O) >Xsi (C) >Xsi (H) ). Ces groupes peuvent former des liaisons hydrogène entre eux ou avec d'autres composés (ce qui explique leur solubilité dans l'eau et dans les autres alcools).

Point d'ébullition

Le point d'ébullition est élevé chez les alcools

  • en raison du groupement hydroxyle qui permet les liaisons hydrogène
  • à cause de la chaîne carbonée qui subit des forces de van der Waals.

Aussi, le point d'ébullition des alcools est-il d'autant plus élevé que

  • le nombre de fonctions alcools est grand : un diol a une température d'ébullition supérieure à celle de l'alcool simple équivalent, qui lui-même a une température d'ébullition supérieure à l'hydrocarbure correspondant. A titre d'exemple, parmi les alcools dérivés de l'isopropane, le glycérol (propan-1, 2, 3-triol) bout à 290 °C, le propylène glycol (propan-1, 2-diol) à 187 °C et le propan-1-ol à 97 °C.
  • la chaîne carbonée est longue : parmi les alcools linéaires, le méthanol bout à 65 °C, l'éthanol à 78 °C, le propan-1-ol à 97 °C, le butan-1-ol à 118 °C, le pentan-1-ol à 138 °C et l'hexan-1-ol à 157 °C.
  • la chaîne carbonée est linéaire, par maximisation de la surface de la molécule susceptible de subir les forces de van der Waals. A titre d'exemple, parmi les pentanols, le pentan-1-ol bout à 138 °C, le 2-méthyl-butan-1-ol à 131 °C et le 2, 2-diméthyl-propan-1-ol à 102 °C.

Solubilité

La solubilité dans l'eau des alcools dépend des deux mêmes facteurs que auparavant, mais qui sont ici antagonistes :

  • la chaîne carbonée, hydrophobe, tend à rendre la molécule non soluble.
  • le groupement hydroxyle, hydrophile (grâce à ses liaisons hydrogènes) tend à rendre la molécule soluble

Ainsi, les alcools sont d'autant plus solubles dans l'eau que :

  • la chaîne carbonée est courte : le méthanol, l'éthanol et le propan-1-ol sont solubles en toutes proportions dans l'eau, l'objectifan-1-ol en proportion de 79 g∙L-1, le pentan-1-ol de 23 g∙L-1, l'hexan-1-ol de 6 g∙L-1, l'heptan-1-ol de 2 g∙L-1 et les alcools plus lourds sont quasiment insolubles.
  • le nombre de fonctions alcools est élevé. A titre d'exemple, les butanediols sont solubles en toutes proportions alors que l'objectifan-1-ol ne l'est qu'en proportion de 79 g∙L-1.
  • la chaîne carbonée est non linéaire : parmi les pentanols, le 2, 2-diméthyl-propan-1-ol est soluble dans une proportion de 102 g∙L-1, le 2-méthyl-butan-1-ol de 100 g∙L-1 et le pentan-1-ol de 23 g∙L-1.

Les alcools de faible masse moléculaire sont le plus souvent solubles dans les solvants organiques comme l'acétone, ou l'éther.

Acidité

Due à la liaison O-H

La polarisation forte de la liaison O-H donne la possibilité d'une rupture ionique : les alcools forment par conséquent des acides faibles, et mêmes particulièrement faibles (pKA compris généralement entre 16 et 18, 10 pour les phénols, dans l'eau) par libération d'un proton H+ du groupe hydroxyle. Ils sont par conséquent énormément plus faibles que l'eau (à l'exception du méthanol) et ne manifestent leur caractère acide que dans des solutions non aqueuses, en réagissant par exemple avec la base NaNH2 dans une solution d'ammoniaque. On nomme la base conjuguée d'un alcool un ion alcoolate (ou alkoxyde).

Due aux doublets libres de l'oxygène

L'un des doublets libres de l'oxygène est capable de capturer un proton : l'alcool est par conséquent une base de Brönsted, indifférente (pKA (ROH2+/ROH) d'environ -2), son acide conjugué, l'ion alkyloxonium, étant un acide fort, ne pouvant être présent qu'en particulièrement petite quantité (sauf en présence d'une concentration importante en acide fort).

Grâce à la réactivité de ces doublets, l'alcool est aussi une base de Lewis.

Nucléophilie

Les alcools sont de très bons nucléophiles, propriété toujours due à la réactivité des doublets libres de l'oxygène, réaction de surcroît rapide.

Nucléofugacité

  • La liaison C-O étant polarisée, il y a possibilité de rupture ionique : R-OH -> R+ + HO-. Cette rupture reste néenmoins particulièrement complexe, faisant du groupe hydroxyle un mauvais nucléofuge (groupe partant).
  • Cependant, sous sa forme protonée, l'ion alkyloxonium, la rupture est bien plus facile.

Cette propriété lui permet surtout, comme nous allons le voir ensuite, de participer à des réactions de substitutions nucléophiles et des réactions d'éliminations.

Réaction de substitution nucléophile
Icône de détail Article détaillé : Substitution nucléophile.

Les alcools peuvent subir une substitution nucléophile dans laquelle le groupe hydroxyle est remplacé par un autre radical nucléophile.

Passage de l'alcool aux halogénoalcanes

A partir d'un hydracide
  • Réaction :

la réaction avec un hydracide, chlorure, bromure ou iodure d'hydrogène pour former un halogénoalcane (halogénure d'alkyle ou encore dérivé halogéné)  :

R-OH + HX -> R-X + H2O, X représentant l'halogène Cl, Br ou I (F n'est pas utilisé, la réaction est énormément trop lente).

Il s'agit de la réaction inverse de la réaction d'hydrolyse des dérivés halogénés.

  • Propriétés :
    • Réaction lente.
    • Réaction réversible
    • Elle est favorisée dans le sens direct si l'hydracide est concentré et en excès, dans l'autre sens en cas d'excès d'eau, et en milieu basique.
    • stéréochimie : dépend de la classe de l'alcool (voir mécanismes)
    • En fonction de la classe de l'alcool, et de la nature de l'hydracide, la réaction est plus ou moins lente et plus ou moins limitée (cela est aussi dû aux mécanismes).

On peut par conséquent effectuer un classement : RIOH < RIIOH < RIIIOH ("<" = "réagit moins vite et de façon plus limitée que"<" = "réagit moins vite et de façon plus limitée que") et HF<

  • Mécanismes : Selon la classe de l'alcool, des mécanismes limites sont envisageables :
    • Un alcool primaire (donc peu encombré stériquement) réagira selon l'un mécanisme de type SN2. L'ensemble des propriétés sont par conséquent celles d'une SN2 (inversion de configuration relative, énantièrospécificité, ... )
    • Un alcool tertiaire suit un mécanisme de type SN1 : en effet, le carbocation tertiaire constitué est assez stable. Les propriétés sont par conséquent celles d'une SN1 (non stéréosélectivité, racémisation si le carbone porteur du groupe hydroxyle est asymétrique, ... )
    • Un alcool secondaire peut suivre un mécanisme de type SN1, ou alors un mécanisme intermédiaire entre SN1 et SN2.
  • Remarques :
    • Ces réactions passant par un intermédiaire carbocationique peuvent provoquer des réarrangements.
    • ces réactions peuvent être catalysées par un acide de Lewis comme le chlorure de zinc. Il se forme alors un adduit, qui débouche sur la formation d'un carbocation (HOZnCl2 est meilleur groupe partant que OH2), facilitant ainsi l'addition de l'halogène.
    • Cette réaction peut être étendue à d'autres acides, comme l'acide phosphorique, sulfurique...
    • Cette réaction est particulièrement peu utilisée en synthèse car elle est trop lente. On utilise par conséquent du chlorure de tosyle pour former un tosylate qui est un très bon groupe partant.

A partir de dérivés d'acides inorganiques

Différents composés peuvent être employés pour permettre une halogénation des alcools.

  • Pour la chloration, les réactifs les plus courants sont le phosgène (COCl2), le chlorure de thionyle (SOCl2), l'oxychlorure de phosphore (POCl3), et les chlorures de phosphore (PCl3) et (PCl5).
  • Pour une bromation, (PBr3) et le couple CBr4 / triphénylephosphine.
  • Les iodures sont le plus souvent synthétisés par déplacement d'un chlorure par NaI dans l'acétone (NaI y est soluble, au contraire de NaCl, dont la précipitation est la force motrice de la réaction).

Réaction d'élimination

Icône de détail Article détaillé : Élimination (chimie) .

Les alcools peuvent subir une réaction d'élimination à haute température en milieu acide et produire des alcènes :

CH3-CH2-OH -> CH2=CH2 + H2O

Cette réaction peut être inversée pour synthétiser des alcools à partir d'alcènes et d'eau, mais reste peu fiable car elle produit des mélanges d'alcools.

Estérification

Icône de détail Article détaillé : Estérification.

En réagissant avec un acide carboxylique, l'alcool forme un ester.

Oxydation des alcools

Les alcools peuvent être oxydés en aldéhydes, cétones ou acides carboxyliques.

Icône de détail Article détaillé : Oxydation d'un alcool.

Réduction des alcools

Les alcools peuvent être réduits en alcanes avec tributylétain par une réaction radicalaire nommée réaction de Mac Murry.

Alcools courants

Toxicité

L'éthanol est une substance psychotrope toxique ou alors mortelle en grande quantité, même en quantité modérée en cas de consommation régulière (voir alcoolisme).

Les autres alcools sont le plus souvent bien plus toxiques car

  • leur élimination est plus longue ;
  • leur élimination conduit à des dégâts rénaux ;
  • leur élimination produit des substances toxiques (par exemple, le foie dégrade le méthanol en formaldéhyde qui provoque la cécité ou la mort).

Leur ingestion doit être reconnue comme une urgence médicale.

Voir aussi

Recherche sur Amazone (livres) :




Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Alcool_(chimie).
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 15/09/2009.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu