Chimie Organique 8

Les alcools

• La formule générale des alcools est R-OH, où R représente un groupe alkyle ou phényle.
• L'oxygène a une hybridation sp3.
• Pour la nomenclature, le suffixe "-ol" est utilisé pour le groupe principal, avec le numéro de position le plus bas possible placé avant le suffixe.
• Le préfixe "hydroxy-" est employé pour les groupes secondaires.
• Lorsque plusieurs fonctions alcool sont présentes, les suffixes "di-", "tri-", etc. sont utilisés.
• La liaison d'un groupe alcool à un cycle aromatique forme un phénol, où "hydroxy-" est un préfixe secondaire.
• Les alcools ont une odeur agréable et un point d'ébullition plus élevé que les hydrocarbures.
• Les alcools sont solubles dans l'eau (hydrophiles) si la chaîne carbonée est courte, idéalement moins de 5 carbones par fonction alcool.
• Il est important de connaître les différents types de fonctions alcools.

Solubilité et liaisons

• La fonction alcool forme des liaisons hydrogène avec l'eau, suivant la règle des 5 atomes de carbone pour la formation de ces liaisons.
• La solubilité dans l'eau et le point d'ébullition élevé sont des effets macroscopiques de la liaison hydrogène.
• La liaison hydrogène est une liaison forte qui se forme en présence d'hydrogènes avec un caractère δ+ et de doublets non liants.
• L'énergie d'une liaison hydrogène varie de 20 à 40 kJ/mol, soit 5 à 10% d'une liaison covalente.
• Les liaisons hydrogène entre alcools se traduisent par une température d'ébullition élevée, nécessitant plus d'énergie pour rompre ces liaisons lors du passage à l'état vapeur.
• Cette liaison est dite soluble.
• Une chaîne carbonée plus longue (similaire aux alcanes) augmente le caractère hydrophobe et réduit la solubilité.
• Un alcool devient insoluble si la majeure partie de la molécule est hydrophobe, car alors les molécules d'eau s'éloignent.

Acidité des alcools

• Tout comme l'eau, les alcools sont des acides faibles en raison de la différence d'électronégativité importante entre O et H.

Différence de caractère acide

• L'induction d'un groupe donneur de la chaîne carbonée déstabilise, rendant l'alcool moins acide que l'eau.
• Trois groupes attracteurs stabilisent par induction, rendant l'alcool plus acide que l'eau.
• La mésomérie délocalise la charge sur 4 atomes, stabilisant fortement la molécule en raison de la forte électronégativité.
• Plus il y a d'atomes impliqués dans la mésomérie, plus la charge sur la base conjuguée est stabilisée, augmentant l'acidité de la molécule.

Formation d'alcoolates

• La formation d'alcoolates est possible avec le phénol dans l'eau, mais pas avec les alcools aliphatiques.
• L'eau a un pKa de 14, tandis que l'éthanol a un pKa de 15,9.
• Étant donné que le pKa de l'éthanol est plus élevé que celui de l'eau, il se dissocie puisque cela ne peut pas aller plus haut que l'eau
• Le phénol, avec un pKa de 10, est déprotonable car sa valeur est inférieure à celle de l'eau.

Calculs de pH

• Détermine le pH d'une solution aqueuse de phénol à une concentration donnée.
• Évalue la proportion de phénolate dans la solution.
• Calcule la proportion de phénolate après l'ajout de NaOH pour ajuster le pH à 10.
• Détaille à partir de quelle dilution d'un monoacide (comme le phénol), la simplification de Henderson-Hasselbalch n'est plus applicable.
• Détermine à quel pH une solution contient 1% de phénolate après ajustement avec NaOH.

Basicité des alcools

• Semblables à l'eau, les alcools sont des bases faibles; cette propriété est le point de départ de la réactivité étant donné que la liaison C-O est ainsi affaiblie.

Réactivité des alcools

• La liaison polarisée rend la substitution possible, ce qui la rend sensible aux nucléophiles (Nu-).
• Une deuxième liaison doit se rompre pour permettre l'élimination grâce à la liaison polarisée.
• Ce sera une réduction car l'oxygène part.
• L'addition est impossible en raison de la saturation du système.

Réactions SN1 et SN2

• Étape 1: Affaiblissement de la liaison C-O par protonation de l'alcool en milieu acide.
• SN2 en milieu acide (HX) implique un H+ et un nucléophile X- issus d'une seule molécule.
• Un carbone tertiaire favorise un mécanisme SN1.
• SN2 en milieu acide sur un même alcool (ou un autre alcool) utilise H-HSO4 pour éviter l'addition d'une partie nucléophile.
• La SN2 entre alcools est une méthode de synthèse des éthers.
• Les Nu- peuvent être X- ou ROH étant donné que les Nu- sont des bases en milieu acide.
• La SN se déroule toujours avec HX ou H2SO4 + alcool.

Réactions E1 et E2

• L'H2SO4 est un excellent agent de déshydratation.
• Étape 1: Affaiblissement de la liaison C-O par une réaction acide/base en milieu acide.
• Étape 2: Élimination E2 proprement dite (B: = H2O en milieu acide).
• Le processus conduit au départ d'une molécule d'eau par déshydratation en présence d'un hydrogène sur le carbone en position β.
• Une réaction compétitive de substitution simplifie SN2 contre E2 et SN1 contre E1.
• Demande quel serait le produit d'une réaction E2 (eau = base) sur le 3-méthylbutan-2-ol dans H2SO4 en présence d'eau.

Les phénols

• Les phénols sont des composés aromatiques soumis à une substitution électrophile aromatique (SE).

Oxydation des alcools

• L'oxydation est possible uniquement si le carbone lié à la fonction alcool possède au moins un hydrogène.
• L'oxydation se produit seulement sur les alcools primaires ou secondaires.
• Il n’est plus possible d’oxyder dans le cas ou il n'y a plus d'H sur le C lié à l'alcool.
• Énonce un exemple d'oxydation d'un diol avec un alcool primaire et un alcool secondaire.