Alcool (chimie)

Infos
Cet article décrit la famille chimique des alcools. Pour les autres significations du mot, voir la page d'homonymie Alcool 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 particulier d'alcool, mais tous les alcools ne sont pas propres à la consommation. En particulier, le méthanol
Alcool (chimie)

Cet article décrit la famille chimique des alcools. Pour les autres significations du mot, voir la page d'homonymie Alcool 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 particulier d'alcool, mais tous les alcools ne sont pas propres à la consommation. En particulier, le méthanol est toxique et mortel à haute dose.

Utilisation

Les alcools sont utilisés dans l'industrie chimique comme:
- solvants: l'éthanol, peu toxique, est utilisé dans les parfums et les médicaments
- combustibles: le méthanol et l'éthanol peuvent remplacer l'essence et le fioul car leur combustion ne produit pas de fumées toxiques
- réactifs: les uréthanes, les esters ou les alcènes peuvent être synthétisés à partir des alcools
- antigel: la basse température de solidification de certains alcools comme le méthanol et l'éthylène glycol en font de bons antigels

Production

Les alcools peuvent être produits par fermentation alcoolique, notamment 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.

Classification des alcools

De manière générique, un alcool contient donc la séquence :R - OH où R est un radical variable, souvent un alcane dont l’un des hydrogènes a été remplacé par le groupement hydroxyle. Selon la nature du carbone portant le groupement alcool, on distingue :
- Les alcools primaires, dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à deux atomes d’hydrogène et un radical organique R : Image:Alcool primaire.gif
- Les alcools secondaires, dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à un atome d’hydrogène et deux radicaux organiques R et R' : Image:Alcool-secondaire.gif
- Les alcools tertiaires, dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à trois radicaux organiques R, R' et R" : Image:Alcool tertiaire.gif
- Les phénols, sont des alcools particuliers dont le groupement hydroxyle est lié à un carbone d’un cycle benzénique Phenol.svg
- Il existe aussi un groupe particulier d’alcools appelés énols. Il s’agit d’un alcool possédant de plus une fonction alcène. Il s’agit en fait d'une forme tautomère d’un aldéhyde ou d’une cétone (Le phénol est par ailleurs un énol). La forme majoritaire est l'aldéhyde ou la cétone, mais pas l'énol. Image:Formule générale d'un énol.GIF

Nomenclature

Lorsque l'alcool est la fonction principale, il suffit d'ajouter le suffixe -ol au nom de l'alcane correspondant et d'indiquer le numéro de l'atome où le groupe hydroxyle est fixé, bien que parfois lorsque elle n'est pas nécessaire à la description, cette dernière information est omise. Si elle n'est pas la fonction principale, il faut ajouter le préfixe hydroxy- précédé du numéro de l'atome ou le groupe est fixé. Pour la base conjuguée de l'alcool, l'ion alcoolate (voir paragraphe acidité), il suffit de rajouter le suffixe -oate à l'alcane correspondant. Exemples:
- éthanol: Image:Éthanol.GIF
- butan-2-ol: Image:Butan-2-ol.GIF
- acide 3-hydroxy-propanoïque: Image:Acide 3-hydroxypropanoïque.GIF

Propriétés physico-chimiques

Aspect

Les alcools de faible poids 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 généralement la molécule d'alcool polaire. Cela est du à sa géométrie (trièdre, les doublets libres localisés sur l'oxygène), et 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
- en raison 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 alcool 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. Par 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. Par 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 précédemment, 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 ainsi d'autant plus solubles dans l'eau que :
- la chaîne carbonée est petite: le méthanol, l'éthanol et le propan-1-ol sont solubles en toutes proportions dans l'eau, le butan-1-ol en proportion de 79 g/l, le pentan-1-ol de 23 g/L, l'hexan-1-ol de 6 g/l, l'heptan-1-ol de 2 g/l et les alcools plus lourds sont pratiquement insolubles.
- le nombre de fonction alcools est élevé. Par exemple, les butanediols sont solubles en toutes proportions tandis que le butanol ne l'est qu'en proportion de 79 g/l.
- 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, le 2-méthyl-butan-1-ol de 100 g/l et le pentan-1-ol de 23 g/l. Les alcools de faible poids moléculaire sont généralement solubles dans les solvants organiques comme l'acétone, ou l'éther.

Réactivité

Acidité

Due à la liaison O-H

La polarisation forte de la liaison O-H donne la possibilité d'une rupture ionique: les alcools constituent donc des acides faibles, et mêmes très faibles (pKA compris en général entre 16 et 18, 10 pour les phénols, dans l'eau) par libération d'un proton H+ du groupe hydroxyle. Ils sont donc bien 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'ammoniac. On appelle 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 donc une base de Brönsted, indifférente (pKA(ROH2+/ROH) d'environ -2), son acide conjuguée, l'ion alkyoxonium, étant un acide fort, ne pouvant être présent qu'en très petite quantité (sauf en présence d'une concentration importante en acide fort). Grâce à la réactivité des 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+ +- OH. Cette rupture reste pourtant très difficile, faisant du groupe hydroxyle un mauvais nucléofuge (groupe partant).
- Cependant, sous sa forme protonée, l'ion alkyloxonium, la rupture est beaucoup plus facile. Cette propriété lui permet notamment, comme nous allons le voir par la suite, de participer à des réactions de substitutions nucléophiles et des réactions d'éliminations.

Réactions

Réaction de substitution nucléophile

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

Transformation en éther-oxyde

Synthèse de Williamson

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 beacup 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 donc effectuer un classement: RIOH < RIIOH < RIIIOH ( "
Sujets connexes
Acide   Acide carboxylique   Acide faible   Acétone   Alcane   Alcool   Alcool (chimie)   Alcoolisme   Alcène   Aldéhyde   Alkoxyde   Ammoniac   Antigel   Base (chimie)   Base de Lewis   Boisson alcoolisée   Butane   Butanol   Carbone   Chimie organique   Chlorure de thionyle   Combustible   Composé organique   Cétone   Essence (hydrocarbure)   Ester   Fioul   Foie   Force de van der Waals   Gaz naturel   Glycérol   Halogénure d'alkyle   Hydrogène   Hydroxyle   Liaison hydrogène   Médicament   Méthane   Méthanol   Nucléophile   Oxydation d'un alcool   Parfum   Phénol (groupe)   Polarité   Polyuréthane   Propane   Propylène glycol   Psychotrope   Pétrole   Rein   Réactif   SN1   SN2   Solution aqueuse   Solvant   Substitution nucléophile  
#
Accident de Beaune   Amélie Mauresmo   Anisocytose   C3H6O   CA Paris   Carole Richert   Catherinettes   Chaleur massique   Championnat de Tunisie de football D2   Classement mondial des entreprises leader par secteur   Col du Bonhomme (Vosges)   De viris illustribus (Lhomond)   Dolcett   EGP  
^