Alcool (chimie) 6512 31456556 2008-07-10T07:13:08Z Nickele 41750 multiples corrections d'orth, de chimie, ajout de réduction {{Autre4|la '''famille chimique des alcools'''|les autres significations du mot|Alcool}} En [[chimie organique]], un '''alcool''' est un [[composé organique]] dont l'un des [[carbone]]s est lié à un [[groupement hydroxyle]] (-OH). L'[[éthanol]] (ou alcool éthylique) entrant dans la composition des [[boisson alcoolisée|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: * [[solvant]]s : l'éthanol, peu toxique, est utilisé dans les [[parfum]]s et les [[médicament]]s * [[combustible]]s : le méthanol et l'éthanol peuvent remplacer l'[[essence (hydrocarbure)|essence]] et le [[fioul]] car leur combustion ne produit pas de fumées toxiques * [[réactif]]s : les [[polyuréthane]]s, les [[ester]]s ou les [[alcène]]s peuvent être synthétisés à partir des alcools * [[antigel]]s : 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 <tt>R</tt> est un radical organique variable, souvent un [[alkyle]]. Selon la nature du carbone portant le groupement alcool, on distingue : * Les '''alcools primaires''', dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à au moins deux atomes d’[[hydrogène]] et '''un''' radical organique R : <br>[[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' : <br> [[Image:Alcool-secondaire.gif]] * Les '''alcools tertiaires''', dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à '''trois''' radicaux organiques R, R' et R" : <br> [[Image:Alcool tertiaire.gif]] * Les '''[[Phénol (groupe)|phénol]]s''', sont des alcools particuliers dont le groupement hydroxyle est lié à un carbone d’un [[cycle benzénique]]. Leur réactivité étant tellement différente de celle des autres alcools, les phénols sont généralement classés en dehors de la famille des alcools. [[Image:Phenol.svg|Phenol.svg]] * Il existe aussi un groupe particulier d’alcools appelés '''[[énol]]s'''. Il s’agit d’un alcool dans lequel la fontion hydroxyle est attachée sur un carbone d'une double liaison C=C. Il s’agit en fait d'une forme [[tautomère]] d’un [[aldéhyde]] ou d’une [[cétone]]. La forme majoritaire est généralement l'aldéhyde ou la cétone, et non l'énol, sauf cas particuliers comme par exemple les phénols. [[Image:Formule générale d'un énol.GIF]] == Nomenclature == Lorsque 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, bien que parfois lorsqu'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 de carbone où le groupe est fixé. Pour la base conjuguée de l'alcool, l'ion alcoolate (voir paragraphe [[Alcool (chimie)#Acidité|acidité]]), il suffit de remplacer le suffixe -''e'' par le suffixe ''-oate''. 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 [[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 généralement la molécule d'alcool [[polarité|polaire]]. Cela est dû à sa géométrie (coudée, de type [[théorie VSEPR|AX<sub>2</sub>E<sub>2</sub>]]), et aux [[électronégativité]]s respectives du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène (Xsi(O)>Xsi(C)>Xsi(H)). Ces groupes peuvent former des [[liaison hydrogène|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 [[force de van der Waals|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. 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 [[solution aqueuse|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 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, le butan-1-ol en proportion de {{unité|79|g||L|-1}}, le pentan-1-ol de {{unité|23|g||L|-1}}, l'hexan-1-ol de {{unité|6|g||L|-1}}, l'heptan-1-ol de {{unité|2|g||L|-1}} et les alcools plus lourds sont pratiquement insolubles. * le nombre de fonctions alcools est élevé. Par exemple, les butanediols sont solubles en toutes proportions tandis que le butan-1-ol ne l'est qu'en proportion de {{unité|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 {{unité|102|g||L|-1}}, le 2-méthyl-butan-1-ol de {{unité|100|g||L|-1}} et le pentan-1-ol de {{unité|23|g||L|-1}}. Les alcools de faible masse moléculaire sont généralement solubles dans les solvants organiques comme l'[[acétone]], ou l'[[Éther (chimie)|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 [[acide]]s [[acide faible|faibles]], et mêmes très faibles (pK<sub>A</sub> compris en général entre 16 et 18, 10 pour les phénols, dans l'eau) par libération d'un proton H<sup>+</sup> 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 (chimie)|base]] NaNH<sub</sub>>2 dans une solution d'[[ammoniaque]]. On appelle la base conjuguée d'un alcool un '''[[alcoolate|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 (chimie)|base de Brönsted]], indifférente (pK<sub>A</sub>(ROH<sub>2</sub><sup>+</sup>/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 [[nucléophile]]s, 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<sup>+</sup> + HO<sup>-</sup>. 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 === {{Article détaillé|Substitution nucléophile}} Les alcools peuvent subir une [[substitution nucléophile]] dans laquelle 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 + H<sub>2</sub>O, X représentant l'halogène Cl, Br ou I (F n'est pas utilisé, la réaction est beaucoup 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: R<sup>I</sup>OH < R<sup>II</sup>OH < R<sup>III</sup>OH ( "<" = "réagit moins vite et de façon plus limitée que") et HF<<HCl<HBr<HI. * Mécanismes: Selon la classe de l'alcool, des mécanismes limites sont envisageables : ** Un alcool primaire (donc peu [[encombrement stérique|encombré stériquement]]) réagira selon le un mécanisme de type [[SN2|S<sub>N</sub>2]]. Toutes les propriétés sont donc celles d'une S<sub>N</sub>2 (inversion de configuration relative, [[énantièrospécificité]],...) ** Un alcool tertiaire suit un mécanisme de type [[SN1|S<sub>N</sub>1]] : en effet, le carbocation tertiaire formé est relativement stable. Les propriétés sont donc celles d'une S<sub>N</sub>1 (non stéréosélectivité, [[racémisation]] si le carbone porteur du groupe hydroxyle est asymétrique, ...) **Un alcool secondaire peut suivre un mécanisme de type S<sub>N</sub>1, voire un mécanisme intermédiaire entre S<sub>N</sub>1 et S<sub>N</sub>2. * 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 (HOZnCl<sub>2</sub> est meilleur groupe partant que OH<sub>2</sub>), facilitant ainsi l'addition de l'halogène. ** Cette réaction peut être étendue à d'autres acides, comme l'acide phosphorique, sulfurique... ** '''Cette réaction est très peu utilisée en synthèse car elle est trop lente. On utilise donc 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 (COCl<sub>2</sub>), le [[chlorure de thionyle]] (SOCl<sub>2</sub>), l'oxychlorure de phosphore (POCl<sub>3</sub>), et les chlorures de phosphore (PCl<sub>3</sub>) et (PCl<sub>5</sub>). *Pour une bromation, (PBr<sub>3</sub>) et le couple CBr<sub>4</sub> / triphénylephosphine. *Les iodures sont généralement 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 === {{Article détaillé|Élimination (chimie)}} Les alcools peuvent subir une [[Élimination (chimie)|réaction d'élimination]] à haute température en milieu acide et produire des alcènes : :CH<sub>3</sub>-CH<sub>2</sub>-OH -> CH<sub>2</sub>=CH<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O 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 === {{Article détaillé|Estérification}} En réagissant avec un [[acide carboxylique]], l'alcool forme un [[ester]]. [[Image:Réaction acide et alcool.png|500px]] === Oxydation des alcools === Les alcools peuvent être oxydés en aldéhydes, cétones ou acides carboxyliques. {{Article détaillé|Oxydation d'un alcool}} === Réduction des alcools === Les alcools peuvent être réduits en alcanes à l'aide de [[tributylétain]] par une réaction radicalaire appelée réaction de Mac Murry. == Alcools courants == * le [[méthanol]], CH<sub>3</sub>(OH), dérivé du [[méthane]] ; * l'[[éthanol]], CH<sub>3</sub>-CH<sub>2</sub>(OH), dérivé de l'[[éthane]] ; * le [[propanol]], C<sub>3</sub>H<sub>8</sub>O, dérivé du [[propane]] ; * le [[butanol]], C<sub>4</sub>H<sub>10</sub>O, dérivé du [[butane]] ; * l'[[éthylène glycol]] (ou éthan-1,2-diol), CH<sub>2</sub>(OH)-CH<sub>2</sub>(OH) ; * le [[glycérol]] (ou propan-1,2,3-triol) CH<sub>2</sub>(OH)-CH(OH)-CH<sub>2</sub>(OH). == Toxicité == L'éthanol est une substance [[psychotrope]] toxique voire mortelle en grande quantité, même en quantité modérée en cas de consommation régulière (voir [[alcoolisme]]). Les autres alcools sont généralement beaucoup plus toxiques car * leur élimination est plus longue ; * leur élimination conduit à des dégâts [[rein|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 considérée comme une urgence médicale. == Voir aussi== * Alcool et corps humain **[[Boisson alcoolisée]] **[[Alcoolisme]] * Chimie organique ** [[alcane]] ~ [[alcène]] ~ [[ester]] ** [[groupement hydroxyle]] ~ [[nucléophile]] ~ [[acide]] ** [[Oxydation d'un alcool]] {{portail chimie}} [[Catégorie:Alcool (chimie)|*]] [[ar:كحول]] [[ast:Alcohol]] [[be-x-old:Сьпірт]] [[bg:Алкохол]] [[bn:অ্যালকোহল]] [[bs:Alkohol]] [[ca:Alcohol]] [[chy:Manestôtse]] [[cs:Alkoholy]] [[cy:Alcohol]] [[da:Alkohol (stofklasse)]] [[de:Alkohole]] [[en:Alcohol]] [[eo:Alkoholo]] [[es:Alcohol]] [[et:Alkoholid]] [[fa:الکل]] [[fi:Alkoholi]] [[fo:Alkohol]] [[gd:Alcol]] [[gl:Alcohol]] [[he:כוהל]] [[hi:शराब]] [[hr:Alkoholi]] [[hu:Alkoholok]] [[id:Alkohol]] [[io:Alkoholo]] [[is:Alkóhól]] [[it:Alcoli]] [[ja:アルコール]] [[jv:Alkohol]] [[ko:알코올]] [[ku:Alkol]] [[la:Alcohol]] [[lt:Alkoholis]] [[lv:Spirti]] [[mk:Алкохол]] [[ml:ചാരായം (രസതന്ത്രം)]] [[ms:Alkohol]] [[nl:Alcohol (stofklasse)]] [[nn:Alkohol]] [[no:Alkoholer]] [[oc:Alcòl]] [[pl:Alkohole]] [[pt:Álcool]] [[ro:Alcooli]] [[ru:Спирты]] [[scn:Alcool]] [[simple:Alcohol]] [[sk:Alkohol (hydroxyderivát)]] [[sl:Alkohol]] [[sr:Алкохол]] [[su:Alkohol]] [[sv:Alkoholer]] [[th:แอลกอฮอล์]] [[tr:Alkol]] [[uk:Спирти]] [[vi:Rượu (hoá học)]] [[vls:Alcool]] [[yi:אלקאהאל]] [[zh:醇]]