Fiche de révision : Chimie des alcools

📋 Plan du Cours

1. Définition et classes des alcools
2. Cas particuliers des alcools
3. Nomenclature des alcools
4. Réactivité acide-base des alcools
5. Alcoolates et éthers oxydes
6. Réactions avec les acides minéraux
7. Estérification et oxydation
8. Amphiphilie et applications

📖 1. Définition et classes des alcools

🔑 Notions clés & Définitions

• Alcool : Molécule organique portant une fonction hydroxyle OH, de formule générale R-OH.

★ À maîtriser

📌 Selon le degré de substitution du carbone portant le groupe hydroxyle, un alcool est primaire, secondaire ou tertiaire.

Compléments

• Les alcools sont très répandus dans la nature et se forment notamment lors de la fermentation des jus sucrés, qui produit de l’éthanol parmi d’autres alcools.

• La fonction alcool est fréquemment retrouvée dans les biosynthèses réalisées par la cellule animale.

📖 2. Cas particuliers des alcools

★ À maîtriser

📌 Un phénol est un alcool aromatique dont la réactivité est particulière.

• L’éthylène glycol est un polyol très toxique qui se métabolise en acide oxalique précipitant au niveau du rein en présence de calcium et pouvant provoquer une insuffisance rénale gravissime.

Compléments

• La tautomérie céto-énolique est un équilibre entre deux formes reposant sur un mouvement de protons et d’électrons, et non sur une mésomérie.

• Le glycérol, ou glycérine, est un liquide épais grâce à ses nombreuses liaisons hydrogène, utilisé comme excipient pharmaceutique et adjuvant alimentaire, et présent dans les triglycérides.

💡 Astuce mémo

Phénol aromatique, énol carboné : deux réactivités particulières.

📖 3. Nomenclature des alcools

★ À maîtriser

📌 La nomenclature d’un alcool utilise le nom de la chaîne principale suivi de la terminaison -ol et d’un indice donnant la position la plus basse possible du groupe OH.

📌 Lorsque l’alcool n’est pas la fonction principale, le groupe OH est nommé par le préfixe hydroxy accompagné de son indice de position.

Compléments

• Le prop-2-èn-1-ol est aussi appelé alcool allylique, tandis que le méthanol et l’éthanol sont respectivement appelés alcool méthylique et alcool éthylique.

📖 4. Réactivité acide-base des alcools

★ À maîtriser

• La polarisation de la liaison C-O-H explique deux grandes réactivités des alcools : l’attaque nucléophile du doublet de l’oxygène sur H⁺, avec élimination d’eau et formation possible d’un carbocation, et l’attaque d’une base sur le proton, avec formation d’un alcoolate.

📐 Formule — Le pKa est défini par $pK_a=-\log(K_a)$, avec $K_a=\frac{[A^-][H^+]}{[HA]}$.

📌 Plus le pKa est petit, plus le proton lié à l’oxygène est mobile et plus l’alcool est acide.

• Les pKa du phénol, du méthanol et de l’éthanol sont respectivement 9,95, 15 et 16, ce qui rend le phénol plus acide que le méthanol, lui-même plus acide que l’éthanol.

Compléments

• Une liaison hydrogène se forme entre un hydrogène porté par un hétéroatome et un autre hétéroatome, notamment l’oxygène ou l’azote, et peut être intermoléculaire ou intramoléculaire.

💡 Astuce mémo

Effet +I → alcoolate moins stable → acidité plus faible ; effet -I → alcoolate plus stable → acidité plus forte.

📖 5. Alcoolates et éthers oxydes

📝 Points essentiels

• Un alcoolate se prépare avec une base suffisamment forte : la soude donne une réaction peu efficace, l’amidure de sodium une réaction partielle et le sodium métallique une réaction totale avec formation de dihydrogène H₂.

• Les alcoolates sont des nucléophiles très efficaces utilisés dans de nombreuses réactions, notamment les substitutions nucléophiles.

📌 Un éther oxyde symétrique possède deux groupements alkyles identiques autour de l’oxygène, tandis qu’un éther oxyde dissymétrique possède deux groupements alkyles différents.

• La synthèse de Williamson forme d’abord l’alcoolate, puis réalise une substitution nucléophile par attaque de l’alcoolate sur un dérivé halogéné avec départ simultané du chlore.

💡 Astuce mémo

Alcool → alcoolate → attaque nucléophile → éther oxyde.

📖 6. Réactions avec les acides minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide minéral : Acide dépourvu d’atome de carbone, comme HCl, HBr ou HI.

★ À maîtriser

📌 Avec HX dilué, un alcool subit une substitution nucléophile réversible donnant un dérivé halogéné R-X par remplacement du groupe OH par un halogène.

📌 Avec HX dilué, un alcool primaire réagit le plus souvent selon un mécanisme SN2 en une étape, tandis qu’un alcool tertiaire réagit le plus souvent selon un mécanisme SN1 en deux étapes.

• Avec H₂SO₄ ou H₃PO₄ concentré et chauffé, un alcool élimine OH et un hydrogène porté par le carbone voisin pour former un alcène et de l’eau.

📌 Lors d’une déshydratation, l’hydrogène est pris sur le carbone voisin le plus substitué afin de former l’alcène le plus substitué.

Compléments

• Avec H₂SO₄ ou H₃PO₄ concentré et chauffé, deux molécules identiques d’alcool éliminent OH et un hydrogène pour former un éther oxyde symétrique et de l’eau, surtout avec les alcools primaires.

• L’acide nitrique transforme le glycérol en trinitrine, aussi appelée nitroglycérine ou dynamite, une réaction dangereuse lorsque le produit est concentré.

💡 Astuce mémo

HX dilué remplace OH par X ; acide concentré et chauffage éliminent H₂O.

📖 7. Estérification et oxydation

★ À maîtriser

• L’estérification est une réaction réversible entre un acide carboxylique et un alcool, catalysée par un milieu acide contenant des ions H⁺, qui forme un ester et de l’eau.

📌 À l’équilibre d’estérification, la quantité d’esters formés dans le sens direct égale la quantité consommée par l’hydrolyse, et la réaction atteint la limite d’estérification.

📌 Plus un alcool est substitué, plus l’estérification est lente et plus le rendement maximal d’ester est faible.

📌 Un alcool primaire s’oxyde en aldéhyde puis en acide carboxylique, un alcool secondaire en cétone, tandis qu’un alcool tertiaire ne s’oxyde pas directement.

Compléments

• Les oxydants forts des alcools sont notamment le permanganate de potassium KMnO₄ et le bichromate de potassium K₂Cr₂O₇, utilisés en milieu acide contenant des ions H⁺.

• L’oxydation biochimique transforme l’éthanol en acide acétique, ou vinaigre, sous l’action d’une enzyme produite par la bactérie Mycoderma aceti.

💡 Astuce mémo

Alcool primaire → aldéhyde → acide ; alcool secondaire → cétone ; alcool tertiaire → alcène.

📖 8. Amphiphilie et applications

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule amphiphile : Possède une partie hydrophile ayant une affinité pour l’eau et une partie hydrophobe ayant une affinité pour les corps gras.

★ À maîtriser

📌 Dans un alcool, la longue chaîne hydrocarbonée est hydrophobe et lipophile, tandis que le groupe hydroxyle polarisé est hydrophile et lipophobe.

Compléments

• Les liaisons hydrogène augmentent le point d’ébullition : l’éthane bout à -72 °C, tandis que l’éthanol bout à 80 °C.

📌 La pharmacomodulation peut transformer une fonction alcool en éther oxyde ou en ester afin d’adapter l’interaction hydrophile d’une molécule active avec ses sites actifs.

💡 Astuce mémo

Chaîne hydrocarbonée hydrophobe et lipophile ; OH polaire hydrophile et lipophobe.

📊 Tableaux de synthèse

Réactivité selon la classe de l’alcool