Chaînes hydrocarbonées

Les Alcanes Ce sont les chaînes saturées acycliques. I. Nomenclature -les hydrocarbures acycliques saturés de formule générale CnH2n+2 se nomment Alcanes. - l’enlèvement d’un H produit le groupe alkyle de symbole général R, dont le nom s’obtient en remplaçant la terminaison ane de l’alcane par la terminaison yle.

1. Alcanes linéaires Les quatre premiers termes portent des noms d’usage; les termes suivants portent un nom formé d’un préfixe indiquant le nombre de carbones de leur chaîne suivi de la terminaison ane. CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 méthane éthane propane butane pentane

2. Alcanes ramifiés Pour nommer un alcane ramifié, on le considère comme formé d’une chaîne principale portant des substituants (ou « chaînes latérales »), constitués de groupes alkyles. Les étapes: (1) on cherche dans la formule de cet alcane le plus long enchaînement carboné linéaire (qui n’est pas forcément écrit en ligne droite). Le nom de l’alcane linéaire correspondant à la chaîne principale constitue la base du nom à construire.

Remarque: S’il existe plusieurs chaînes d’égale longueur susceptibles de constituer la « chaîne principale », on choisit celle qui comporte le plus grand nombre de substituants. En cas d’égalité sur ce point, on choisit celle pour laquelle le premier substituant a le plus petit indice (voir plus loin). (2) on identifie le, ou les groupes alkyles qui constituent les substituants de la chaîne principale

et on énonce leur noms devant celui de la chaîne et on énonce leur noms devant celui de la chaîne. S’il y a plusieurs substituants, on les classe par ordre alphabétique. (3) on détermine la position de chaque substituant sur la chaîne principale en numérotant les carbones de celle-ci, et on indique cette position en faisant précéder le nom de chaque substituant d’un indice de position.

S’il n’y a qu’un substituant le sens de numérotage de la chaîne principale est choisi de telle sorte que son indice de position soit le plus petit possible. S’il y a plusieurs substituants, le sens de numérotage est choisi de telle sorte que l’indice du carbone porteur de la première ramification soit minimal. Si deux numérotage sont possibles, on choisit celui qui donne le plus petit indice au premier substituant du classement alphabétique.

Exemples: 3 4 5 6 H3C CH CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 3-méthylhexane 2 1 1 2 3 4 5 6 7 CH3 CH2 CH CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 4-éthyl-3-méthylheptane

Si un même groupe alkyle se trouve deux ou plusieurs fois en position de substituant sur la chaîne principale, on ne répète pas son nom, mais on lui adjoint un préfixe multiplicateur: di, tri, tétra, penta etc. ce préfixe n’est pas pris en compte pour le classement par ordre alphabétique. Exemple: CH3 CH CH CH CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 CH2 CH3

3-éthyl-4,5-diméthylheptane. Plusieurs points « d’orthographe chimique » sont à noter: - employé comme préfixe, le nom du radical alkyle perd son e muet. - les composantes du nom d’un hydrocarbure (parties littérales, indices de position) sont toutes liées par des tirets; cependant les indices de position multiples pour un même type de substituant sont séparés par des virgules.

- lorsque le nom d’un substituant est précédé d’un préfixe multiplicateur (di, tri, …) il doit être précédé du nombre correspondant d’indices de position, même si l’un d’eux doit être répété. Exemple: 2,2,4-triméthylpentane. II. Les Alcanes 1.présentation Ce sont les hydrocarbures ( composés de carbone et d’hydrogène), saturés (pas de liaison multiple), acycliques (chaînes ouvertes, linéaires ou ramifiées).

Ils répondent à la formule CnH2n+2. On peut les représenter symboliquement par la formule RH, réunion d’un groupe alkyle R et d’un hydrogène. Par exemple, le propane: CH3-CH2-CH3 peut être considéré comme un composé de la forme RH, dans lequel R est indifféremment le groupe propyle CH3-CH2-CH2- Ou le groupe isopropyle CH3-CH-CH3.

Les chaînes hydrocarbonées saturées sont également présentes dans d’innombrables composés organiques, dont elles constituent le squelette, et où elles portent des groupes fonctionnels divers; On peut considérer que ces groupes fonctionnels remplacent un ou plusieurs H de l’alcane ayant le même squelette. Dans ces composés elles possèdent, à quelques nuances près les mêmes caractères chimiques que dans les alcanes proprement dits.

2. caractères physiques Dans la série des alcanes linéaires, les températures de fusion et d’ébullition augmentent régulièrement avec la masse moléculaire: dans les conditions ordinaires (P= 1 atm), les 4 premiers (méthane à butane) sont des gaz, à partir du pentane (C5H12) des liquides, à partir de C17H36 des solides.

Mais à masse moléculaire égale, la température d’ébullition est d’autant plus basse que la molécule est plus ramifiée. Ainsi, celles des trois alcanes isomères (= de même formule brute) de formule C5H12 sont: - pentane : 35°C - isopentane : 25°C - néopentane : 9°C

Ces différences s’expliquent par les effets des forces de Vander Waals. Les alcanes ont une densité assez faible (liquides environ 0,7; solides de 0,8 à 0,9). Comme tous les hydrocarbures ils sont insolubles dans l’eau; ils sont par contre miscibles avec un grand nombre de liquides organiques et sont des solvants de nombreux composés organiques, solides ou liquides.

Exemple: le « white spirit » est un solvant des peintures entre autres. Les alcènes Sont les hydrocarbures acycliques possédant un double liaison C=C. leur formule générale est CnH2n. Le premier terme est l’éthylène formule H2C=CH2.

Orientation des liaisons autour de l’atome de carbone Carbone saturé (4 liaisons simples) ex: CH4 sp3 Orientation tétraédrique α = 109°28’ | C α Carbone éthylénique (1 liaison double et 2 liaisons simples) ex: H2C=CH2 sp2 Orientation coplanaire α = 120° C α

Nomenclature de hydrocarbures acycliques non saturés. Introduction Le nom générique des hydrocarbures acycliques non saturés est ALCENES s’ils comportent une double liaison, et ALCYNES s’ils comportent une triples liaison. Nomenclature Leur nom se forme à partir de celui de l’alcane qui possède le même squelette carboné, en remplaçant la terminaison ane par la terminaison ène pour les alcènes ( et yne pour

les alcynes). cependant, la chaîne principale n’est pas nécessairement la plus longue (comme il est de règle pour les alcanes); c’est la plus longue des chaînes contenant la double, ou la triple, liaison. la position de la double, ou la triple, liaison dans la chaîne principale est indiquée par un indice placé avant la terminaison ène ou yne donnant le numéro du premier carbone non saturé rencontré lorsqu’on suit le sens de numérotage de la chaîne.

CH2=CH-CH-CH3 3-méthylbut-1-ène CH3-CH-C C-CH-CH2-CH3 5-éthyl-2-méthyl La double, ou la triple, liaison a priorité sur les substituants pour le choix du sens de numérotage: celui-ci doit obligatoirement donner à la liaison insaturée le plus petit indice de position possible. Exemples: CH2=CH-CH-CH3 3-méthylbut-1-ène CH3 CH3-CH-C C-CH-CH2-CH3 5-éthyl-2-méthyl CH3 CH2-CH3 hept-3-yne

Nomenclature des composés fonctionnels Bien qu’il existe de nombreux cas particuliers, le nom d’un composé « fonctionnel » se construit à partir de celui de l’hydrocarbure correspondant, c-à-d celui qui possède le même squelette carboné y compris les insaturations, auquel on rajoute des préfixes et/ou des suffixes. Exemples BrCH2-CH-CH=CH-CH2Br CH3 1,5-dibromo-4-méthylpent-2-ène

CH3-O-CH2-CH3 méthoxyéthane La chaîne la plus longue correspond à l’alcane éthane. Amine primaire: R-NH2 Elles sont nommées en ajoutant la terminaison amine au nom du groupe R. Si le groupe R est ramifié, sa chaîne principale doit contenir le carbone lié au groupe NH2; ce carbone porte toujours le numéro 1 de sorte qu’on ne donne pas d’indice de position à la fonction.

Amines secondaires et tertiaires Si elles sont symétriques (les groupes R identiques), elles sont nommées selon la même règle que les amines primaires, mais en faisant précéder le nom des groupes R du préfixe multiplicateur di ou tri. Exemple : CH3-CH2-NH-CH2-CH3 diéthylamine. Si elles sont mixtes, elles sont considérées comme des dérivées de l’amine primaire qui pourrait être formée avec le groupe le plus long ou le plus complexe, substituée sur l’atome d’azote par les

autres groupes. On énonce les noms de ces autres groupes devant celui de l’amine primaire, en les faisant précéder de la lettre N (azote), éventuellement répétée. Exemples CH3-NH-CH2-CH3 N-Méthyléthylamine CH3-CH2-CH2-N-CH2-CH3 CH3 N-éthyl N-méthylpropylamine