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Les acides carboxyliques et leurs dérivés

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Les acides carboxyliques et leurs dérivés. Acides carboxyliques. I. Présentation Les acides organiques ou acides carboxyliques ont pour formule générale: R-C-OH ou Ar-C-OH O O Ils doivent leur nom à celui du groupe fonctionnel carboxyle: -C-O. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

Les acides carboxyliques et leurs dérivés

Page 2: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

Acides carboxyliques

• I. Présentation

• Les acides organiques ou acides carboxyliques ont pour formule générale:

• R-C-OH ou Ar-C-OH

• O O

• Ils doivent leur nom à celui du groupe fonctionnel carboxyle: -C-O.

• O

Page 3: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• On les représente par les formules simplifiées

• R-COOH ou R-CO2H

• (ou Ar-COOH et Ar-CO2H)

• II. Caractères physiques• Les acides carboxyliques linéaires sont des

liquides ou des solides c-à-d que la température de fusion ne dépasse pas 100°C ( l’acide stéarique C17H35 –COOH, dont sont faites les bougies « stéariques » fond à 70°C).

Page 4: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Les acides ont les températures d’ébullition les plus élevées parmi les composés possédant une fonction simple sur une chaîne donnée. Elles sont supérieures à celles des alcools car les acides sont associés par une liaison hydrogène plus fortement encore que les alcools.

• Ils se trouvent en grande partie sous forme d’un dimère cyclique:

• O……….. HO• R-C C-R• OH………..O

Page 5: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Leur solubilité dans l’eau, totale jusqu’en C4 , diminue ensuite et devient nulle à partir de C9 .

• III. Réactivité• A. Présentation• Le groupe fonctionnel des acides

carboxyliques réunit le groupe OH des alcools et le groupe C=O des aldéhydes et des cétones.

• Mais la réactivité n’est pas la somme des deux.

Page 6: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Les deux groupes OH et C=O ne sont pas indépendants dans le groupe COOH .

• Ils sont en effet engagés dans une structure mésomère ou résonante, dans laquelle ils perdent leur « individualité ».

• .. + +

-C-OH -C=OH ou -C OH

O O- O-

Page 7: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• B. Propriétés acido-basiques

• 1. Acidité

• Le caractère dominant des acides carboxyliques est leur acidité ( nom). S’ils sont solubles dans l’eau, il s’établit dans leurs solutions un équilibre de dissociation:

• R-COOH + H2O 1 R-COO- + H3O+

• 2

• dont la constante d’équilibre (constante d’acidité Ka) vaut 10-4 à 10-5 ( pKa = 4 à 5).

Page 8: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Ce sont des acides faibles dans l’eau.( les acides forts sont totalement dissociés dans l’eau: HCl, HNO3,…).

• Mais c’est une acidité importante pour des composés organiques. Elle est principalement due à l’effet favorable exercé sur la réaction dans le sens 1 par la stabilité de l’ion R-COO-, siège d’une délocalisation électronique (résonance):

Page 9: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• O- O O–1/2

• R-C R-C ou R-C• O O- O-1/2

• L’acide R-COOH est également le siège d’une résonance, mais elle provoque une « séparation de charge » créant un pôle positif sur l’oxygène de l’hydroxyle et un pôle négatif sur celui du carbonyle. La délocalisation électronique dans l’ion carboxylate R-COO- provoque une division de sa charge –1 entre les deux oxygènes qui, par raison de symétrie, portent chacun une charge -1/2.

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• ( Les deux formes limites qui le décrivent ont le même poids). Cette dispersion de la charge a un effet stabilisant important, et l’anion est plus stabilisé que la molécule.

• D’autre part, l’absence d’un site fortement chargé négativement diminue l’affinité de cet anion pour l’ion H+, et défavorise la réaction dans le sens 2.

• 2. Basicité• Les acides carboxyliques peuvent avoir un

comportement basique, en fixant un proton H+

Page 11: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Mais cette basicité est très faible et ne se manifeste qu’en présence d’acides très forts.

• Les deux atomes d’oxygène du groupe COOH possèdent des doublets libres, et ils constituent donc deux sites aptes à être protonés.

• Mais la protonation se réalise préférentiellement sur celui du groupe carbonyle (maintien des possibilités de délocalisation):

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• R-C-OH + H+ R-C-OH

• O +OH

• Ceci explique que , dans un acide carboxylique, les liaisons H ne s’établissent pas entre les groupes OH (comme dans les alcools), mais entre le groupe OH d’une molécule et le groupe C=O d’une autre (maintien de la délocalisation ).

Page 13: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

Les dérivés des Acides

• On considère comme dérivant de la fonction acide carboxylique les cinq fonctions suivantes :

• R-C-Cl R-C-O-C-R’

• O O O

• Chlorure anhydride d’acide

• d’acide

Page 14: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• R-C-OR’ R-C-NH2 R-C N

• O O

• Ester Amide Nitrile

• Les 4 premières présentent des analogies:

• Elles sont de la forme: O

• R-C

• Z

Page 15: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

• Où Z est, ou contient, un atome fortement électronégatif et porteur d’au moins un doublet libre, lié au groupe carbonyle.

• Leur réaction la plus typique est la substitution de Z par un nucléophile, par un mécanisme en 2 étapes d’addition-élimination;

• Leur réactivité vis-à-vis des nucléophiles est plus faible que celle des aldéhydes et des cétones; elle décroît selon le classement suivant:

Page 16: Les acides carboxyliques et leurs dérivés

R-COCl > (RCO)2O > R-CO2R’ > R-CONH2

( > : « plus réactif que »).

Exemple:

OH

R-C-Cl + -OH addition R-C-Cl

O O-

Élimination R-COOH + Cl- OH- R-COO- + H2O

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• V. Etat naturel• De nombreux acides carboxyliques sont

présents dans la nature, mais le plus souvent sous la forme d’esters. En particulier, les corps gras d’origine végétale ou animale (lipides) sont des esters du glycérol et de divers « acides gras » c-à-d. acycliques à chaînes linéaires plus ou moins longues.

• Acide lactique: CH3-CHOH-COOH• OH• Acide citrique: HOOC-CH2-C-CH2-COOH• COOH