Nomenclature des composés organiques Nomenclature des composés organiques V Introduction 12 Nomenclature des hydrocarbures 13 Nomenclature des Composés à fonctions simple et multiples 26 1. Introduction Dans les débuts de la chimie organique, lorsque le nombre de composés recensés étaient encore restreint, ceux-ci recevaient des noms particuliers, rappelant souvent leur origine. Exemple « menthol » retiré de l'essence de menthe ; « cuméne », retiré de l'essence de cumin ; «acide formique » retiré des fourmis ; etc. L'augmentation très rapide du nombre de composé organique a poussé les chimistes à instituer une « nomenclature systématique », c'est-à-dire fixer des règles assurant un langage commun a tous les chimistes. Ces règles permettent d'associer à chaque formule développée un nom qui ne peut appartenir qu'à elle et inversement, d'établir sans ambiguïté à partir d'un nom la structure (formule développée) du composé qu'il désigne. Ces règles sont établies par un organisme international, l'UICPAp.53 > (Union Internationale de Chimie * Pure et Appliquée, souvent désigné par son signe anglais, IUPAC) Pour une bonne communication, il est attribué aux molécules un nom dont la structure découle de règles édictées par l'IUPAC (Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée). Ce nom peut être composé de 5 parties, séparées par des tirets : 1. Éléments de stéréochimies : configuration de carbones asymétrique, de doubles liaisons ( a voir dans chapitre suivant). 2. Fonction chimique secondaire et substituants classé par ordre alphabétique. 3. Des préfixes multiplicateurs sont utilisés pour indiquer la présence d'un élément plusieurs fois. 4. 12 Nomenclature des hydrocarbures 4. Chaîne carbonées principale : c'est la plus longue contenant la fonction chimique principale. 5. Présence d'instauration ; doubles et triples liaisons. 6. Fonction chimiques principale : elle est indiquée par un suffixe. La numérotation de la chaîne est définie de maniéré à donner le plus petit indice possible à cette fonction. En fonction du nombre de carbones que comporte un composé, il y aura dans la nomenclature une racine spécifique de ce nombre de carbones que nous retrouverons dans toutes les familles a nommer : Nbre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 méth éth prop but pent hex hept oct non carbone Racine 2. Nomenclature des hydrocarbures Alcanes 13 cycloalcanes 19 Alcènes 21 Alcynes 23 Composés aromatiques 24 Les hydrocarburesp.52 § sont des molécules qui ne contiennent que les éléments hydrogène et * carbone. Ils peuvent être linéaires, ramifiées ou cycliques 2.1. Alcanes Définition : Alcanes hydrocarbures saturés (ne présente que des liaisons simples) de formule brute : CnH2n+2 La nomenclature des alcanes linaires (chaîne continue non ramifiée) est constitué d'une racine numérique et se termine par le suffixes "ane" La nomenclature des alcanes linaires (chaîne continue non ramifiée) est constitué d'une racine numérique et se termine par le suffixes "ane" 13 Alcanes Nomenclature des alcanes linéaires Définition : Groupements alkyles Ils dérivent des alcanes par départ d'un atomes d’hydrogène de formule : CnH2n+1 Un groupement alkyle n'est pas une famille et n'existe pas seul. Un groupement alkyle sera souvent schématisé par R-. Remarque Un atome de carbone est dit : Primaire s'il est lié à un seul autre atome de carbone, Secondaire, s'il est lié à deux autres atomes de carbone Tertiaire s'il est lié a trois autre atomes de carbone Quaternaire, s'il est lié à quatre autre atomes de carbone. Nomenclature des substituants alkyle Pour nommer un substituant alkyle, on remplace par "yle" la terminaison "ane" de l'alcane. 14 Alcanes Nombre de Groupe alkyle Nom du groupe carbone 3 Type de carbone alkyle CH3CH2CH2- 3 propyle carbone primaire isopropyle carbone secondaire 4 CH3CH2CH2CH2- butyle carbone primaire 4 isobutyle carbone primaire 4 sec-butyle carbone secondaire 4 tert- butyle carbone tertiaire Noms des groupes alkyles ramifiés Définition : Ramification La ramification est un substituant (ou un radical) qui est accroché à la chaîne principale. Un radical prend une terminaison en "yle". 15 Alcanes Méthode : Règles à suivre pour former le nom systématique d'un alcane ramifié Il faut déterminer le nombre de carbone de la plus longue chaîne carbonée continue, appelée chaine principale. Le nom de tout substituant alkyle s'écrit devant celui de la chaîne principale, accompagné d'un chiffre, appelé indice de position, qui indique a quel carbone le substiturant est lié. Le sens de numérotation de la chaîne principale doit être celui qui permet d'obtenir le plus petit indice de position possible pour le ou les substituants. Le nom du substituant et celui de la chaîne principale sont combinés en un seul mot, précédé d'un trait d'union ( - ) placé entre l'indice de position et le nom du substituant. Exemple Méthode : Règles à suivre pour former le nom systématique d'un alcane ramifié Si la chaîne principale porte deux substituants ou plus, le sens de numérotation est celui qui produit les plus petits indices de position possible. Les substituants sont énumérés par ordre alphabétique et sont tous précédés par l'indice de position approprié. 16 Alcanes Exemple Méthode : Règles à suivre pour former le nom systématique d'un alcane ramifié Lorsqu'un composé contient plusieurs substituants identiques, on en indique le nombre au moyen des préfixes multiplicatifs. Par ailleurs les chiffres qui désignent les positions des substituants identiques sont regroupés et séparés par une virgule. Remarque Les préfixes "di", "tri", "tétra", "sec" et "tert" ne sont pas considérés dans l'ordre alphabétique, mais les préfixes"iso"et "cyclo" le sont. Notez également que les préfixes "sec" et "tert" s’écrivent toujours en italique. 17 Alcanes Exemple Méthode : Règles à suivre pour former le nom systématique d'un alcane ramifié Si les indices des substituants sont identiques dans les deux sens, le plus petit est attribué au premier substituant énuméré selon l'ordre alphabétique. Exemple Méthode : Règles à suivre pour former le nom systématique d'un alcane ramifié Si un composé comporte deux chaînes ou plus de la même longueur, la chaîne principale est celle qui comporte le plus de substituants. 18 cycloalcanes Exemple 2.2. cycloalcanes Définition Les cycloalcanes sont des alcanes constitués d'atomes de carbone disposés en anneau. C'est pourquoi les cycloalcanes ont deux hydrogènes de moins qu'un alcane non cyclique avec un nombre de carbones identiques. Nomenclature des cycloalcanes Le nom des cycloalacanes est formé du préfixe "cyclo" suivi du nom de l'alcane qui possède autant d'atomes de carbone que le cycle. Méthode : Nomenclature des cycloalcanes Les règles de dénomination des cyclo alcanes ressemblent à celles adoptées pour les alcanes non cycliques. 19 cycloalcanes Si un cycloalcane a des substituants alkyle, le cycle est la chaîne principale. S'il y'a qu'un seul substituant, aucun indice de position n'est nécessaire. Si des substituants différents sont liés au cycloalcane, ils sont énumérés par ordre alphabétique et la position 1 est attribué au premier de la liste. Exemple Méthode : Nomenclature des cycloalcanes Les cycles sont prioritaires par rapport aux chaînes linéaire ou ramifiées. Mais si la chaîne linéaire contient plus de carbones que le cycle lui-même, celui-ci devient alors un substituant. Exemple Méthode S'il y a présence d'un groupement fonctionnel de plus haute importance qu'un alcane sur la chaîne linéaire celle-ci devient prioritaire, même si celle-ci contient moins de carbone. 20 Alcènes Exemple 2.3. Alcènes Définition Hydrocarbures mono insaturés (double liaison) de formules brute CnH2n Pour les alcènes, le nom fondamental sera aussi constitué par une racine numérique et un suffixe "– ène". Méthode : Nomenclature des alcènes Pour nommer un alcène, comme pour les alcanes il faut suivre les règles suivantes : Rechercher et nommer la plus longue chaîne qui contient les deux carbones impliqués dans la double liaison. Indiquer, à l'aide d'un nombre, la localisation de la double liaison dans la chaîne principale, en commençant le numérotage par l'extrémité la plus proche de la double liaison (indice le plus faible). L'indice de position (premier carbone) se place juste devant le suffixe « éne » Exemple 21 Alcènes Méthode : Nomenclature des alcènes Quand un composé contient plusieurs liaisons doubles, le suffixe varie selon le nombre de liaisons doubles, et devient diéne ( deux liaisons doubles), triéne ( trois liaisons doubles) et tétraène ( quatre liaisons doubles). De plus la voyelle « a » est ajouté a la fin nom de la chaîne principale. (permet de prononcé plus aisément le nom du composés. Exemple Méthode : Nomenclature des alcènes Dans le cas des alcènes cyclique, il n'est pas nécessaire de préciser la position de la liaison double (toujours entre C1= C2) Exemple Méthode : Nomenclature des alcènes Cependant si un alcène cyclique contient deux ou plusieurs liaisons doubles, le nom doit comprendre un indice de position pour chacune. Exemple Méthode : Nomenclature des alcènes Les substituants qui contiennent une double liaison sont appelés des groupes alcényles 22 Alcynes Deux noms génériques de radicaux alcènes souvent utilisés : vinyle et allyle Les substituants qui contiennent une double liaison sont appelés des groupes alcényles Deux noms génériques de radicaux alcènes souvent utilisés : vinyle et allyle 2.4. Alcynes Définition hydrocarbures di-insaturés (triple liaison) de formules brute : CnH2n-2 Nomenclature des alcynes Pour les alcynes, le nom fondamental sera aussi constitué par une racine numérique et un suffixe "–yne ". Les règles de nomenclature des alcènes s'appliquent également aux alcynes. Exemple Cas d'une double et triple liaison au sein de la même molécule : Dans la nomenclature IUPAC, un hydrocarbure contenant à la fois une double et triple liaison est appelé un alcényne.p.52 § - La chaîne est numérotée à partir de l'extrémité la plus proche de l'un ou de * l'autre de ces deux groupes fonctionnels. - lorsque la double et la triple liaison sont à des distance égales au niveau des extrémités, on attribue à la double liaison le plus petit indice localisateur. La terminaison de la chaine principale s'écrit : « én » suit de « yne » 23 Composés aromatiques Exemple 2.5. Composés aromatiques Définition : Composés aromatiques Les composés aromatiques sont des composés cycliques formés à partir du benzènep.52 § et de ses * dérivés. Définition : Le Benzène Le benzène est un composé cyclique à six carbones constitué de trois liaisons doubles conjuguées. (Trois liaisons doubles alternent avec trois liaisons simples) 3.2.6 Nomenclature des composés aromatiques Pour nommer les benzènes mono-substitués il faut rajouter le nom du substituant sous forme de préfixe au mot benzène. Cependant plusieurs composés procèdent un nom familier. 24 Composés aromatiques Méthode : nommer les composés aromatiques di-substitués Pour nommer les composés aromatiques di-substitués il y a trois arrangements possibles : substituants adjacents, désigné par le préfixe 1,2- (ou encore ortho- ou o-), positionnés en 1,3, 1,3- (préfixe méta- ou m-), positionnés en 1,4, 1,4- (préfixe para- ou p-). Les substituants sont énumérés par ordre alphabétique. Exemple Méthode : nommer les dérivés tri- ou poly substitués Pour nommer les dérivés tri- ou poly substitués, on numérote les six carbones du cycle de manière à avoir le jeu de chiffres localisateurs le plus petit possible. 25 Nomenclature des Composés à fonctions simple et multiples Exemple Remarque Lorsqu'un cycle benzénique est un substituant, il porte le nom de groupe phényle ( - Ph). S'il comporte un groupe CH2, il devient un groupe benzyle 3. Nomenclature des Composés à fonctions simple et multiples Nomenclature des halogénure d'alkyle 27 Nomenclature des éthers- oxydes 28 Nomenclature des amines 29 Nomenclature des alcools 30 Nomenclature des cétones 32 Nomenclature des aldéhydes 33 Nomenclature des acides carboxyliques et de ses dérivés 35 Les groupements fonctionnels déterminent l'ordre de la numérotation. Il existe une hiérarchie des groupements fonctionnels afin qu'une seule fonction dirige le sens de la numérotation de la chaîne carbonée. Un composé multifonctionnel, ayant plusieurs groupements fonctionnels, possède toujours une fonction prioritaire sur les autres fonctions, et cette priorité détermine le sens de la numérotation et la terminaison de l'appellation de la molécule. A l'exception des alcènes et alcynes, les groupements fonctionnels de plus faible priorité d'un composé sont considérés comme des substituants de doivent être désignés par des préfixes. Le tableau suivant présente la classification des groupements fonctionnels par ordre de priorité croissante. 26 Nomenclature des halogénure d'alkyle 3.1. Nomenclature des halogénure d'alkyle Définition Un halogénure d'alkyle ( R-X) est un alcane dans lequel un hydrogène est remplacé par un halogène ( X = F, Cl, Br, I). Le nom donné à un halogénure d'alkyle est celui d'un alcane substitué. Il est formé d'un préfixe dérivé du nom de l'halogène et se terminant par « o » ( Fluoro, Chloro, Bromo, Iodo), suivi du nom de l'alcane. Exemple Remarque Le nombre de groupe alkyle que porte le carbone auquel est lié l'halogène détermine si un halogénure d'alkyle est primaire, secondaire ou tertiaire. 27 Nomenclature des éthers- oxydes 3.2. Nomenclature des éthers- oxydes Définition Un éther est caractérisé par un oxygène lié à deux substituants alkyle (R'-O-R). Dans la nomenclature de l'UIPAC, un éther (R'-O-R) est considéré comme un alcane portant un substituant R'O. La chaine principale contient La chaine carbonée la plus longue (ou contient une instauration ou une fonction). Le groupe alkoxy ( R'O), qui contient l'autre groupe R' est considéré comme un substituant dans le composé de base. Le nom du substituant est formé de celui du substituant alkyle et du suffixe « oxy » au lieu de la terminaison « yle » Exemple Il existe une autre méthode pour nommer les molécules simples renfermant la fonction éther. Cette écriture consiste à considérer l'oxygène comme la chaîne principale et les groupement alkyle comme des substituants. Cette dénomination commence par oxyde (pour l'oxygène) suivi du nom de chaque substituant alkyle (placé par ordre alphabétique et précédé d'un « d'» ou « de ». Exemple 28 Nomenclature des amines Remarque Les plus petits éthers son presque toujours désigné par leurs noms communs. 3.3. Nomenclature des amines Définition Une amine est un composé dans lequel des groupes alkyles remplacent un ou plusieurs hydrogènes de l'ammoniac (NH3) Le nombre de substituants alkyles lié à l'atome d'azote détermine sa nature (primaire, secondaire ou tertiaire) Selon le système de nomenclature de l'IUPAC, les amines sont désignées en tant qu' alcanamines. Pour les amines primaires, la meilleure manière de les nommer consiste à les considérer comme des dérivés des alcanes. La terminaison –e de l'alcane est remplacée par –amine. La chaîne principale est numérotée de façon à ce que le carbone portant l'atome d'azote de ma fonction amine porte le plus petit numéro possible. Pour les amines secondaires ou tertiaires, le substituant alkyle le plus important de l'azote est choisi pour former le nom alcanamine de base et l'(es) autre(s) groupe(s) est(sont) nommé(s) en tant que substituant(s) à la suite de la(des) lettre(s) N- (N,N). 29 Nomenclature des alcools Exemple Le groupement amine est considéré comme un substituant dans le cas où la molécule contient un groupement fonctionnel prioritaire. Pour nommer une molécule qui contient un substituant amine, On ajoute le préfixe amino précédé de la position de la fonction NH2 au nom de la chaîne principale. Exemple 3.4. Nomenclature des alcools Définition Les alcools se caractérisent par la présence d'un groupe « hydroxyle, -OH » et ont pour formule générale R-OH. Le nom systématique d'un alcool est celui de la chaîne principale avec la terminaison « ol » La chaîne principale est la plus longue chaîne qui contient la fonction alcool. Elle est numérotée dans le sens qui fournit le plus petit indice de position pour le groupe OH. 30 Nomenclature des alcools Exemple Remarque Le nombre de groupe alkyle que porte le carbone auquel est lié la fonction « OH » détermine si l'alcool est primaire, secondaire ou tertiaire. Le groupement alcool est considéré comme un substituant dans le cas où la molécule contient un groupement fonctionnel prioritaire. Pour nommer une molécule qui contient un substituant alcool, On ajoute le préfixe " hydroxy" précédé de la position de la fonction OH au nom de la chaîne principale. 31 Nomenclature des cétones 3.5. Nomenclature des cétones Définition Composés contenant un groupe carbonylep.52 § lié à deux carbone. Leurs formule générale R-CO-R' * Le nom d'une cétone se forme en ajoutant la terminaison « one », précédée d'un indice de position, à celui de l'hydrocarbure correspondant. La chaîne principale est la plus longue de celles qui contiennent le groupe CO. Exemple Dans le cas ou la fonction cétone est considéré comme substituant, le carbonyle ( C=O) porte alors le préfixe «oxo» 32 Nomenclature des aldéhydes Exemple 3.6. Nomenclature des aldéhydes Définition Composés contenant un groupe carbonylep.52 § lié à un carbone. Leurs formule générale R-CH=O. * Le nom d'un aldéhyde se forme en ajoutant la terminaison « al » à celui de l'hydrocarbure correspondant. Le carbone du groupe CH=O porte toujours le numéro 1 (fonction prioritaire), et l'indice de positon de la fonction est habituellement omis. Exemple Si la fonction aldéhyde n'est pas prioritaire son groupement carbonyle ,considéré comme un substituant, portera le préfixe « –oxo » dans le cas ou son carbone fait partie de la chaîne principale. « -formyl » dans le cas où il n'en fait pas partie. 33 Nomenclature des acides carboxyliques et de ses dérivés Exemple Complément Il existe une classe de composés apparentés aux aldéhydes et aux cétones qui présente la particularité d'avoir une double liaison carbone-azote "C= N "à la place de la double liaison "C=O". Le nom de ces composés dépend de la nature du radical R porté par l'atome d'azote. Si R = H, alkyl, aryl, ces composés sont des iminesp.52 § . * Si R = ( -OH )ce sont des oximesp.52 § . * Si R= (-NH2) ce sont des hydrazonesp.52 § . * 34 Acide carboxylique 3.7. Nomenclature des acides carboxyliques et de ses dérivés Acide carboxylique 35 Halogénure d'acyle 36 Esters 37 Amides 37 Anhydrides (d'acides) 38 3.7.1. Acide carboxylique Définition Les acides carboxyliques contiennent la groupe (CO2H), lequel est composé d'un fonction carbonyle et d'une fonction hydroxyle. La formule générale des acides carboxyliques est RCO2H , où R peut être un groupement alkyle ou aryle. En série acyclique, les noms des acides carboxyliques est construit en ajoutant la terminaison "– ouique" à l'hydrocarbure correspondant et en faisant précéder le tout par le mot acide. La chaîne de l'acide alcanoïque est numérotée en assignant le numéro 1 au carbone carboxylique et en positionnant tous les substituants tout au long de la plus grande chaîne carbonée incluant obligatoirement le groupe COOH. En série cyclique, les acides dont la fonction est directement liée à un cycle sont nommés en tant qu'acides cycloalcanecarboxyliques. De nombreux acide sont désignés par des noms d'usage. Quelques-uns de ces noms sont données ci-après : 35 Halogénure d'acyle Remarque Les ions carboxylates sont nommés en remplaçant la terminaison « oique »par « oate » 3.7.2. Halogénure d'acyle Définition Un halogénure d'acyle est un composé dans lequel un halogène ( fluor, chlore, brome ou iode) remplace le groupe OH d'un acide carboxylique. Le nom systématique de ces composé est formé du terme « halogénure de ou d' » suivi du nom de l'hydrocarbure correspondant avec la terminaison « oyle » Exemple 36 Amides 3.7.3. Esters Définition Un ester contient un groupe OR au lieu du groupe OH d'un acide carboxylique. On forme le nom systématique d'un ester en commençant par le nom de l'acide carboxylique correspondant en enlevant le terme acide et en remplaçant le suffixe « oique » par le suffixe « oate » suivi de du nom du groupe R lié à l'oxygène. Exemple 3.7.4. Amides Définition Un amide est un composé dans lequel le groupe OH d'un acide carboxylique est remplacé par un groupe NH2, NHR, NR2 . 37 Anhydrides (d'acides) Pour former le nom d'un amide primaire, on utilise le nom de l'acide carboxylique correspondant en remplaçant le suffixe « oique » par le suffixe « amide ». Pour les amide secondaire ( NHR) ou tertiaire (NR2), le ou les substituants de l'azote s'écrivent en premier, et en ordre alphabétique, devant le nom de l'amide. Comme chez les amines, un N en italique doit précéder le nom de chaque substituant pour signifier que celui-ci est lié à un azote. Exemple 3.7.5. Anhydrides (d'acides) Définition Le anhydrides sont des composés de forme générale R-CO-O-CO-R' ( avec R et R' identique ou diffèrent ). Ils se nomment en faisant suivre le mot anhydride du nom de l'acide correspondant, si R=R', ou des noms des deux acides correspondant dans (l'ordre alphabétique). Exemple 38
