III. Passage d`un groupe caractéristique à un autre

Mme GRISARD
CHAPITRE : . . . . .
Classe : 1ère S
Chimie B : La chimie créatrice
Les groupes caractéristiques
dimanche 16 avril 2017
1
Objectifs : Au vu de la formule développée plane d’une molécule, reconnaître les familles de composés suivantes :
amine, composé halogéné, alcool, aldéhyde, cétone et acide carboxylique. Lors de la réaction d’un alcool,
reconnaître s’il s’agit d’une réaction d’oxydation, de déshydratation (élimination) ou de substitution.
Connaître les familles de composés obtenus par oxydation ménagée d’un alcool. Écrire la réaction
d’oxydation d’un alcool par les ions permanganate en milieu acide.
Définition : Un groupe caractéristique (ou groupe fonctionnel) est un groupe d'atomes qui confère
des propriétés spécifiques aux molécules qui les possèdent.
Remarque : L’atome de carbone directement lié à un groupe caractéristique est appelé carbone
fonctionnel.
I. Reconnaître les familles de composés
a) Composé halogéné R-X
Définition : La famille des composés halogénés (symbole R-X) correspond aux molécules contenant
le groupe halogéno : -X
X est un atome de la famille des halogènes (fluor, chlore, iode).
Nomenclature: Leur nom s'obtient en faisant précéder le nom de l'alcane correspondant du préfixe
fluoro, chloro,bromo,iodo précédé de sa position.
Les composés halogénés se répartissent en 3 classes en fonction du nombre de carbones liés
au carbone fonctionnel : les composés halogénés primaires ont 0 ou 1 atome de carbone lié au
carbone fonctionnel, les composés halogénés secondaires ont deux atomes de carbone liés au
carbone fonctionnel, et les composés halogénés tertiaires ont 3 atomes de carbone liés au
carbone fonctionnel.
Exemples : fluorométhane CH3–F
2-iodopropane
33 CHCH
I
CH 
Dichlorométhane CH2Cl2
2-chloro-4-méthylpentane
322
3
3CHCHCH
Cl
CH
CH
CH 
Test : L’ajout de quelques gouttes d’une solution alcoolique de nitrate d’argent dans un liquide
contenant un composé halogéné provoque l’apparition d’un précipité d’halogénure d’argent.
Cette réaction est immédiate pour les composés halogénés tertiaires, plus lente pour les
secondaires, et peut nécessiter un chauffage pour les primaires.
L’équation chimique de ce test est :
R-X + C2H5OH + Ag+  R–O–C2H5 + AgX + H+

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b) Amine RNH3
Définition: La famille des amines (symbole RNH2 ou R1R2NH ou R1 R2R3N) correspond aux
molécules obtenues à partir de l’ammoniac NH3 en remplaçant partiellement ou totalement
les atomes d’hydrogène par une ou plusieurs chaînes carbonées.
Les amines se répartissent en 3 classes en fonction du nombre d’atomes d’hydrogène qu’on a
remplacés par une chaîne carbonée : les amines primaires ont un atome de carbone lié à
l’azote (elles contiennent le groupe amino – NH2), les amines secondaires ont deux atomes de
carbone liés à l’azote, et les amines tertiaires ont 3 atomes de carbone liés à l’azote.
Nomenclature des amines simples primaires: On les nomme en ajoutant le suffixe amine au nom
du groupe alkyle.
Exemples :
Méthylamine CH3-NH2, diméthylamine , triméthylamine
2-méthylbutlyamine
22
3
23 NHCHCH
CH
CHCH 
(Exemple de diamine, la règle de nomenclature est modifiée :) La cadavérine ou 1,5-
diaminopentane est une diamine responsable de l’odeur pestilentielle des poissons en
putréfaction.
Test : Les amines sont des bases au sens de Brönsted. En solution aqueuse, elles réagissent avec un
indicateur coloré, qui prend alors sa couleur basique. Par exemple : le BBT devient bleu.
L’équation chimique de la réaction d’une amine (ici amine primaire) avec l’eau est :
R–N 2 + H2O  R–NH3+ + HO-
L’équation chimique de ce test est :
R–NH2 + InH R–NH3+ + In-
Autre test : Les amines réagissent avec une solution de sulfate de cuivre bleue, qui prend une
couleur violacée.
c) Acide carboxylique RCOOH
Définition: Le groupe carboxyle est le groupe :
HOC
O
Il s'écrit souvent –COOH ou –CO2H
La famille correspondante est celle des acides carboxyliques (symbole RCOOH).
Nomenclature: On obtient leur nom en ajoutant la terminaison oïque au nom de l'alcane
correspondant et en le faisant précéder du terme acide. Attention : le carbone du groupe
carboxyle est inclus dans le nom de l’alcane.
NH
H3C
H3C
H3C
NH
H3C
H3C

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Exemples : Acide méthanoïque (ou acide formique) HCOOH,
Acide éthanoïque (ou acide acétique) CH3COOH.
Acide pentanoïque (ou acide valérique), principal constituant du fromage Bleu de Causse
(C4H9COOH voir p.176)
Acide salicylique (ancêtre de l’aspirine)
Acide acétylsalicylique (aspirine)
(remarque : la deuxième fonction est une fonction ester).
Test : Les acides carboxyliques sont des acides au sens de Brönsted. En solution aqueuse, ils
réagissent avec un indicateur coloré, qui prend alors sa couleur acide. Par exemple : le BBT
devient jaune.
L’équation chimique de la réaction d’un acide carboxylique avec l’eau est :
R–COOH + H2O  R–COO- + H3O+
L’équation chimique de ce test est :
R–COOH + In-  R–COO- + InH
d) Alcool
Définition: La famille des alcools correspond aux molécules comprenant le groupe hydroxyle –OH
lié à un carbone tétraédrique.
Nomenclature: Leur nom s'obtient en ajoutant au nom de l'alcane correspondant la terminaison ol
précédée de son indice de position.
Les alcools se répartissent en 3 classes en fonction du nombre de carbones liés au carbone
fonctionnel : les alcools primaires ont 0 ou 1 atome de carbone lié au carbone fonctionnel, les
alcools secondaires ont deux atomes de carbone liés au carbone fonctionnel, et les alcools
tertiaires ont 3 atomes de carbone liés au carbone fonctionnel.
Exemples : voir figure 6 p. 174
Éthanol (alcool obtenu par fermentation du moût de raisin, présent dans le vin et utilisé
comme antiseptique) : CH3CH2OH
Oct-1-ène-3-ol (l’une des espèces responsables de l’odeur des champignons)
2115CHCHCH
OH
HC 
O
H
C
O
O
H
O
CH3
O
C
C
O
O
H

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Linalol (ou 3,7-diméthyloct-1,7-dièn-3-ol) présent dans l’essence de lavande
2
3
42
3
3
CHCH
CH
C
OH
HCCH
CH
C
CH
Test : Les alcools primaires et secondaires sont des réducteurs. En milieu acide, ils réagissent avec
les ions permanganate (violets) en les décolorant.
e) Aldéhyde ou cétone
Définition: Le groupe carbonyle est le groupe :
 C
O
Définition: Dans la famille des aldéhydes, le groupe carbonyle est en bout de chaîne :
HC
O
R
Nomenclature: Leur nom s'obtient en ajoutant le suffixe al au nom de l'alcane correspondant dont
la chaîne est numérotée à partir du groupe carbonyle.
Exemple : méthanal (ou formaldéhyde, aussi appelé formol) :
HC
O
H
Butanal
HC
O
HC 
73
Définition: Dans la famille des cétones, le groupe carbonyle échange deux liaisons avec des
atomes de carbone :
'RC
O
R
Nomenclature: Leur nom s'obtient en ajoutant la terminaison one (précédée de son indice de
position) au nom de l'alcane correspondant.
Exemples :
Propan-2one, ou propanone (ou acétone) :
33 CHC
O
CH 

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Heptane-2-one, phéromone d’alarme des abeilles :
3115CHC
O
HC 
Test n°1 : Les composé carbonylés (aldéhydes et cétones) réagissent avec la 2,4-
dinitrophénylhydrazine (2,4-DNPH) pour former un précipité jaune orangé de 2,4-
dinitrophénylhydrazine.
Test n°2 : Les aldéhydes sont des réducteurs. Ils réagissent avec la liqueur de Fehling à chaud pour
former un précipité rouille orangé. Les cétones ne réagissent pas avec la liqueur de Fehling.
La liqueur de Fehling est une solution aqueuse basique contenant les ions Cu2+ complexés par
des ions tartrates -OOC–CHOH–CHOHCOO-. L’ion complexe (noté [Cu2+]tar) donne par
réduction un précipité rouge brique d’oxyde de cuivre Cu2O.
L’équation de ce test est :
RCHO + 5 HO- + 2 [Cu2+]tar  RCOO- + Cu2O + 3 H2O
Test n°2bis : Les aldéhydes réagissent avec le réactif de Tollens à chaud pour former un miroir
d’argent. Les cétones ne réagissent pas avec le réactif de Tollens.
Le réactif de Tollens est une solution de nitrate d’argent ammoniacal (ajout d’ammoniac au
nitrate d’argent jusqu’à apparition d’un précipité d’Ag2O et redissolution de ce précipité)
contenant l’ion complexe diamineargent(I) Ag(NH3)2+. Il oxyde les aldéhydes.
L’équation de ce test est :
RCHO + 3 HO- + 2 Ag(NH3)2+  RCOO- + 2 Ag + 4 NH3 + 2 H2O
Test n°2ter : Les aldéhydes réagissent avec le réactif de Schiff à froid en milieu non basique, qui
prend une couleur rouge violacée. Les cétones ne réagissent pas avec le réactif de Schiff.
Le réactif de Schiff est une solution aqueuse de Fuschine, décolorée par le dioxyde de soufre.
En présence d’un aldéhyde, elle reprend sa couleur fuschia.
L’équation de ce test serait ( ?) :
RCHO + 2 HO- + 2 H2SO3  RCOO- + HS2O4- + 3 H2O
Ou RCHO + 2 HO- + 2 SO2  RCOO- + HS2O4- + 2 H2O
II. La réactivité des alcools
Un alcool est un composé organique comportant le groupe caractéristique hydroxyle –OH fixé sur un carbone (appelé
carbone fonctionnel) échangeant 4 liaisons covalentes simples.
a) Oxydation
1) Oxydation complète des alcools
Une oxydation complète est une combustion au cours de laquelle le squelette du composé organique est
modifié : le composé organique réagi avec du dioxygène pour former du dioxyde de carbone et de l’eau
(combustion complète).
Activité exp. Bureau : faire brûler de l’éthanol dans une coupelle ; retourner un entonnoir adapté à un tube
contenant du sulfate de cuivre anhydre, relié à une trompe à eau. Retourner également tube à essais et
mettre en évidence la présence d’eau de chaux.
Remarque : à l’issue d’une combustion incomplète sont formés du carbone et éventuellement des gaz toxique
tel que le monoxyde de carbone.
Exemple : 2CH3-CH2-OH + 7O2  2CO2 + 3H20
Éthanol + dioxygène  dioxyde de carbone + eau