HYDROCARBURES ET DERIVES HALOGENES

1. HYDROCARBURES ET DERIVES HALOGENES

2. Généralité Les hydrocarbures sont des composés organiques constitués uniquement de C et de H . On les classifie d’après les structures de la chaîne carbonée et d’après le degré de saturation de l’atome de carbone:(alcanes, alcènes, alcynes et benzéniques). La substitution d’un H (ou de plusieurs) par un X (ou plusieurs) sur un hydrocarbure conduit aux dérivés halogénés.

3. I-LES ALCANES 1- Définition: Les alcanes sont des hydrocarbures saturés ou paraffines (peu réactifs) de formule brute CnH2n+2 (acycliques) et CnH2n (monocycliques). Ils sont représentés par R-H, R étant le groupe alkyle (ou alcoyle). R = CnH2n+1 - 2-Nomenclature : Selon l’UICPA,lenom est formé par la juxtaposition: où: - le préfixeexprime la nature et le nombre de groupes alkyles par ordre alphabétique installés sur le squelette de base ainsi que leur emplacement ; - le radical rend compte du nombre de C du squelette de base ; - le suffixe ane est caractéristique des alcanes.

4. 2-1 Alcanes non ramifiés Ils n’auront pas de préfixe. A l’exception des quatre 1ers termes, le nom est constitué d’un radical exprimant le nombre d’atomes de carbone et de la terminaison ANE. Ils sont aussi désignés comme alcanes normaux

5. 2-2 Substituants(ou groupes alkyles univalents) Groupes alkyles normaux ou simples: Les noms des substituants alkyles dans la formation du nom de l’alcane dérivent du remplacement de –ane par -yle. Groupes alkyles complexes ou substitués (substituants complexes): Ce sont des groupes alkyles portant eux-mêmes des groupes alkyles plus petits.

6. 2-3 Alcanes ramifiés • La multiplicité des groupes alkyles simples est marquée par di, tri, tétra,… pour 2, 3, 4, … groupes identiques (sans préjudice sur l’ordre alphabétique). • Quant aux groupes alkyles ramifiés, leur nom est mis entre parenthèses et leur multiplicité est marquée par bis, tris, tétrakis, … pour 2, 3, 4, … groupes identiques (sans préjudice sur l’ordre alphabétique). • Comme règle d’écriture les substituants complexes sont mis entre parenthèses. et les groupes alkyles substitués sont numérotés à partir du carbone attaché au substrat tout au long de la plus longue chaîne latérale  - Les préfixes sec- et tert- sont ignorés dans l’ordre alphabétique mais entre eux : sec-Butyle > tert-Butyle > isobutyle. - les stéréodescripteurs sont placés devant en italique et dans l’ordre R ou S, Z ou E, + ou - entre parenthèses suivi d’un tiret. On marque cis/trans, méso, érythro/thréo en italique suivi d’un tiret.

7. TD-1 1- Nommez selon l’UICPA : A: B: C: Rép: A: 2-Méthylbutane B: 2,2-Diméthylpentane C: 3-Ethyl-2,5-diméthylheptane

8. TD-2 1- Nommez selon l’UICPA A: A= 7-Ethyl-2,4-diméthylnonane B: Le 1e nommé doit recevoir l’indice le plus faible B=3-Ethyl-4-méthylhexane C: La Chaîne principale doit avoir le maximum de substituants C= 3-Ethyl-2-méthylpentane

9. TD-3 2- Nommez selon l’UICPA D: Rép. D= 5-(1,1-diméthylpropyl)nonane ou 5-tertiopentylnonane E: E= 4-Ethyl-5,6,9-tris(1,1-diméthylpropyl)tridécane ou 4-Ethyl-5,6,9-tritertiopentyltridécane

10. 3- CYCLOALCANES 3-1 Cycloalcanes monocycliques Préfixe cyclo + nom de l’alcane parent (dimension du cycle) Numéroter les carbones du cycle de façon à attribuer les bas nombres aux substituants (facultatif pour un seul substituant) Si le « substituant » est de plus grande dimension, c’est lui qui est l’alcane substitué (cycloalkylalcane).

11. 3-2Alcanes monospiranniques Les alcanes monospiranniques sont des alcanes constitués de 2 cycles ayant un carbone en commun appelé carbone spirannique. On construit leur nom avec le préfixe spiro + nom de l’alcane à même nombre de carbone. La taille des deux cycles est entre crochets par ordre croissant séparée par un point : On numérote à partir d’un carbone voisin du carbone spirannique du plus petit cycle si possible à l’atome spirannique, puis le second cycle

12. 3-3 ALCANES BICYCLIQUES Les alcanes bicycliquesont 2 carbones en commun appelés têtes de pont Leur nom se construit de la façon suivante : bicyclo[ x . y. z] alcane avec x, y, z comme nombre de carbone dans l’ordre décroissant entre les têtes de pont. Ici la numérotation part d’une tête de pont, se poursuit sur la plus longue chaîne jusqu’à l’autre tête de pont, continue sur l’autre plus longue branche vers la tête de pont de départ et enfin le long de la plus courte chaîne vers la seconde tête de pont.

13. T.D. Nommez selon l’UICPA: A: B: C: Rép: A= 2-(1-méthylpropyl)-6,10-diméthylspiro[4.5]décane B= 2-Ethyl-4,4-diméthylbicyclo[4.3.0]nonane C= 2-Ethyl-1,7,7-triméthylbicyclo[2.2.1]heptane

14. 4- Accès 3 groupes de méthodes d’obtention des alcanes: - méthodes dans laquelle il n’y a pas de modification de la chaîne - méthodes de rallongement de la chaîne - méthodes de dégradation de la chaîne 4-1 Pas de modification de la chaîne a)-

15. b) Réduction des aldéhydes et des cétones b1) b2)

16. 4-2 Méthodes de rallongement de la chaîne • Méthode de Würtz b) Méthode d’électrolyse des sels alcalins et des acides gras

17. 4-3 Méthode de dégradation de la chaîne Dégradation des acides gras par pyrogination des sels de sodium en présence de soude

18. 5- Caractéristiques physiques  Peu solubles dans l’eau avec des points de fusion inférieurs à 100°C et des densités de l’ordre de 0,7. Les températures d’ébullition diminuent avec la ramification et augmentent avec la cyclisation.

19. 6- Propriétés chimiques 6-1 Réactivité  Par cassure des liaisons s (C-C lors des réactions de combustion et C-H lors des réactions de substitution, respectivement pour 350 et 400 kJ.mol-1) Cl2 est plus réactif que Br2 mais moins sélectif lors des SR. les agents d’halogénation plus commodes sont : le chlorure de sulfuryle (SO2Cl2), le chlorure de sulfonyle (SOCl2) et le NBS : N-bromosuccinimide (NBS)

20. 6-2 Réactions Les réactions à chaud (autoxydation, nitration, sulfonation, alkylation, et méthylénation) peuvent être mentionnées comme réactions de fonctionalisation ou d’alkylation  (méthylation)

21. TD Déterminer la structure d’alcane de la formule brute C6H14 formé par la réaction de Wurtz sans produit secondaire. La monobromation de cet alcane donne majoritairement un dérivé tertiaire de formule brute C6H13Br. Ecrire les réactions et nommer les produits. Rép. 1- Ecrivons tous les alcanes ayant pour formule brute C6H14 2-Strucure de l’alcane La monobromation donnant un dérivé tertiaire; (A) et (D ) sont exclus car pas de carbone tertiaire dans leur structure . (C) exclu car donnant des produits secondaires par Wurtz comme: R-R, R-R’, R’-R’. La structure de l’alcane est donc celle de ( E)

22. (suite) 3- Structure de l’alcane et réactions Obtention de E par la réaction de Würtz ; pour éviter le mélange de produits, il faut un seul halogénure , donc scinder le 2,3-diméthylbutane symétriquement Réaction: Réaction de monobromation:

23. FIN