DOC-20241127-WA0005
DOC-20241127-WA0005
DOC-20241127-WA0005
GÉNÉRALE
Introduction
• La chimie organique est la chimie des composés du carbone.
• À l’origine, l’objet de la chimie organique était l’étude des
substances qui constituent les organismes vivants (végétaux
et animaux). Mais depuis le 19ème siècle, la synthèse des
produits organiques naquit et se développa très rapidement
(synthèse de l’urée à partir de cyanate d’ammonium,
composé minéral).
• On synthétise depuis lors, des composés organiques qui
n’existent pas dans la nature. En 1880, les composés
organiques étaient répertoriés au nombre de 12 000, en 1940
il y en avait 500 000, et de nos jours, ils dépassent 7 millions.
• La chimie organique est présente dans nos vies quotidiennes
(santé, vêtement, énergie, transport, alimentation). Elle
améliore nos conditions de vie. Mais il existe des
conséquences à ce développement: les problèmes de
pollution. Mais est-ce la faute de la chimie ou celle des
hommes qui en font un mauvais usage?
I. LA STRUCTURE DES
MOLÉCULES
ORGANIQUES
1. LES FORMULES
a. Les éléments constitutifs des molécules
organiques sont:
• Les 4 éléments: C, H, O, N.
• Des non-métaux tels que: Cl, Br, I, S, P…
• Des métaux tels que Na, Li, Mg, Zn, Cd, Pb, Sn…
b. La formule développée plane montre l’ordre
dans lequel les atomes se suivent et sont liés les
uns aux autres. Les formules planes sont
construits en donnant à chaque atome un
nombre de liaisons égal à sa valence. Deux
atomes de carbone peuvent se lier par une
simple, une double ou une triple liaison.
c. La chaîne carbonée:
• les molécules à chaîne linéaire peuvent être écrite en
une seule ligne. Elles ne comportent pas de groupes
substituants (ex: nbutane).
• Les molécules à chaîne ramifiée comportent des
substituants sur le coté.
• Les composés à chaîne linéaire ou ramifiés sont des
composés acycliques.
• Les chaînes cycliques sont refermées sur elles-mêmes.
Celles qui sont constituées exclusivement d’atomes de
carbone sont des chaînes homocycliques, tandis que
celles qui comportent un ou plusieurs autres éléments
sont hétérocycliques.
• On peut trouver dans une même molécule: chaîne
linéaire, ramifiée, cyclique, liaisons simples, double,
triple…
d. Groupements fonctionnels: la présence d’un
groupement particulier d’atomes, appelé
groupement fonctionnel, dans une molécule, définit
une fonction. Toutes les molécules qui contiennent
ces groupements fonctionnels ont des propriétés
analogues, et constituent une famille homogène. Ex:
C-O-H est le groupement fonctionnel alcool.
e. Représentation simplifiée ou formule topologique :
pour alléger l’écriture des formules développées,
cette représentation ne précise pas :
• les atomes de carbone
• les atomes d'hydrogène reliés à un atome de carbone
• les liaisons entre un atome de carbone et un atome
d'hydrogène.
Exemple: Formules du n-butane et du cyclohexanol
• Formule brute: C4H10
• Formule développée:
• Formule semi-développée: CH3-CH2-CH2-CH3
• Formule simplifiée:
• Formule semi-développée
• Formule simplifiée
2. L’ISOMÉRIE PLANE
a. Définition
• Des isomères plans sont des composés ayant la
même formule brute, mais des formules
développées différentes.
• Ils diffèrent par l’ordre dans lequel les atomes
sont liés les uns aux autres.
• Ils présentent des propriétés physiques et
chimiques différentes.
• Exemples: l’éthanol CH3-CH2-O-H et le diméthyl
éther CH3-O-CH3 sont des isomères. Ils ont la
même formule brute C2H6O.
b. Isomérie de constitution
• Des isomères de constitution ont la même formule
brute.
• Ils n’appartiennent pas à la même fonction.
• Ils ont des propriétés physiques et chimiques
différentes.
• Exemple:
– CH3-CH2-CH2-COOH acide
– HOH2C-CH=CH-CH2OH dialcool (ou diol)
– CH3-CHOH-CH2-CHO aldéhyde-alcool
Ces 3 composés ont la même formule brute C4H8O2
c. Isomérie de position
• Des isomères de position ont la même formule
brute.
• Ils appartiennent à la même fonction.
• Ils diffèrent par la position d’un atome ou d’un
groupe d’atomes le long de la chaîne.
• Ils ont des propriétés chimiques voisines, mais des
propriétés physiques différentes.
• Exemples:
– CH3-CHOH-CH3 et CH3-CH2-CH2OH
– CH3-CH2-CH=CH2 et CH3-CH=CH-CH3
d. Tautomérie
• Deux isomères de constitution peuvent se
transformer l’un en l’autre de manière réversible.
Il se forme un équilibre chimique. Ce sont des
formes tautomères. Il y a entre eux une relation
de tautomérie. Le cas le plus fréquent est la
migration l’hydrogène d’un atome à un autre.
3. GROUPES ET RADICAUX
a. Définitions
• Un radical (ou groupe, ou groupement) est une partie de la
formule d’un composé que l’on ne juge pas utile d’expliciter.
Dans certaines réactions, c’est le groupement fonctionnel qui
est modifié tandis que le squelette (chaîne carbonée) reste
intacte. C’est le radical.
• Les radicaux alkyles R sont les plus simples. Ils dérivent des
alcanes par la perte d'un atome d'hydrogène. Pour nommer
un alkyle, on prend le préfixe indiquant le nombre de
carbone et on ajoute le suffixe -yle.
• Un radical est dit primaire, secondaire, ou tertiaire, selon que
le carbone qui porte la valence libre est lui-même primaire,
secondaire ou tertiaire.
• Les radicaux cycloalkyles dérivent des cyclanes.
• Les radicaux aryles Ar dérivent des hydrocarbures
aromatiques.
b. Radicaux alkyles
• Le groupe méthyle (CH3-) (meth) ;
• Le groupe éthyle (C2H5-) (eth) ;
• Le groupe propyle (C3H7-) (prop) ;
• Le groupe butyle (C4H9-) (but) ;
• Le groupe pentyle (C5H11-) (pent) ;
• Le groupe hexyle (C6H13-) (hex) ;
• Le groupe heptyle (C7H15-) (hept);
• Le groupe octyle (C8H17-) (oct);
• Le groupe nonyle (C9H19-) (non);
• Le groupe décyle (C10H21-) (dec);
• Le groupe undécyle (C11H23-) (undec);
• Le groupe dodécyle (C12H25-) (dodec).
c. Radicaux cyloalkyles
Glucose
2. Orientation des liaisons autour d’un atome
• L’orientation spatiale des liaisons que forme un atome avec ses
plus proches voisins constitue sa configuration.
• Carbone saturé: configuration tétraédrique, α=109,28°. Ex: CH4
• Carbone éthylénique: configuration coplanaire, α=120°. Ex: H2CO
• Carbone acétylénique: configuration colinéaire, α=180°.
Ex: C2H2 H-C≡C-H
• Carbone allénique: configuration colinéaire, α=180°.
Ex: CO2 O=C=O
• Azote (ou phosphore) saturé: orientation pyramidale (inscrite
dans un tétraèdre dont la 4ème direction est occupée par le doublet
libre, α=109,28°. Ex NH3.
• Azote insaturé: orientation en V (le doublet libre occupe la 3ème
direction), α=120°. Ex: R-CH=N-R’.
• Oxygène (ou soufre) saturé: orientation en V (inscrit dans un
tétraèdre, les doublets libres occupent les 2 autres directions.
Ex: H2O.
CH4 CH2O NH3 R-CH=N-H H2O
3. Les chaînes carbonées
• Pour fixer la géométrie d’une molécule, il faut:
– Connaître les angles de liaison autour de chaque
atome.
– Savoir comment se positionnent les liaisons d’un
atome par rapport à son ou ses voisins.
• Les conformères (ou isomères de rotation)
diffèrent par rotation d'une partie de la molécule
par rapport au reste de la molécule autour d'une
liaison comme axe de rotation, sans rupture de
liaison. Une conformation particulière est
caractérisée par la valeur des angles que forment
les liaisons de deux atomes voisins.
a. Chaînes saturées acycliques
• Une conformation décalée est un cas de conformérie
d'un édifice moléculaire dans laquelle les trois liaisons
formées par deux atomes ou groupes d'atomes
attachés à deux atomes adjacents forment un angle de
torsion égal à (ou voisin de) 60°.
• Une conformation éclipsée est un cas de conformérie
d'un édifice moléculaire dans laquelle les trois liaisons
formées par deux atomes ou groupes d'atomes
attachés à deux atomes adjacents forment un angle de
torsion égal à (ou voisin de) 0° et, de ce fait, dans
laquelle les atomes ou groupes apparaissent parallèles
(conformère éclipsé).
Conformation éclipsée
Conformation décalée
b. Chaines saturées cycliques
• Dans une chaîne carbonée cyclique saturée, les
liaisons c-c ne forment pas d’angle normal de
109°28’. Il y a une déformation angulaire imposée
par la structure cyclique, créant ainsi une tension
ou contrainte, diminuant du cyclopropane au
cyclopentane, puis elle augmente à nouveau en
sens inverse à partir du cyclohexane.
• Le cyclohexane présente un intérêt particulier du
fait qu’il est présent dans la structure de
nombreux composés naturels. Il peut prendre
deux conformations principales: forme chaise et
forme bateau.
Chaînes saturées cycliques
Cyclopropane , α=60°
Cyclobutane, α= 90°
Cyclopentane , α= 108°
Cyclohexane, α= 120°
Cycloheptane , α= 128°
Conformations du cyclohexane
c. Enchaînements non saturés
• Doubles liaisons: la double liaison et les quatre
liaisons qui l’entourent sont coplanaires. Cet
ensemble constitue un maillon rigide. Les trois
directions de liaison d’un carbone éthylénique
forment, dans le même plan, des angles de 120°.
• Triples liaisons: les deux directions de liaison d’un
carbone acéthylénique sont colinéaires.
• Cycle benzénique : ce cycle de six atomes carbone,
est plan et forme un hexagone régulier. Tous les
angles (C-C-C et H-C-C) sont égaux à 120°
Géométrie des chaines non saturées
Exemple 2: L’orciprénaline
b. Nomenclature des configurations
Représentation de Cram
Représentation de Fisher
b. La forme meso
• L’acide (2R, 3S)-tartrique: Bien qu'il y ait deux atomes de carbone
asymétriques dans leur molécule, il existe trois et non quatre acides
tartriques car les configurations (2R, 3S) et (2S, 3R) sont les mêmes :
cis-1,2-dichlorocyclohexane
trans-1,2-dichlorocyclohexane
d. Composés comportant une double liaison
• Les configurations relatives autour d'une double liaison sont
nommées en utilisant les stéréodescripteurs Z, E.
• La présence d'une liaison double entre deux atomes de
carbone empêche la rotation des groupes autour de l'axe de
la liaison à la température ordinaire. Les acides (Z)-but-2-
ène-1,4-dioïque (acide maléïque) et (E)-but-2-ène-1,4-
dioïque (acide fumarique) sont des diastéréo-isomères.
• La même nomenclature s'applique aux composés
comportant une liaison double entre un atome de carbone
et un atome d'azote notamment les imines et les oximes.
Un doublet non liant est classé comme dernier prioritaire.
• Pour des raisons historiques, les composés de stéréochimie
Z sont souvent appelés syn et ceux de stéréochimie E sont
appelés anti.
Composés comportant une double liaison
L'acide (Z)-but-2-ène-1,4-
dioïque ou maléïque et
L'acide (E)-but-2-ène-1,4-
dioïque ou fumarique
Acétaldoxyme
e. Propriétés des diastéréoisomères
• Propriétés physiques: Au sein de deux diastéréo-isomères, les
distances interatomiques n'étant pas les mêmes, les
propriétés physiques seront donc en général différentes. C'est
la raison pour laquelle les propriétés physiques et chimiques
des acides (Z) et (E)-but-2-ène-1,4-dioïques avaient paru
suffisamment éloignées l'une de l'autre aux chimistes du
19ème siècle, pour qu'ils leurs donnent des noms différents.
– Isomère Z, acide maléique, TF° = 131°C
– Isomère E, acide fumarique, TF° = 287°C
• Propriétés chimiques: Des molécules ayant des groupes
caractéristiques identiques dont les positions dans l'espace ne
sont pas les mêmes, auront des propriétés chimiques
différentes.
i. Exemple de l’acides (Z) et (E)-but-2-ène-
1,4-dioïques
Thréo
Erythro
a)
b) CH3-CH2-CHBr-CH2-CH2Br
c)
d) CH3-CHOH-CHOH-CH3
IV. LA STRUCTURE
ÉLECTRONIQUE DES
MOLÉCULES
1. La liaison covalente
a. Le modèle de Lewis
La liaison est assurée par un doublet d’électrons.
• Liaison de covalence simple : chacun des deux
atomes fournit un électron célibataire (contenu dans
une case quantique). Ces deux électrons s’apparient
pour former un doublet . A. ·B → A:B ou A-B
• La liaison de coordination: l’un des deux atomes
fournit un doublet de sa couche externe, l’autre le
reçoit dans une case quantique vide de sa couche
externe. Ex: A: ☐B → A-B
• Liaisons multiples: deux atomes mettent en commun
non pas seulement un, mais deux ou trois doublets
d’électrons. L’une des liaisons est une liaison σ, l’autre
ou les autres sont des liaisons π. Ex: H2C=CH2 , H-C≡N.
Exemples:
a. Définitions
• Les solvants capables de donner des liaisons
hydrogène parce qu' ils contiennent un H polarisé + sont
qualifiés de solvants protiques (R-COOH, R-OH, H2O,...).
• Les solvants qui ne contiennent pas d' H polarisés
positivement sont aprotiques (propanone,
diméthylsulfoxyde (DMSO), diméthylformamide (DMF)....).
• Un solvant ayant un moment dipolaire, facilite l'ionisation
des molécules qui sont dissoutes (action chimique); on dira
qu'il est polaire.
• Un solvant ayant une forte constante diélectrique facilite la
séparation des ions, on dit qu'il possède un fort pouvoir
dissociant.
b. Remarques
Diméthylformamide DMF
7. Oxydoréduction
• Les réactions d’oxydoréduction en chimie organique
ont une approche différente de celle de la chimie
générale pour laquelle il est question de transfert
d’électrons car on traite de composés inorganiques et
électrochimiques (composés ioniques), tandis qu’en
chimie organique, il s’agit de composés covalents.
• Les réactions organiques que l’on ne songerait pas à
classer rédox, comportent des variations de nombre
d’oxydation. Il est donc nécessaire de déterminer le
nombre d’oxydation de chaque élément.
• Les réactions d’oxydoréduction mettent en jeu un
réducteur et un oxydant. Une oxydation du substrat
(molécule qui doit subir la transformation)
s’accompagne toujours de la réduction du réactif.
a. Détermination du nombre d’oxydation des
éléments
• On peut déterminer l'état d'oxydation d'un atome en
calculant son nombre d'oxydation. Plus celui-ci est élevé,
plus l'atome est oxydé.
• La somme de tous les n.o. d'une molécule est égale à la
charge totale de la molécule, c'est-à-dire zéro (molécules
neutres). Le nombre d'oxydation du carbone est celui qu'il
faut déterminer, le carbone est donc pris comme
"référence": le nombre d'oxydation des autres atomes est
positif lorsque l'atome est moins électronégatif que le
carbone, et inversement. Ainsi, sauf cas particuliers :
• Un hydrogène ou un alcalin a un N O = +1 (en effet, il ne
peut donner qu'un électron lors de la liaison chimique).
• Un halogène a un N O = -1, mais no(Cl)=+1 dans
l'hypochlorite ClOH car O est plus électronégatif que Cl)
• L'oxygène a un N O = –2, sauf dans OF2, son n.o. = +2
• N, o, de l'azote =–3.
b. Nombre d’oxydation du carbone
• Nombre d’oxydation - 4 pour le méthane;
• Nombre d’oxydation - 3 pour l'éthane;
• Nombre d’oxydation - 2 pour les alcènes, le méthanol, les
halogénures d’alkyle, les amines;
• Nombre d’oxydation - 1 pour les alcools primaires;
• Nombre d’oxydation 0 pour les alcynes(non terminaux), le
formaldéhyde, les alcools secondaires, les diols conjugués;
• Nombre d’oxydation + 1 pour les aldéhydes (sauf le
formaldéhyde) , les alcools tertiaires;
• Nombre d’oxydation + 2 pour les cétones, les amides, le
chloroforme;
• Nombre d’oxydation + 3 pour les acides carboxyliques;
• Nombre d’oxydation + 4 pour le dioxyde de carbone et le
tétrachlorométhane.
c. Mécanismes d’oxydoréduction
• Les réductions organiques
– Transfert direct du premier électron (ex: la réduction de Birch)
– Transfert d’hydrure (ex: LiAlH4).
– Réduction par l’hydrogène avec un catalyseur.
– Réaction de dismutation (ex: la réaction de Cannizzaro).
– Réductions dans lesquelles seul un changement d’état d’oxydation est
observé (ex: la Réaction de Wolff-Kishner).
• Les oxydations organiques
– Simple transfert d’électron
– Oxydation vers des intermédiaires esters avec l’acide chromique ou le
dioxyde de manganèse.
– Transfert d’atome d’hydrogène (ex: halogénation radicalaire).
– Oxydation avec l’oxygène (combustion)
– Oxydation avec l’ozone (ex: ozonizations et peroxydations).
– Oxydations avec un mécanisme d’élimination.
– Oxydation par le sel de Frémy (nitrosodisulfonate de disodium
(K2NO(SO3)2).
Exercices 1
• Quels sont, dans la liste suivante, les espèces
électrophiles, les espèces nucléophiles et celles qui ne
sont ni électrophiles, ni nucléophiles?
a)NH3; b) NH4+; c) CH3CH2O-; d) HC≡C-; e) H+; f)H2C=CH2;
g) H3C-CH3 h) H3C-O-CH3 i) H2O; j) NH2- k) AlCl4-
• Déterminer le ou les sites sur le(s)quel(s) se portera
préférentiellement l’attaque du réactif dans chacun
des cas suivants (le réactif est indiqué en second).
a. H3C-C+HCH3-CH3 + Cl·
b. CH3-CH2-NH2 + H+
c. CH2=CH-+CH-CH3 + Cl-
d. H3C-CO-OCH3+OH-
e. H3C-CH=CH2 + H+
f. H3C-CH2Br + NH3
Exercices 2
• Établir à quel type de mécanisme (addition électrophile,
substitution nucléophile, …) appartiennent les réactions
suivantes (le substrat est indiqué en premier).
a. CH3-CH2Br + CN- → CH3-CH2-CN + Br-
b. C6H6 (benzène)+ CH3-Cl → C6H5-CH3 +HCl
c. CH3-CH3 + Cl2 → CH3-CH2Cl + HCl
d. H2C=CH2 +HBr → H2⁺C-CH3 + Br
e. CH3-CH=O + N≡C- → CH3-CH-C≡N
O-
• Identifier, dans le premier membre des équations-bilans
suivantes, les acides et les bases en précisant s’il s’agit de la
définition de Brönsted ou de celle de Lewis:
a. CH3-+CH2 + H2O → CH3-CH2-⁺OH2
b. CH3O- + H2O → CH2OH + OH-
c. C6H5-OH + H2O → C6H5-O- + H3O+
d. HC≡CH- + CH3I → HC≡C-CH3 + I-
VI. LA DÉTERMINATION
DES STRUCTURES
1. Purification de l’échantillon
Après la synthèse ou l’isolation d’un composé, on procède à
son identification qui nécessite une séparation et une
purification préalable. Les techniques le plus courantes sont:
• La distillation fractionnée, fondée sur la différence de
points d’ébullition de plusieurs liquides;
• La chromatographie, fondée sur une différence d’affinité
des constituants d’un mélange pour un adsorbant;
• L’extraction par solvant, fondée sur une différence de
solubilité dans un solvant, ou sur le partage des constituants
d’un mélange entre deux solvants non miscibles;
• La cristallisation fractionnée, fondée sur la différence de
solubilité de deux solides dans un solvant, ou sur leur
différence de point de fusion.
2. Composition centésimale et formule brute
• La masse molaire est la première donnée à recueillir.
Elle peut être déterminée par cryométrie ou par
spectrométrie de masse.
• La composition centésimale d’une substance est la
proportion, en pourcentage, de chacun des éléments
de cette substance. Ex: C2H6 (M=60) contient 24 g de C
(80%) et 6 g de H (20%).
• La connaissance de la masse molaire d’un composé et
sa composition centésimale permettent de lui attribuer
une formule brute. Ex: Un composé de formule CxHyOz
(M=88) a la composition suivante: 68,2% de C; 13,6%
de H et 18,2% de O. Par le calcul, on trouve: x≈5; y≈12;
z=1. La formule brute du composé est donc C5H12O.
3. Constantes physiques
L’identité d’un composé peut être établie par ses
constantes physiques:
• Le point de fusion F ou Tf : pour les solides organiques,
se situe entre 0 et 300°C.
• Le point d’ébullition Eb ou Téb: dépend de la pression
qu’il faut donc préciser.
• L’indice de réfraction n: dépend de la température et
de la longueur d’onde (ou fréquence) de la lumière
employée dans le réfractomètre. Il faut donc les
préciser.
• La densité d: pour un liquide, se définit comme le
rapport de la masse d’un volume V de ce liquide à celle
du même volume d’eau.
4. Méthodes spectroscopiques
• Il existe de nombreuses formes d’interactions entre la matière et
le rayonnement électromagnétique. Les effets observables de ces
interactions dépendent de la structure électronique et
géométrique de la matière.
• L’observation et l’analyse de ces phénomènes apporte des
information sur cette structure. Il existe plusieurs techniques
d’élucidation des structures qui donnent de nombreux
renseignements extrêmement fins.
• La spectrophotométrie d’absorption: transfert à la matière de
l’énergie du rayonnement absorbé (ultaviolet et visible,
infrarouge).
• Résonance magnétique nucléaire: absorption du rayonnement
électromagnétique par la matière, avec transition au niveau du
noyau de certains atomes.
• Spectrométrie de masse: technique permettant de déterminer la
masse d’une molécule ainsi que ses données structurales. La
substance ionisée se trouve dans un état excité qui provoque sa
fragmentation.
VII. LA NOMENCLATURE
1. Principe général
• Pour donner un nom à une molécule, la première étape
est de déterminer sa structure fondamentale en
retrouvant dans sa formule la chaîne carbonée
principale. Dans le cas d'un alcane, elle correspondra à
la chaîne carbonée linéaire la plus longue.
• Le nom de la molécule dérivera du nom de l'alcane qui
possède le même nombre d'atomes de carbone que la
structure fondamentale, en y ajoutant un préfixe et/ou
un suffixe ainsi que de indices numériques indiquant la
nature et la position sur la chaîne carbonée des atomes
ou groupes particuliers que contient la molécule.
a. La chaine principale
La chaîne carbonée principale est choisie selon les critères
suivants qui sont classés par ordre de priorité :
1. Elle comprend obligatoirement le groupe caractéristique
principal. Un groupe caractéristique ne peut être principal
que s'il est possible de le caractériser par un suffixe. S'il n'y a
pas de groupe principal, on passe à la règle 2 et aux
suivantes. Si la molécule comprend 2 groupes principaux, la
chaîne principale doit, autant que possible, comprendre ces
2 groupes.
2. Elle comprend le maximum de liaisons multiples. (doubles et
triples). S'il n'y en a pas, on passe à la règle 3.
3. Elle comprend le maximum d'atomes de carbone.
4. En cas de compétition, une liaison double l'emporte sur une
triple.
5. Elle comprend le maximum de groupes caractéristiques.
b. Numérotation sur la chaîne principale
• Voici les règles de numérotation par ordre de priorité:
• 1) Le groupe principal doit être relié à un carbone de plus petit
indice possible.
• 2) L'indice permettant de localiser une double liaison entre 2
carbones sera le plus faible des indices des deux carbones
doublement liés.
• 3) Si plusieurs numérotations sont possibles, on choisira celle qui
présente l'indice le plus bas au premier point de différence.
• Les indices sont placés juste avant le nom du substituant dont ils
indiquent la position.
• On placera un tiret entre un indice et une lettre, et une virgule
entre deux indices.
• Si une même molécule possède plusieurs fois le même
substituant, le préfixe sera précédé du préfixe multiplicatif
correspondant (di, tri, tétra....).
• Les préfixes sont classés par ordre alphabétique sans tenir
compte des éventuels préfixes multiplicateurs.
Numérotations sur la chaîne principale
2-chloropropane
1,2-dichloropropane
2-chloro-2,3-difluorobutane
2. Les hydrocarbures
a. Hydrocarbures acycliques saturés:
• Formule générale: CnH2n+2
• Alcane linéaires: les quatre premiers termes portent des
noms d’usage; les termes suivants portent un nom formé
d’un préfixe indiquant le nombre de C de leur chaîne suivi de
la terminaison ane.
• Alcanes ramifiés: ils sont formés d’une chaîne principale
portant des substituants. La chaîne principale constitue la
base du nom qui se termine par ane. On énonce les noms
des substituants, classés par ordre alphabétique avant celui
de la chaîne en les faisant précéder d’un indice de position,
qui doit être le plus bas possible.
3-méthylheptane 5-éthyl-4,5-diméthylnonane
b. Hydrocarbure acycliques non saturés:
• Ce sont des alcènes (CnH2n) s’ils possèdent une double
liaison, et alcynes (CnH2n-2) s’ils possèdent une triple liaison.
• Leur nom se forme à partir de celui de l’alcane possédant le
même squelette en remplaçant la terminaison ane par ène
pour les alcènes, et par yne pour les alcynes.
• La chaîne principale est celle la plus longue contenant la
liaison multiple.
• La position de la liaison multiple est indiquée par un indice
(le plus petit possible), placé avant la terminaison ène ou
yne, donnant le numéro du premier carbone non saturé
rencontré lorsqu’on suit le sens de numérotation de la
chaîne.
• Pour le premier terme de chaque série, un nom d’usage est
utilisé: H2C=CH2 éthylène au lieu de éthène et HC≡CH
acétylène au lieu de éthyne.
c. Hydrocarbures monocycliques
• Ils se nomment en faisant précéder du préfixe cyclo le
nom de l’hydrocarbure acyclique linéaire comportant
le même nombre de carbones.
• S’ils possèdent une ou plusieurs chaînes latérales, le
cycle est considéré comme chaîne principale. On
nomme devant lui les groupes substituants, dans
l’ordre alphabétique et avec des indices de position.
Une liaison multiple a priorité vis-à-vis du sens de
numérotage; elle doit avoir l’indice le plus faible
possible.
d. Hydrocarbures benzéniques (arènes): le terme le
plus simple est le benzène. La nomenclature
systématique est très peu utilisée car la plupart ont
des noms d’usage.
Toluène
3,4-Dimethylcyclohexene
Éthylbenzène
2-Methyl-1,3-cyclopentadiene m-xylène
2,3-Dimethylcyclohexene 3,6-diméthyloct-4-ène
3. Composés à fonctions simples et multiples
• Pour tous les composés portant une fonction, celle-ci est
prioritaire, vis à vis des règles de nomenclature, sur les
ramifications et les liaisons multiples.
• La chaîne carbonée principale doit obligatoirement contenir
la fonction et on doit lui affecter le plus petit indice même si
ce choix conduit à affecter un indice élevé à une
ramification.
• De manière générale, le nom d’un composé fonctionnel se
construit à partir de celui de l’hydrocarbure ayant le même
squelette carboné, y compris les insaturations, auquel on
rajoute des préfixes et des suffixes. Il peut donc comporter 4
parties:
suffixe + chaîne principale + suffixes d’insaturation + suffixe
de fonction
a. Dérivés halogénés R-X: le groupe caractéristique
(halogéno) est désigné par un préfixe et on indique le
numéro du carbone qui le porte. Ex: CH3-CH2-Cl
chloéthane (ou chlorure d’éthyle); (CH3)3C-Cl
chlorure de tertiobutyle ou 2-chloro-2-
méthylpropane.
b. Composés organométalliques : ce sont des
halogénures d’alkylmétal R-M-X (ex: CH3-CH2-MgI
iodure d’éthylmagnésium) ou des alkylmétal R-M-R
(ex:CH3-Cd-CH3 diméthylcadmium).
c. Alcools R-OH: Le nom d’un alcool dérive du nom de
l’alcane ayant la même chaîne carbonée. Le « e »
final de l’alcane est remplacé par la terminaison « ol
» précédée, si nécessaire, de l’indice indiquant la
position du groupement fonctionnel. Exemple :
(CH3)2CH-CH2-OH 2-méthylpropan-1-ol.
d. Les phénols ArOH: il n’y a pas de règle générale pour les
nommer. Le premier terme est appelé phénol. La
plupart des phénols sont désignés par des noms
d’usage. Ex: o-crésol, p-crésol, a-naphtol, b-naphtol.
e. Les éthers-oxydes R-O-R’: le nom de base est celui de
l’hydrocarbure RH prioritaire correspondant. Le groupe
R’O- (groupe alkoxy ou alkoloxy pour C5 et plus) est
considéré comme un substituant dans le groupe de
base, et constitue un préfixe devant son nom. Ex:
CH3-O-CH2-CH3 méthoxyéthane. On peut aussi nommer
les ethers oxydes en faisant précéder les noms des 2
groupes R et R’ du terme « oxyde de ». Ex:
CH3-O-CH=CH2 oxyde de méthyle et de vinyle
(méthoxyéthylène).
f. Amines: il existe 3 classes d’amines
• Amines primaires R-NH2: on ajoute la terminaison
amine au nom du groupe R. ex: CH3-CH2-NH2
éthylamine. On peut également ajouter le suffixe
amine au nom de la chaîne carbonée:
CH3-CH2-CH2-CH(CH3)-NH2 pentan-2-amine (1-méthylbuthylamine).
• Amines secondaires et tertiaires : si elles sont
symétriques, on les nomme selon la même règle que
les primaires mais en faisant précéder les noms du
groupe par les préfixes mutiplicateurs di ou tri.
Ex: CH3-CH2-NH-CH2-CH3 diéthylamine. Si elles sont
mixtes: CH3-NH-CH2-CH3 N-méthyléthylamine;
CH3-CH2-CH2-N(CH3)-CH2-CH3 N-éthyl,N-méthylpropylamine.
g. Les aldéhydes: Le « e » final de l’alcane est remplacé
par le suffixe « al ». Il n’y a pas d’indice à préciser
puisque la fonction aldéhyde est nécessairement en
bout de chaîne. Le carbone qui porte la fonction
aldéhyde est, par convention, le carbone n°1 de la
chaîne. Ex: CH2=CH-CH=CH-CH=O Pent-2,4-diénal.
h. Les cétones: On remplace la terminaison « e » des
alcanes par le suffixe « one » en le faisant précéder
par un indice précisant l’atome de carbone portant
la fonction cétone. Ex: CH3-CH2-CH(CH3)-CO-CH3
3-méthylpentan-2-one.
i. Les acides carboxyliques R-COOH: La fonction acide
est nécessairement sur le carbone n°1 de la chaîne
principale. Le nom de l’acide est sous la forme :
[acide] [nom de l’hydrocarbure sans terminaison +
oïque]. Ex: CH3-COOH Acide éthanoïque ;
CH2=C(C2H5)-CH2-COOH Acide 3-éthylbut-3-énoïque.
4. COMPOSÉS À FONCTIONS MIXTES
a. Définition
On parle de fonction mixte dans le cas où plusieurs
fonctions différentes coexistent dans la même
molécule (exemple : hydroxyacide, aminoacide, etc.).
b. Priorité des groupements fonctionnels
En présence de plusieurs groupements fonctionnels sur
une chaine carbonée, les règles de nomenclatures
UIPAC, exigent une priorité entre les groupements
fonctionnels. Le plus prioritaire est nommé en suffixe,
et le sens de la numérotation de la chaîne principale est
choisi de façon à lui attribuer l’indice le plus petit
possible ; le moins prioritaire est en préfixe avec
l'indice indiquant la position du groupement sur la
chaine carboxylique.
Priorités entre les groupements
fonctionnels et leur nomenclature
Groupements Noms Prioritaire (suffixe) Non prioritaire
fonctionnels (préfixe)
COOH Acide carboxylique -oïque
C≡N Nitrile -nitrile cyano-
CHO Aldéhyde -al Formyl-
CO Cétone -one Oxo-
OH Alcool -ol Hydroxy-
NH2 , NHR , NR’R’’ Amine -amine Amino-
X Dérivé halogéné Halogéno-
Composés à fonctions mixtes
CH3 O OH
HO
CHO
H3C CH3 H3C
4-hydroxy-4-méthylpentan-2-one 3-hydroxybutanal
CHO
CHO
H3C
CN O
2-formylbutyronitrile 2-oxocyclohexanecarbaldéhyde
H3C COOH
H2C O
Acide 4-méthyl-3-oxopent-4-énoïque
Exercices
Les noms suivants, même s’ils décrivent sans
ambiguïté une structure, ne sont pas corrects au
regard des règles de la nomenclature. Pourquoi ne
le sont-ils pas ? Quel serait le nom correct ?
a) 3-propylnonane
b) 1,1,2,2-tétraméthyléthan-1,2-diol
c) 1,1,4-triméthylbutane
d) 2-éthylcyclohexène
e) cyclopent-1-èn-3-ol
f) 2,2-diméthylbutanone
• QCM
• Donner le nom de la molécule représentée ci-après
a. (Z)-2-bromo-5-chloro-4-methylhept-4-énone
b. (E)-5-chloro-4-methyl-2-bromohept-4-énal
c. (Z)-2-bromo-5-chloro-4-methylhept-4-énal
d. (E)-2-bromo-5-chloro-4-methylhept-4-énal
e. (E)-5-chloro-2-bromo-4-méthylhept-4-énone.