Chimie organique

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  • Publié le : 11 décembre 2011
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Les solvants
Parmi les solvants employés couramment en chimie organique, on distingue les solvants polaires protiques et aprotiques, les solvants peu polaires ou semi-polaires et les solvants non polaires ou apolaires. Les solvants polaires ont une structure moléculaire qui présente un moment dipolaire élevé ce qui facilite la solubilisation des molécules polaires (molécules présentant undipôle) par associations intermoléculaires entre dipôles. Si leur fonction est susceptible de former des liaisons hydrogènes, voire de libérer un proton dans certaines réactions, le solvant est dit protique. Dans le cas contraire, le solvant polaire est aprotique. Les solvants polaires protiques sont nécessaires pour effectuer des réactions qui nécessitent l’ionisation d’une liaison C-Y très polarisée oùY exerce un effet électroattracteur -I (voir mécanisme SN1 et E1). (§ 8.1.3 et 11.3). Le solvant forme des liaisons hydrogènes (§ 5.8) avec Y ce qui facilite l’ionisation. Les plus classiques sont indiqués ci-après.

Comme les solvants polaires protiques, les solvants polaires aprotiques sont d’excellents solvants, et, en particulier, le diméthylformamide, DMF, et le diméthylsulfoxyde, DMSO,dans la mesure où les composés organiques, pour leur majorité, présententun moment dipolaire. Certains sont basiques comme la pyridine et la triéthylamine. Comme indiqué dans le paragraphe précédent, ils peuvent intervenir dans les réactions comme catalyseurs en prenant part au mécanisme réactionnel. Ils sont présentés ci-après.

Les solvants semi-polaires sont des composés qui ont un momentdipolaire peu élevé. Ils sont tous aprotiques. Certains ont un rôle de base de Lewis en raison de la présence d’hétéroéléments comme l’oxygène, qui leur confère des propriétés de bases de Lewis, comme le diéthyl éther ou le tétrahydrofurane ou THF : ils s’associent avec les acides de Lewis pour former des sels au sens de Lewis comme avec le trifluorure de bore BF3, ou des complexes avec lesorganomagnésiens, par exemple : RMgX, 2 Et2O.

Les solvants non polaires ou apolaires correspondent à des molécules qui ne présentent pas de moment dipolaire permanent en raison de leurs structures symétriques comme le benzène ou le tétrachlorure de carbone, ou un moment dipolaire très faible comme les alcanes, pentane, hexane ou heptane. Elles solubilisent plutôt des molécules non polaires.
carburessaturés: n-pentane : C5H12 (Eb : 36° , n-hexane, C6H14 ( Eb : 69° C) C), n-heptane (Eb : 98° , éthers de pétrole: mélanges en quantités varées d'alcanes indiqués ci-dessus C)

Le benzène n’est plus utilisé dans les laboratoires en raison de sa haute toxicité. Il est remplacé par ses dérivés méthylés comme le toluène ou le xylène, moins toxiques.

Ionisation d’une liaison entre un groupe carboné Ret un groupe sortant
Un groupe sortant (ou partant) est un groupe qui exerce un fort pouvoir attracteur sur le carbone auquel il est lié, comme les halogènes (surtout Cl et Br) dans RX, le groupe tosyle dans les tosylates, R-O-SO2-C6H4-(p)CH3, le groupe mésyle dans les mésylates, R-O-SO2-CH3. On peut y ajouter aussi les triflates R-O-SO2CF3. Sous l’effet ionisant d’un solvant polaire protique, laliaison qui unit le groupe carboné au groupe partant est ionisée en un carbocation et un anion (ou contre-ion), dans la mesure où le groupe R est tertiaire, voire secondaire, mais pas primaire (énergie de formation trop élevée). Cette ionisation, qui est une réaction lente, favorisée par la formation de liaisons hydrogènes avec le solvant, correspond à la première partie du mécanisme desubstitution monomoléculaire SN1(§ 8.1.3). Le carbocation est alors stabilisé par solvatation : le solvant l’entoure comme une gangue protectrice ou bien forme une paire d’ions avec le contre-ion (schéma 6.10).

Stéréospécifique (réaction -)
Pour qu’une réaction soit qualifiée de stéréospécifique, il faut : – que le produit de départ soit un stéréoisomère bien défini et, – que le produit final soit...
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