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Réactivité des alcools en chimie

Par Mathieu le 08/09/2009 Ressources > Physique-Chimie > Première S > Les Solutions Contenant de l’Éthanol : Réactions

I. Introduction

Dans ce chapitre nous examinons trois types de réactions auxquels les alcools donnent lieu.
Ces réactions conduisent en général à de nouvelles fonctions chimiques. Elles doivent être maîtrisées car elles pourront servir d’exemples dans le prochain chapitre qui traite d’une façon plus générale du passage d’une fonction à une autre.
Rappelons enfin que les alcools se répartissent en trois classes dites primaire (R—CH2OH), secondaire (R—CHOH—R’) et tertiaire (R—CR’OH—R »).

II. Oxydation des alcools

On distingue deux types d’oxydations.

1. Oxydation complète ou combustion.

Il s’agit de la transformation au cours de laquelle le carbone de la molécule est converti en CO2 et H2O. Elle s’accompagne donc de la destruction de la chaîne carbonée.
Par exemple:

CH3—CH2—OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (g)

2. Oxydation ménagée.

Comme son nom l’indique, la chaîne carbonée est ménagée c’est-à-dire conservée au cours de cette transformation. On n’observe alors que l’oxydation du carbone fonctionnel, c’est-à-dire du carbone portant le groupe hydroxyle —OH.

1. Oxydation d’un alcool primaire, l’éthanol, par O2 en présence de cuivre comme catalyseur.

Il s’agit de l’expérience dite de la lampe sans flamme (voir TP).

2CH3—CH2—OH + O2 2CH3—CHO + 2H2O

L’éthanal (CH3—CHO) peut, à son tour, être oxydé en acide éthanoïque (CH3—COOH) suivant l’équation:

2CH3—CHO + O2 2CH3—COOH

On observe un passage d’une fonction alcool primaire à un aldéhyde puis éventuellement (si l’on dispose de suffisamment d’oxydant) à un acide carboxylique.

Rappelons que la présence d’un aldéhyde peut être mise en évidence par le test au réactif de Schiff et que celle de l’acide peut être mise en évidence à l’aide d’un papier pH ou d’un indicateur coloré.

2. Déshydrogénation catalytique de l’éthanol.

Par passage de l’éthanol gazeux sur du cuivre (catalyseur) à 300°C, on observe une déshydrogénation (élimination d’une molécule de dihydrogène) de l’éthanol en éthanal.

3. Oxydation ménagée du butan-1-ol par les ions permanganate en milieu acide

Cette oxydation conduit au butanal et à l’acide butanoïque si l’oxydant MnO4– en milieu acide est en excès. D’une façon plus générale, un alcool primaire fait partie du couple redox: R—CH2—OH / R—CHO et l’ion permanganate fait partie du couple: MnO4– /  Mn2+. On a alors:

R—CH2—OH    =R—CHO + 2H+ + 2e-    x 5
MnO4– + 8H+ + 5e-    =Mn2+ + 4H2O    x 2

5R—CH2—OH + 2MnO4– + 6H+  5R—CHO + 2Mn2+ + 8H2O

En présence d’un excès d’oxydant, l’aldéhyde peut, à son tour, subir une oxydation en acide carboxylique. Les couples mis en jeu sont alors: R—COOH / R—CHO et MnO4– /  Mn2+. On a alors:

R—CHO+ H2O    =R—COOH + 2H+ + 2e-    x 5
MnO4– + 8H+ + 5e-    =Mn2+ + 4H2O    x 2

5 R—CHO+ 2MnO4– + 6H+  5R—COOH + 2Mn2+ + 3H2O

Remarque: Il est possible d’oxyder l’alcool R—CH2—OH directement en acide carboxylique soit en faisant la somme des deux dernières équations, soit en considérant les couples mis en jeu: R—COOH / R—CH2—OH et MnO4– /  Mn2+. l’équation de cette oxydation est:

5R—CH2—OH + 4MnO4– + 12H+ 5R—COOH + 4Mn2+ + 11H2O

4. Oxydation ménagée d’un alcool secondaire, le butan-2-ol, par les ions permanganate en milieu acide.

Cette oxydation ménagée conduit à une cétone (mise en évidence par sa réaction avec la DNPH et son absence de réaction avec le réactif de Schiff). Elle ne se poursuit pas jusqu’à un acide carboxylique même en présence d’un excès d’oxydant.
Les couples mis en jeu sont: CH3—CH2—CO—CH3 / CH3—CH2—CHOH—CH3 et MnO4– /  Mn2+. On a alors:

 CH3—CH2—CHOH—CH3    =CH3—CH2—CO—CH3+ 2H+ + 2e-    x5
 
 MnO4– + 8H+ + 5e-    =Mn2+ + 4H2O    x2
 
 5CH3—CH2—CHOH—CH3+ 2MnO4– + 6H+  5CH3—CH2—CO—CH3 + 2Mn2+ + 8H2O

5. Résumé.

alcool primaireoxydation

ménagée
aldéhydeoxydation

ménagée
acide carboxylique
alcool secondaireoxydation

ménagée
cétoneoxydation

ménagée
rien
alcool tertiaireoxydation

ménagée
rien  

III. Déshydratation des alcools

C’est une réaction d’élimination d’une molécule d’eau qui conduit à un alcène.
Par exemple, en faisant passer du propan-2-ol sur de l’alumine (Al2O3) vers 300°C on obtient du propène.

IV. Passage d’un alcool à un composé halogéné

Par action d’un hydracide halogéné (HCl, HBr, HI) les alcools subissent une substitution (remplacement) de leur groupe hydroxyle —OH par un atome d’halogène. Les composés halogénés obtenus ont une densité plus élevée que celle de l’eau.

Par exemple:

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