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1) Présentation :

I) Les acides carboxyliques :

Chapitre 8 : LES ACIDES CARBOXYLIQUES ET LEURS DERIVES S 5 F

Le groupe fonctionnel acide carboxylique est

constitué d'un groupe carbonyle et d'un groupe

hydroxyle porté par le premier atome de carbone

d'une chaîne (carbone fonctionnel) :

R est un groupe résiduel, c’est soit une chaîne

commençant par un atome de carbone C, soit un

atome d'hydrogène H.

Pour un acide carboxylique qui dérive des alcanes, on pourra écrire une

formule semi-développée : CmH2m + 2 CnH2n + 1COOH (attention n = m - 1)

Le groupe carboxylique ─ COOH est relié à un groupe alkyle CnH2n + 1

linéaire ou ramifié qu'on notera R : R ─ COOH

groupe fonctionnel acide carboxylique

groupe hydroxyle

groupe carbonyle

2) Nomenclature :



Pour nommer un acide carboxylique :

- on remplace le e final du nom de l'hydrocarbure de même structure par le

suffixe oïque et l'on fait précéder le nom ainsi obtenu par le mot acide.

- on numérote les atomes de carbone en attribuant le numéro 1 au carbone

fonctionnel, ce qui permet de préciser la position des ramifications.

Exemple : HCOOH acide méthanoïque ; CH3 ─ COOH acide éthanoïque ;

CH3 ─ CH2 ─ COOH acide propanoïque ;

HOOC ─ COOH acide éthanedioïque.

Exemple : acide 2-méthylpropanoïque.

Exemple : acide benzoïque.

3) Caractérisation des acides carboxyliques :



On peut caractériser l'apparition d'un

acide carboxylique par le fait que le

milieu devient acide : le B.B.T. (bleu

de bromothymol) donne une teinte

jaune.

La D.N.P.H. permet de caractériser la

présence du groupe carbonyle, ce

qui constitue la principale différence

avec un acide non carboxylique.

4) Propriétés physiques des acides carboxyliques :



La liaison O ─ H est davantage polarisée que dans le cas des alcools et il

peut s'établir un pont hydrogène entre l’atome d’hydrogène de ce groupe

hydroxyle et l’atome d’oxygène du groupe carbonyle plus riche en électrons

que l'atome d'oxygène d'un alcool.

Les températures d'ébullition des acides carboxyliques sont

supérieures à celles des alcools de masse molaire comparable.

A l'état solide ou liquide, les acides sont associés

sous forme de dimères dans lesquels il existe

deux liaisons hydrogène :

Alcool Formule qéb

(°C) Acide Formule

qéb

(°C)

éthanol C2H5 ─ OH 78,8 éthanoïque CH3 ─ COOH 100,5

propan-1-ol C3H7 ─ OH 97,2 propanoïque C2H5 ─ COOH 118,0

butan-1-ol C4H9 ─ OH 117,7 butanoïque C3H7 ─ COOH 141,0

a) Température d’ébullition :




Nous retiendrons que, comme pour les alcools :

La température d'ébullition augmente avec la masse molaire de l'acide.

Pour un même nombre d'atome de carbone, la température d'ébullition

diminue légèrement avec le nombre de ramifications.

Nom Formule Nom trivial

Masse

molaire

(g.mol-1)

qfus

(°C)

qéb

(°C)

méthanoïque HCOOH formique 46 8 100,5

éthanoïque CH3 ─ COOH acétique 60 17 118

propanoïque C2H5 ─ COOH propionique 74 - 22 141

butanoïque C3H7 ─ COOH butyrique 88 - 5 163

pentanoïque C4H9 ─ COOH valérique 102 - 35 187

hexanoïque C5H11 ─ COOH caproïque 116 - 2 205

a) Température d’ébullition :




La solubilité des acides carboxyliques dans l'eau est totale jusqu'en

C4, elle diminue et devient nulle à partir de C9.

La faible solubilité des acides carboxyliques dans l'eau s'explique par la

possibilité pour deux molécules de se lier, les centres polaires ne sont donc

plus disponibles pour établir un pont hydrogène avec une molécule d'eau.

b) Solubilité :

Ceci est d'autant plus vrai que la chaîne carbonée

"hydrophobe" est plus grande.

5) Autres acides carboxyliques :



Nous pouvons distinguer :

Un acide gras est un acide carboxylique dont le nombre d'atomes de

carbone est supérieur à 2 (et le plus souvent un nombre pair).

a) Les acides gras :

- les acides gras saturés (dont la chaîne carbonée n'est constituée que

d'atomes de carbone tétragonaux).

Exemple : CH3 – (CH2)8 – COOH acide décanoïque

- les acides gras insaturés (dont la chaîne carbonée contient au moins une

double liaison).

Exemple : CH3 – (CH2)7 – CH == CH – (CH2)7 – COOH

acide Z-octadéca-9-ènoïque

Cet acide est plus connu sous le nom d'acide oléique que l'on

peut représenter sous forme topologique :

5) Autres acides carboxyliques :



b) Les polyacides :

Exemple : On a vu l'exemple de l'acide éthandioïque ou acide oxalique :

HOOC – COOH, utilisé en chimie minérale comme acide efficace.

Certaines molécules possèdent plusieurs fonctions acide carboxylique.

Exemple : L'acide benzène-1,4-dicarboxylique et utilisé pour la fabrication

de polymères, en particulier les résines glycérophtalique résultant

de la polycondensation du propan-1,2,3-triol (glycérol) et de

l'acide benzène-1,4-dicarboxylique :

formule développée représentation topologique

1) Présentation :

II) Les esters :


Le groupe fonctionnel ester est constitué d'un groupe

carbonyle et d'un atome d’oxygène, le tout placé à

l’intérieur de la molécule :

Nous nous limiterons souvent à des radicaux alkyle (R et

R' sont des chaînes hydrocarbonées saturées, dérivées

des alcanes).

groupe fonctionnel ester

groupe carbonyle

Remarque : Ce sont des composés très répandus à l'état naturel : arômes des

fruits, parfums des fleurs, corps gras ...

2) Obtention :

II) Les esters :


Pour obtenir un ester, on fait réagir acide carboxylique R – COOH et un

alcool R’ – OH suivant l’équation bilan de l’estérification :

R – COOH + HO – R’ R – COO – R’ + H2O

Cette réaction d’estérification présente trois caractéristiques :

c’est une réaction lente, -

c’est une réaction équilibrée (réversible), -

c’est une réaction athermique. -

La réaction inverse de l'estérification en milieu acide, est l'hydrolyse.

A partir d’un ester, l’hydrolyse permet d’obtenir un acide carboxylique et

un alcool.

3) Nomenclature :

II) Les esters :


Pour nommer un ester :

- On part du nom de l'acide carboxylique dont ils dérivent et on supprime le

mot acide, on remplace ensuite le suffixe oïque du nom de l'acide par oate.

- On fait suivre ce nom de de, puis du nom du groupe résiduel R'.

Exemple : éthanoate d'éthyle.

propanoate de méthyle.

méthanoate d'éthyle.

3-éthylpentanoate de 2,2-diméthylpropyle.

1) Saponification d’un ester :

III) Les savons :


Nous avons vu que l’hydrolyse d’un ester en milieu acide donne un acide

carboxylique et un alcool.

Remarque :

On considère la réaction de la soude (NaOH) sur ester.

Si on fait réagir un ester avec une base, on obtient un savon.

On observe la formation d'un carboxylate de sodium suivant la réaction :

R – COO – R' + Na+ + OH- R – COO- + Na+ + R' – OH

En milieu basique, il se forme un ion carboxylate et non un

acide carboxylique.

savon

La saponification d'un ester est totale et exothermique.

2) Propriétés des savons :

III) Les savons :


a) Solubilité dans l’eau :

Les deux parties de l'ion carboxylate

entrant dans la constitution des

savons présentent des interactions

différentes avec la molécule d'eau :

queue lipophile et hydrophobe

tête hydrophile et lipophobe

- La chaîne carbonée est insoluble dans l’eau (hydrophobe) mais présente

une bonne affinité pour les graisses (lipophile).

- Le groupe carboxylate est chargé négativement et présente une grande

affinité avec les solvants polaires comme l'eau (hydrophile), il n'a pas

d'affinité pour les graisses (lipophobe).

Un composé tensioactif est un corps dont une partie de la molécule

est hydrophile et l'autre hydrophobe.


III) Les savons :


b) Savon en solution aqueuse :

Dans l'eau les anions carboxylate s'associent avec des cations pour former

des films à la surface de l'eau.

Ce film peut emprisonner des bulles d'air c’est le pouvoir moussant.

Si la concentration du savon est assez

grande il se forme des micelles dans

la solution. Ce sont des agglomérats

de quelques dizaines ou centaines

d'ions carboxylate.


III) Les savons :


b) Savon en solution aqueuse :

Les propriétés détergentes peuvent être résumées par :

- En présence d'un savon, une salissure grasse à la surface d'un tissu

s'entoure d'ions carboxylate dont la partie lipophile se trouve dans la

salissure. Par brassage, ce phénomène contribue à arracher la salissure.

- Les têtes hydrophiles, négatives, attirent les cations. L'ensemble salissure

ions carboxylate est entouré d'une couronne d'ions positifs, ces différentes

couronnes se repoussent, empêchant les salissures de s'associer.

Ce résultat constitue le pouvoir dispersant (salissure solide) ou le

pouvoir émulsionnant (salissure liquide) d'un savon.

1) Présentation :

IV) Les acides aminés :


Les acides aminés possèdent deux groupes fonctionnels différents :

Les acides a-aminés ou a-amino acides sont des composés qui

possèdent les deux groupes fonctionnels liés au même atome de

carbone, qu'on appelle carbone a.

- le groupe fonctionnel acide carboxylique ─ COOH

- le groupe fonctionnel aminique (ou amino) ─ NH2

Les vingt acides aminés naturels les plus courants constituent les éléments

de construction des protéines et ce sont tous des acides a-aminés.

groupe fonctionnel

aminique groupe fonctionnel

acide caboxylique

groupe

hydroxyle

groupe

carbonyle

carbone a

2) Nomenclature :

IV) Les acides aminés :


Les acides aminés (ou amino acides) importants portent un nom d’usage

différent de celui donné par l’IUPAC.

On part du nom de l'acide carboxylique dont ils dérivent et on fait précéder le

nom de l'acide de amino précédé du numéro du carbone porteur de la

fonction aminique (le carbone fonctionnel du groupe carboxylique portant

toujours le numéro 1).

Exemple : acide 3-aminopropanoïque

Exemple : acide 2-aminoéthanoïque (glycine)

Exemple :

acide 2-amino-4-méthylpentanoïque

(leucine)

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