CHAPITRE 8: LES ALDÉHYDES ET LES CÉTONES

I. Les composés carbonylés

1.Le groupe carbonyle

La structure du groupe est la suivante :
 

2. Formules générales

Si R3= H, alors on a un aldéhyde ; si R3 = C, alors on a une cétone.
a. Cas des aldéhydes 

La formule générale d’un aldéhyde est : 
                                                                                             

Nomenclature :

On cherche la chaîne carbonée la plus longue contenant le groupe fonctionnel aldéhyde. On remplace la terminaison << e >> du nom de l’alcane correspondant par la terminaison << al >>

b. Cas des cétones

La formule générale d’une cétone est :  
                                                                                                        

Nomenclature :

Le nom d’une cétone est formé en ajoutant le suffixe << one >> au nom du carbure d’hydrogène ayant la même chaîne carbonée après avoir supprimé le << e >> final.

Il faut préciser la position du groupe fonctionnel dans la chaîne en indiquant le numéro de l’atome de carbone qui porte le groupe fonctionnel. Ce numéro doit être le plus petit possible.

Exemple :

II. L’oxydation  des alcools

On distingue deux types d’oxydation des alcools :

1. La combustion : une oxydation qui s’accompagne d’une destruction de la molécule

·Combustion incomplète

CnH2n + 1– OH    +n/2O2    →   nC        +          (n+1)H2O

CnH2n + 1– OH    + n O2  →nCO      +         (n+1)H2O

·Combustion complète

CnH2n + 1– OH    + 3n/2 O2  →   nCO2       +        (n+1)H2O

2.L’oxydation ménagée : une oxydation qui s’effectue sans destruction du squelette carboné de la molécule

Les oxydants utilisés pour l’oxydation ménagée des alcools sont : le dioxygène de l’air (O2), le dichromate de potassium  (K2Cr2O7) et le permanganate de potassium  (KMnO4) en milieu acide.

a.l’oxydation catalytique par le dioxygène de l’air

L’oxydation catalytique d’un alcool primaire par le dioxygène de l’air conduit à un mélange d’aldéhyde et d’acide carboxylique.

Exemple:  
                                             Cu                             

CH3 – CH2 – OH   +   1/2O2    →  CH3 – CHO   +   H2O

Exemple:             

                                             Cu

CH3 – CH2 – OH    +   1/2 O2  →    CH3 – CHO   +   H2O   

                

                                    Cu

CH3 – CHO   + 1/2O2     →    CH3 – COOH   +    H2O

ou
                                            Cu 

CH3 – CH2 – OH  +    O2        →     CH3 – COOH   +    H2O

 

b. La déshydrogénation catalytique sur le cuivre

– Cette méthode permet d’oxyder un alcool primaire en aldéhyde. 

Exemple:

-Un alcool secondaire est déshydrogéné en cétone.

Exemple :

-Un alcool tertiaire ne possédant pas d’atome d’hydrogène sur le carbone fonctionnel ne peut être déshydrogéné.

c.Oxydation en solution aqueuse

Un certain nombre d’oxydants comme l’ion dichromate Cr2O72-  ou l’ion permanganate MnO4- sont utilisés en milieu acide pour oxyde les alcools.

Les couples oxydant/réducteur à connaître:

-Cas des alcools primairs

·Lorsque la solution oxydante est en défaut, on obtient un aldéhyde
                                                                            

·Lorsque la solution oxydante est en excès, on obtient un acide carboxylique.

-Cas des alcools secondaire

– Cas des alcools tertiaires 
Les alcools tertiaires ne subissent pas d’oxydation.

Conclusion :

III.Les propriétés Chimiques des aldéhydes et des cétones

1.  Propriété commune aux aldéhydes et aux cétones

La 2,4 – dinitrophénylhydrazine (2,4 – D.N.P.H) est un réactif commun aux aldéhydes et aux cétones qui agit avec ces composés pour former un précipité jaune orange. Ce test permet de détecter rapidement les dérivés carbonylés.

2.Propriétés propres aux aldéhydes

a.Test au réactif de Schiff

Initialement incolore, le réactif de Schiff rosit en présence d’un aldéhyde mais est sans réaction avec les cétones.

b.Test à la liqueur de Fehling

La liqueur de Fehling de couleur bleu chauffé en présence d’un aldéhyde donne un précipité rouge brique. Elle ne réagit pas avec les cétones.

c.Test au nitrate d’argent (réactif de Tollens)

Le réactif de Tollens réagit avec les aldéhydes et on obtient un miroir d’argent mais il est sans action sur les cétones.

Conclusion

EXERCICES D’APPLICATION

EXERCICE 1

Un alcool de formule brute C4H10O   a quatre isomères que l’on désignera par A, B, C et D. on dispose de trois  de ces isomères A, B et C.

1. On effectue avec chacun d’eux un essai d’oxydation par une solution de dichromate de potassium en milieu acide. Les résultats sont  rassemblés dans le tableau ci – dessous. 

Quel est parmi les quatres  isomères A, B, C et D celui qui ne subit pas l’oxydation ménagée ? Pourquoi ?
2.On soumet ensuite les composés A1 et C1 aux deux tests dont les résultats sont rassemblés dans le tableau ci – dessous.

Qu’observe – t – on dans le test 1 ? Quel groupe fonctionnel met – on en évidence ? Quels sont les corps possédant ce groupe fonctionnel ?

3.       
a.Quelle propriété met – on en évidence avec le test 2 ? A quelle fonction du composé C1 correspond de test ?

b.Sachant que la chaîne carbonée de C1 ne comporte pas de ramification, quels sont sa formule semi – développée et son nom ?

c.quels sont sa formule semi – développée et son nom  de A1?

4.Donner les formules semi – développées des quatre isomères A, B, C et D et les nommer.

Solution

1.L’isomère qui ne subit pas d’oxydation ménagée est B car c’est un alcool tertiaire.

2.Dans le test 1 avec la D.N.P.H on observe un précipité jaune orange ce qui met en évidence le groupe carbonyle rencontré  dans les aldéhydes et les cétones.

3.       
a).Le test de la liqueur de Fehling met en évidence les propriétés réductrices des aldéhydes doc C1 possède donc une fonction aldéhyde.

b.) Formule semi – développée et nom de C1

C1 ne comporte pas de ramification c’est le butanal : CH3 – CH2 – CH2 – CHO

c.) Formule semi – développée et nom de A1

Le test à la liqueur de Fehling est négatif A1.

Le test à la D.N.P.H est positif.                                                                             

Ces deux tests montrent que A1 est une cétone donc le butanone :

4.Les formules semi – développées des quatre isomères A, B, C et D et leur nom.

·L’oxydation ménagée de A conduit à une cétone donc A est un alcool secondaire : le butan – 2 – ol 

· B est un alcool tertiaire : c’est le 2 – méthylpropan – 2 – ol

·C conduisant au butanal est un alcool primaire : le butan – 1 – ol   

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 -OH

·D est un alcool primaire à chaîne ramifiée : le 2 – méthylpropan – 1 – ol 

EXERCICE 2

L’hydratation complète de 16,8 g de propène conduit à un mélange de deux alcools isomères A et B.

1. Donner le nom et la classe des alcools formés. On désigne par A l’alcool primaire.

2.A et B mélangés sont oxydés en milieu acide par le dichromate de potassium en excès. On obtient par une réaction totale, un mélange de deux composés organiques C et D que l’on sépare par des méthodes chimiques et que l’on dissout dans l’eau. On constate que la solution contenant D  donne un précipité jaune avec la DNPH et ne conduit pas le courant électrique. La solution contenant C ne donne aucun précipité avec la DNPH, elle conduit le courant électrique et son pH est inférieur à 7.

a.Identifier C et D en justifiant la réponse.

b.Quel est l’alcool qui conduit à C ?

c.On fait réagir la solution C avec le l’hydroxyde de sodium de concentration Cb = 0,25 mol.L-1. L’équilibre acido-basique est atteinte pour un volume Vb = 200mL de solution d’hydroxyde de sodium. Déduire de cette mesure la proportion  de la quantité de matière nA totale des alcools A et B produit par l’hydrogénation du propène.

Solution

 

EXERCICE 3

On dispose  d’un propan-1-ol(A) et de propan-2-ol(B).

1.Écrire les formules semi – développés de A et B et donner la classe de chacun d’eux.

2.On procède par oxydation ménagée, en milieu acide, de ces deux alcools par une solution aqueuse de dichromate de potassium en excès. On admet que A ne donne que l’acide C ; B donne D.

a.Écrire les formules semi – développées de C et D. Les nommer.

b.Quel test permet de caractériser la fonction de D dans ambiguïté.

c.Écrire l’équation d’oxydoréduction de A en C sachant que l’un des couples oxydant / réducteur mis en jeu est Cr2O72+ / Cr3+.

 

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