LES ACIDES CARBOXYLIQUES

LES ACIDES CARBOXYLIQUES
et leurs dérivés.

1) Généralités
2) Nomenclature
3) Propriétés physiques
4) Réactivité et propriétés chimiques
5) Les diacides
6) Dérivés des acides carboxyliques

1) Généralités
Groupement caractéristique, carboxyle :-COOH

2) Nomenclature
Les acides carboxyliques sont nommés d'après la nomenclature de substitution.
On remplace le "E" terminal de l'hydrocarbure parental par le suffixe "OÏQUE" et on fait précéder le nom par le mot "acide".
Étant donné qu'un acide carboxylique est toujours en bout de chaîne, il ne nécessite pas d'indice de position. Le carbone du groupement COOH est le n° 1, ce qui fixe la numérotation de la chaîne.
3) Propriétés physiques
Les acides acycliques linéaires sont des liquides ou des solides dont le point de fusion ne dépasse pas 100°C. Par contre, ils possèdent les points d'ébullition les plus élevés parmi les composés possédant une fonction simple sur une chaîne donnée. La solubilité dans l'eau des acides carboxyliques est totale jusqu'en C₄_,diminue et devient nulle à partir de C₉, les sels de sodium des acides de C₁₂ à C₁₈ forment ce que l'on appelle les savons.
4) Réactivité et propriétés chimiques
Un acide carboxylique réunit deux groupements qui ne sont pas indépendants l' un de l' autre.
Groupe -OH: l' hydrogène est plus labile que celui des alcools. Les acides carboxyliques sont dissociés en solution aqueuse.
R-COOH + H₂O = R-COO^- + H₃O⁺
Groupe C=O: le carbone fonctionnel des acides est nettement moins électrophile que celui des aldéhydes et des cétones. En conséquence , les réactions d'addition nucléophiles sont peu nombreuses.

4-1) Propriétés Acido-Basiques :
Le caractère dominant des acides carboxyliques est leur acidité. Ce sont des acides faibles: R-COOH/R-COO^- . L anion carboxylate est représenté par:

Selon la nature des groupements R (électroattracteur) les acides carboxyliques seront plus ou moins forts.

4-2) L'état naturel
De nombreux acides carboxyliques sont présents dans la nature mais le plus souvent sous forme d'esters. Plus particulièrement les corps gras végétaux et animaux sont des esters du glycérol de divers acides gras acycliques à chaîne linéaire plus ou moins longue.
On rencontre aussi:
l'acide lactique dans le lait et dans les muscles :

l'acide citrique présent dans les agrumes

4-3) Termes importants et utilisation:
L'acide acétique utilisé pour la préparation de tout ce qu'on appelle acétate ( vinyle, éthyle, cellulose...)
CH₃COOH

L'acide acrylique:

L'acide stéarique:

5) Les diacides
L'acide oxalique ou éthanedioïque est un puissant réducteur:
COOH-COOH

L'acide orthophtalique ou acide benzènedicarboxylique:

6) Dérivés des acides carboxyliques

Amide I

6-1) Halogénures d'acyle (ou halogénures d'acide) :
Ce sont d'importants intermédiaires de synthèse. Ils proviennent du remplacement de OH par un halogène, le plus souvent par le chlore.
Les chlorures d'acyle sont solubles dans l'eau mais rapidement hydrolysés en acides carboxyliques:

On peut les obtenir en traitant l'acide correspondant par le pentachlorure de phosphore PCl₅.
Du fait des interactions électrostatiques intermoléculaires, ils présentent un point d' ébullition élevé.
Ils possèdent une odeur irritante et sont souvent utilisés comme gaz lacrymogènes.
Parmi les gaz de combat, le dichlorure de l' acide carbonique est un gaz mortel (Phosgène: COCl₂) car il s' hydrolyse dans les poumons.

6-2) Anhydrides d' acide:
Ils proviennent de la déshydratation intermoléculaire de deux molécules d' acide.

On les nomme en remplacant le mot acide par anhydride. On connait des anhydrides symétriques (les deux molécules d'acides déshydratés sont les mêmes) et des anhydrides mixtes (les deux molécules d'acides déshydratés sont différentes).

6-3) Les esters:
Les alcools réagissent avec les acides carboxyliques pour former des esters. Cette réaction est catalysée par les acides forts comme H₂SO₄ et elle est renversable.
On aboutit toujours a un état final où les quatre produits coexistent. Avec un alcool primaire, c' est le groupement OH de l'acide qui part avec le H de l' alcool.

Pour les nommer, on enlève le mot acide et on change la terminaison OIQUE par OATE dans le nom de l'acide puis on fait suivre du nom du groupe alkyle de l'alcool .
Ethanoate d' ethyle:

On retrouve les esters en parfumerie et dans les industries alimentaires car ils possèdent généralement une odeur fruitée et florale. En alimentation, les esters sont souvents utilisés pour remplacer les saveurs naturelles.
Les esters sont aussi utilisés pour la préparation des laques et des vernis.
Les esters à point d'ébullition élevé sont employés comme agents plastifiants pour les résines dont certaines sont elles-mêmes des polyesters.

6-4) Les amides
Les préparations les plus fréquentes sont:

Il existe trois types d'amides selon le degrés de substitution de l'azote.

Amide II

Amide III

Il existe aussi des amides N substitués par des groupements alkyles (R-CONHR' et R-CONR'R")
Les amides sont solides excepté le formamide (HCONH₂).
Les amides I et II sont fortement associés par des liaisons hydrogènes intermoléculaires.
On se sert principalement des amides primaires pour effectuer des synthèses.