LES ARENES
1) définition
2) exemples
3) propriétés physiques
4) propriétés chimiques (additions,
substitutions, oxydations)
5) préparations
6) résumé (alkylbenzènes)
1) définition :
Ce sont des
hydrocarbures (les seuls éléments sont donc C et H) dont la formule
dérive de celle du benzène :
Ils contiennent au moins
un cycle benzénique, peuvent en contenir plusieurs, soit accolés par un côté,
soit reliés par des chaînes saturées ou non, soit reliés par un de leurs
sommets. On les appelle également parfois hydrocarbures aromatiques.
2) exemples:
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1,3,5-triméthylbenzène ou Mésitylène |
Biphényle ou Diphényle |
5-méthyl-2-phénylhexane |
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Vinylbenzène ou Styrène |
Benzo[a]pyrène |
Anthracène |
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Naphtalène |
Pyrène |
Phényle
Benzyle Aryle |
3) Propriétés
Physiques :
Suivant leur masse
molaire et leur structure ils sont liquides (benzène, toluène) ou solides (naphtalène,
anthracène). Lorsqu'ils sont liquides, ce sont d'excellents solvants des corps
gras et de substances comme le caoutchouc, par exemple. Ils ont généralement
une odeur très marquée ("naphtaline", nom courant du naphtalène) et
de nombreux composés naturels (vanille,
anis, thym....) ont une structure benzénique,associée
à diverses fonctions.Certains d'entre eux sont toxiques et provoquent des
cancers.
4) Propriétés chimiques :
4-1) Additions:
comme pour le benzène, en présence de nickel, à 100°C et sous 150 bars, on peut
saturer le cycle benzénique, avec 3 molécules de dihydrogène.
Il y a obligatoirement
addition des 3 molécules de dihydrogène en une seule fois.
Ces réactions d'addition
sont beaucoup plus difficiles à réaliser qu'avec les alcènes et les alcynes.
4-2) Action des oxydants:
Les alkylbenzènes
(chaîne non aromatique fixée sur un noyau aromatique) donnent naissances à des
acides aromatiques; -COOH remplace l'ensemble de la chaîne qui était
préalablement fixée sur le noyau aromatique quelle qu'ait été sa longueur ;
s'il y avait plusieurs chaînes, il y aura plusieurs fonctions acides fixées sur
le noyau benzénique.
4-3) Halogénation sur le noyau:
A température
ordinaire, avec un catalyseur (fer,FeCl3, AlCl3) l'action
d'un halogène conduit à un dérivé mono ou polysubstitué, la substitution électrophile ayant lieu conformément
aux règles de Hollemann:
4-4) Halogénation sur la chaîne
latérale:
Elle a lieu à chaud, en
présence de rayons UV, sans catalyseur, et la substitution a lieu sur le
carbone en a du noyau (1er carbone fixé sur le noyau):
Il s'agit d'une réaction
de substitution radicalaire.
4-5) Nitration :
agent électrophile NO2+
(formé par réaction de H2SO4 sur HNO3 mais
présent aussi dans HNO3 concentré)
substitution électrophile ayant lieu conformément
aux règles de Hollemann
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Avec un acide plus
concentré (fumant) et des températures plus élevées (115 à 120°C au lieu de 35
à 40°C) on obtient des produits polynitrés (2,4-dinitrotoluène ou
2,4,6-trinitrotoluène qui est le TNT)
4-6) Sulfonation :
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Dans les mêmes
conditions qu'avec le benzène on obtient,
avec le toluène, surtout le dérivé para et un peu de dérivé ortho (problème
d'encombrement stérique....les 2 groupements CH3- et SO3H-
encombrants se gênent davantage en ortho qu'en para).
4-7)Réaction de Friedel et Crafts :
alkylation:
acylation:
il s'agit de la fixation
d'un groupement acyle R-CO- sur le noyau benzénique
exemple:
C'est l'ion acylium
R-C(+)=O qui est le réactif électrophile.
5) Préparations
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soit par "aromatisation" d'un alcane, par déshydrogénation
catalytique (Cu) à température élevée (plus de 600°C)
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soit par "aromatisation" des cyclanes à 6 carbones dans le cycle, à
températures élevées (environ 600°C) en présence de catalyseurs de
déshydrogénation
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soit par réaction de Friedel et Crafts sur des composés aromatiques déjà
existants et fixation de radicaux alkyles sur le noyau aromatique.
