LES ALCENES

1- Définition

Les alcènes ou hydrocarbures éthyléniques sont des hydrocarbures Leur formule générale est C n H 2n avec n ≥ 2 Pour n= 2 on a C 2 H 4 H H H H

CH

2

CH

2 Pour n=3 C 3 H 6 etc.

CH

2

CH CH

3

2- Nomenclature

2-1 Règle: (similaire à celle des alcanes)

Selon l’UICPA: - On choisit la

chaîne principale

de manière qu’elle renferme la double liaison, même si elle n’est pas la plus longue.

- On numérote la chaîne principale du côté le proche de la double liaison. Si la double liaison a le même numéro quel que soit le sens de numérotation de la chaîne principale, on attribuera aux substituants les numéros les plus bas possibles.

- On nomme les substituants avec les numéros précisant leurs positions en respectant l’ordre alphabétique.

- On nomme la chaîne principale en changeant la terminaison

–ane

en

–ène.

2-2 Nomenclature cis-trans des alcènes

Elle s’utilise pour les alcènes de la forme RCH=CHR’ et les cyclanes

H H

R' C C

H

C R R' C

cis

R

H trans

(les H sont du même côté de la double liaison) (les H sont de part et d'autre) Ex1: CH 3 CH 3 C C H H

cis

-But-2-ène Ex2: CH CH CH 2 CH 3 CH 3

trans

-Pent-2-ène CH 3 CH 3 CH 3

cis

-1,2-diméthylcyclopropane CH 3

trans

-1,2-diméthylcyclopropane

Exemples

Ex1 EX3 NB: 1

CH 3

2

CH

3

CH 6

4

CH 2

5

CH 3 Pent-2-ène

Ex2

:

1

CH 3 CH 3

2

C

3

CH

4

CH 3 2-Méthylbut-2-ène

2 3 4 5 1

4-Ethyl-2-méthylhex-2-ène -S’il y a 2,3,4,…doubles liaisons, on utilise les préfixes di, tri, tétra, ….ène

Ex4 1 2 3 4 5 2' 1' 6 7 8

6-isopropyl-3,4,5,7-tétraméthylocta-2,5-diène ou 6-(1-méthyléthyl)-3,4,5,7-tétraméthylocta-2,5-diène

6

EX5:

1 4 2 3

CH 3 3-Ethyl-2-méthylcyclohex-1-ène CH 2 CH 3 EX6:

1 2 3 4 5 1' 6 2'

5-(1-méthyléthyl)cyclohexa-1,3-diène

Nommer selon l’UICPA:

(

A

) (

B

) (

D

) (

E

) (

H

) (

K

)

(

I

)

TD

(

F

) (

C

) (

J

) (

G

)

Réponses

(

A

) = 4-Ethyl-2-méthylhex-1- ène (

A

) (

C

)

6 8 2'

(

E

)

1' 5 6 5 7 6 4 7 4 3 5 1 1 3 2 2 B

) =2,3-diéthyl-4-méthylpenta-1,4-diène

3 2

(

B

)

4 3' 4 2' 1 5

(

C

)=6-Méthyl-3-(1,2-diméthylpropyl)octa-1,4-diène

1' 3 1 2 6

(

D

) =3,5-diméthylcyclohex-1-ène

1 2

(

D

)

3 5 4

(

E

)=3-Ethyl-6-(1-méthyléthyl)-1-méthylhept-1-ène

2' 1' 1 2 6

(

F

)

5 3 4 3' 1' 2'

(

F

)=1-(1-méthyléthyl)-4-(1-méthylpropyl)-2-méthylcyclohex-1-ène

(

I

) (

J

)

Réponses (suite)

(

G

)

6 5 4 3 2 1

(

H

)

1 2 3 4 5 6 7

(

G

) =

trans

-2-Méthylhex-3-ène (

H

) =

cis

-2,2,6-triméthylhept-3-ène (

I

)=

cis

-hex-2-ène (

J

)=

trans

-hex-2-ène (

K

) (

K

)=

cis

-1,2-diméthylcyclopent-1-ène

3- Préparation

a) Hydrogénation partielle des alcynes

H H H H Pd [BaSO 4 ] R C CH R C CH + H 2 ou Ni 2 B R CH CH 2 Le catalyseur utilisé pour obtenir l’alcène à partir de l’alcyne est soit, le borure de nickel

Ni 2 B

appelé catalyseur

P-2

soit, le Palladium métallique précipité dans du CaCO 3 ou dans du BaSO 4 c’est une

cis

addition appelé (addition syn)

catalyseur de Lindlard

. Dans les 2 cas

L’addition trans

s’obtient avec le Li ou Na métallique dans NH 3 l’éthylamine à basse t°.

b) Déshydratation des alcools

R CH 2 CH 2 OH CH 2 liquide ou dans R CH CH 2 R CH CH 2 + H 2 O + H 2 O H OH En phase vapeur t° = 350°C, catalyseurs: Al 2 O 3 , P 2 O 5 En phase liquide t° ou ( D ), catalyseur : H 2 SO 4

Règle de Zaïtsev

CH 3 CH CH 3 OH CH CH 3 D H ?

H

CH 3

H

C CH 3 OH CH

H

CH 2 H 2 O H 2 O CH 3 CH 3 C CH 3

H

C CH CH 2 CH CH 2 ( ou

CH 3 CH 3 ( majoritaire)

(ou CH 3

C

CH

CH CH 3

) CH CH 2 CH 3 CH 3

( minoritaire)

Règle:

Lorsqu’un alcool peut, par déshydratation, conduire à deux alcènes différents par la position de la double liaison, l’alcène formé en majorité est celui dont la double liaison est la plus substituée; en d’autres termes,

c’est le carbone qui porte le moins d’atomes d’hydrogène qui perd un atome d’hydrogène pour la perte d’H 2 O.

c) Déshydrohalogénation des dérivés halogénés

CH 3 X CH CH CH 3 KOH CH 3 alcoolique

X

= Halogčne = F,

Cl

,

Br

, I CH 3 C CH 3 CH CH 3 La règle de Zaïtsev s’applique:

l’H du C le moins hydrogéné s’enlève avec l’halogène. d) A partir des dérivés dihalogénés

R CH CH 2 X X X = Hal Zn R CH CH 2 + ZnX 2

4- Propriétés physiques

Les alcènes sont gazeux jusqu’à C 4 de C 5 à C 17 , ils sont liquides, et supérieurs à C 17 ils sont solides Les alcènes sont insolubles dans l’eau mais solubles dans les autres hydrocarbures

5- Propriétés Chimiques

5-1 Structure et réactivité

H 121,7 ° H 116,6 ° C C H H

Double liaison = Liaison

p

et liaison

s

Réactions d’addition et réactions d’oxydation -Liaison

p = liaison faible; se casse au cours des réactions d’addition et des réactions d’oxydations ménagées comme sous l’action de OsO 4; H 2 O 2 ; KMnO 4 dilué à froid)

-Liaison

s = liaison forte; ne se casse qu’au cours d’oxydations brutales ( par exemple sous l’action d’oxydants forts comme KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , … concentrés et chauds )

Schéma général

5-2 Réactions d’addition

C C +

A B A

C

B

C C C C C +

H H

(H 2 ) +

X X H

C

H

C ( C

H

C

H

)

Hydrogénation

C

X

C

X Halogénation

C C C C +

H X

+

H

X = F, Cl, Br, I

OH

C

H

C

X

C H C

OH Hydrohalogénation

(addition de HX)

Hydratation

(addition d'eau)

Règle de Markovnikov

CH 3 CH CH 2 +

H

OH CH 3 CH OH CH 2 ( CH 3

H

CH OH CH 3 ) CH 3 CH CH 2 +

H

X CH 3 X= F, Cl, Br, I CH X CH 2

H

( CH 3 CH X CH 3 )

Règle:

Au cours des réactions d’hydratation (addition d’eau H-OH) et d’hydrohalogénation (addition de HX), l’hydrogène se porte sur le carbone de la double liaison le plus hydrogéné.

OH Ex: CH 3 C CH 3 CH 2 + H 2 O CH 3 C CH 3 CH 3 (

majoritaire

) CH 3 CH CH 3 CH 2 OH (minoritaire)

Addition anti-Markovniv

Effet Karasch:

En présence de lumière ou de peroxydes l’hydrohalogénation sur un alcène se produit sous forme d’une réaction en chaîne rapide, et l’hydrogène se fixe sur le carbone de la double liaison le moins hydrogéné.

R CH CH 2 + HBr h  ou ROOR R CH 2 CH 2 Br Ex: CH 3 C CH 3 CH 2 +

H

Cl h  CH 3

H

C CH 3 CH 2 Cl

NB: on rencontre l’effet Karasch avec HBr et HCl mais jamais avec HF ou HI

5-3 Réactions d’oxydation

5-3-1 Oxydations ménagées

C C + KMnO 4 dilué à froid ou OsO 4 ou H 2 O 2 C C OH OH diol Avec l’oxygène de l’air en présence de Ag comme catalyseur, la réaction passe par un époxyde qui s’hydrate pour donner un diol C C + O 2 Ag C C H 2 O C C O époxyde OH OH diol

5-3-2 Oxydations brutales

Les oxydants concentrés et chauds oxydent les alcènes avec rupture totale de la double liaison et formation de cétones et d’acides

Schéma Actions des oxydants KMnO 4 , K 2 Cr 2 O 7 , … concentrés et chauds C EX: CH 3 C CH 3 CH C R 1 C R 2 CH 3 + Oxydants

C

D H KMnO 4

C

C R 3 D

R 1 R 2 C Cétone

C O +

O

+ H O C aldéhyde R 3 O s'oxyde en

OH O C Acide R 3

KMnO 4

C

D CH 3 C CH 3 O + HOOC C CH 3 ( via l’aldéhyde O=CH-CH 3 ) CH 3 C CH 3 CH 2 KMnO 4

C

D

CH 3 C CH 3 O

+ HOOCH

CO 2 + H 2 O

5-3-3 Oxydation par l’ozone (Ozonolyse) Ozonolyse (action de l’ozone O 3 )

R 1 C R 2 H C R 3 + O 3 R 1 C O R 2

Cétone

+ O C H R 3 + H 2 O 2

aldéhyde Ex:

CH 3 C CH 3 C

H

CH 3 O 3 CH 3 C CH 3 cétone O + O C

H

CH aldéhyde 3 + H 2 O 2