Leçons de niveau 15

Carbonyles/Le groupe carbonyle

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Le groupe carbonyle
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Chapitre no 2
Leçon : Carbonyles
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Carbonyles/Le groupe carbonyle
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Structure[modifier | modifier le wikicode]

Structure de Lewis (pour le méthanal) : Carbonyle 2.jpg

On a dC-H = 112 pm dC=O = 121 pm La liaison C=O est une liaison courte.

La liaison C=O est une liaison très forte, d'énergie 740 kJ.mol-1. De plus, on a : 2 DC-OH < DC=O (Le contraire de la liaison CC).

Cette liaison est forte mais reste néanmoins très réactive car elle est fortement polarisée : χO = 3,5 et χC = 2,5. Il y a un moment dipolaire permanent très fort qui se retrouve par mésomérie :
Carbonyle 3.jpg

Propriétés Physiques[modifier | modifier le wikicode]

En conditions normales de température et de pression, les carbonyles simples sont liquides (sauf méthanal qui est gazeux).

Les premiers carbonyles (chaînes courtes) sont miscibles avec l'eau car ils sont accepteurs de liaison hydrogène.

Les cétones (surtout acétone) sont des solvants polaires aprotiques très utilisés. Les cétones sont bien aprotiques, en effet, les carbonyles sont accepteurs de liaison H et non donneurs.

En spectroscopie infrarouge, les aldéhydes et les cétones sont facilement identifiables avec un pic fin et très intense :

  • à 1700 - 1720 cm-1 pour les cétones
  • à 1720 - 1740 cm-1 pour les aldéhydes

En spectroscopie RMN du proton, les aldéhydes sont également facilement identifiables. Le proton lié au carbone fonctionnel est très déblindé (δ = 9 à 10 ppm). Pour les cétones, les protons en α du carbone son légèrement déblindés (δ = +2 ppm comparé à un alcane). En spectroscopie RMN du carbone, les carbonyles apparaissent entre 180 et et 215 ppm.

Réactivité[modifier | modifier le wikicode]

Le carbone fonctionnel est un site électrophile (il est l’objet d'attaques nucléophiles). En théorie de Hückel, le carbone fonctionnel a le plus gros coefficient de la BV. La réactivité sur ce carbone est sensible à la gêne stérique.

L'oxygène est un site nucléophile (doublet non liant).

L'action d'un électrophile sur l'oxygène (par exemple H+) créée un déficit électronique sur l'oxygène. Par mésomérie, la charge du carbone est augmentée ce qui augmente sa réactivité. On dit que l'électrophilie est activée.

Carbonyle 4.jpg

De ce qui précède, on en conclut que les carbonyles sont l’objet d'additions nucléophiles (AN). Le nucléophile peut attaquer directement le carbone. Ou bien il peut y avoir au préalable une activation de l'électrophile par attaque d'un proton sur l'oxygène.