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Oxydor

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Oxydor duction en chimie organique Rappel De l exp rimentation la notion de couple redox On montre que le m tal zinc Zn r agit sur le sulfate de cuivreII ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Oxydor


1
Oxydoréduction en chimie organique
2
Rappel
  • De lexpérimentation à la notion de couple redox
  • On montre que le métal zinc Zn réagit sur le
    sulfate de cuivreII, Cu2 SO42- pour former du
    cuivre Cu et des ions Zn2
  • Zn(s) Cu 2 ? Cu(s) Zn 2

3
  • Zn est le réducteur (donneur délectrons) et Cu2
    est loxydant (capteur d e-) de la réaction.
  • Demi-équations associées
  • Zn Zn(s) ? Zn2 2e-
  • Cu2 Cu2 2e- ? Cu(s)
  • Dune façon générale, équation doxydoréduction
  • Ox1 Red 2 Red1 Ox2
  • Ox1 est plus fort que Ox2 si la réaction va
    spontanément dans le sens 1, c-à-d de gauche à
    droite.

4
Oxydoréduction en chimie organique
  • I. Définition
  • On peut attribuer à tout élément présent
    dans une molécule ou un ion un nombre doxydation
    (N.O.) caractéristique de son état doxydation.
  • si le N.O. de certains éléments varie au
    cours dune réaction, il sagit dune réaction
    doxydoréduction.
  • une augmentation en valeur algébrique du
    N.O. est une oxydation pour lélément concerné,
    et une diminution une réduction.

5
  • au cours dune réaction doxydoréduction la
    somme algébrique des N.O. de tous les éléments
    concernés restent constante (la variation totale
    des N.O. des éléments oxydés est égale en valeur
    absolue à la variation totale des N.O. des
    éléments réduits) .
  • II. Détermination du nombre doxydation dun
    élément
  • Composés covalents on attribue (fictivement) le
    doublet de chacune de ses liaisons à latome le
    plus électronégatif des 2.

6
Tableau des électronégativitéséchelle de Pauling
  • H B C N O F
  • 2,2 2,04 2,55 3,04 3,44 3,98
  • Si P S
    Cl
  • 1,90 2,19 2,58 3,16
  • Br I
  • 2,96 2,66

7
  • Mais les réactions organiques ne mettent
    généralement en cause quun atome, ou groupement
    datomes, groupement fonctionnel dans la
    molécule.
  • On ne cherche donc pas généralement à déterminer
    le N.O. de tous les atomes constitutifs des
    molécules, mais on ne sintéresse quà celui des
    atomes dont létat de liaison change dans la
    réaction considérée.
  • Exemples

8
  • N.O. du carbone dans le méthane CH4.
  • C étant plus électronégatif que H, on lui
    attribue fictivement les doublets des 4 liaisons
    C-H avec une couche externe de 8e- au lieu de 4
    dans latome neutre, il porterait une charge -4
    et son N.O. est donc IV.
  • N.O. des deux carbones dans léthylène
  • H2CCH2 les doublets des deux liaisons
  • C-C sont partagés entre les deux carbones (un
    e- à chaque carbone) puisquils ont, par
    définition, la même électronégativité, et ceux
    des liaisons C-H sont attribués à C.

9
  • Chaque C disposerait alors de 6 électrons
    externes, soit deux de plus que dans un atome
    neutre, sa charge serait -2 et son N.O. II . (
    la somme des N.O. dans la molécule est nulle
    puisque celui de chaque H est I ).
  • N.O. du carbone fonctionnel dans un aldéhyde
    R-CHO les 4 e- de la double liaison CO sont
    attribués à O, ceux de la liaison C-H à C et le
    doublet de la liaison R-C (en fait C-C) est
    partagé.

10
  • Avec trois e- externes, soit un de moins que dans
    latome neutre, le carbone porterait une charge
    1, et son N.O. est I .
  • II. Réactions doxydoréduction
  • Le réducteur est oxydé et loxydant est réduit.
    On parlera de loxydation des aldéhydes car les
    substrats  aldéhydes  nous intéressent. Le
    réactif, en face, subit lautre effet. (KMnO4 est
    réduit quand laldéhyde est oxydé).

11
  • Bien des réactions organiques, que lon ne
    songerait pas à classer  redox , comportent des
    variations du nombre doxydation. Exemples
  • - la chloration du méthane
  • CH4 Cl2 CH3Cl HCl
  • est une oxydation pour le carbone dont le N.O.
    passe de IV à II et une réduction pour les
    deux Cl (de 0 à I).

12
  • - Lhydrogénation dune double liaison CC, par
    exemple celle de léthylène
  • H2CCH2 H2 H3C-CH3
  • est une réduction pour les deux C, dont le N.O.
    diminue de 1 ( de -II à -III) et une oxydation
    pur les deux H dont le N.O. passe de 0 à I .
  • Mais lhydrogénation dun aldéhyde
    R-CHO en alcool primaire R-CH2OH est une
    réduction uniquement pour le carbone fonctionnel,
    dont le N.O. passe de I à I,

13
  • et loxygène, qui pourtant reçoit aussi un H, ne
    voit pas son N.O. changer, car il est toujours
    lélément le plus électronégatif dans la nouvelle
    liaison O-H, et il conserve tous ses e- .
  • Les N.O. ne sont pas toujours intéressants en
    chimie organique. Ils permettent cependant
    détablir une hiérarchie des fonctions fondée sur
    le degré doxydation du carbone fonctionnel,

14
  • et peut concourir à létablissent dune
    classification des réactions qui permettent de
    passer dune fonction à une autre.
  • En chimie organique les équations redox sont en
    général faciles à équilibrer, mais dans certains
    cas les demi-équations redox servent.
  • Exemple
  • Lhydroxylation dun alcène par le permanganate
    de potassium en milieu initialement neutre (il
    devient basique),

15
  • correspond au bilan (non équilibré) suivant
  • R-CHCH-R MnO4- R-CHOH-CHOH-R

  • MnO2
  • Les demi-équations redox sont
  • R-CHCH-R 2 H2O R-CHOH-CHOH-R

  • 2 H 2 e-
  • et MnO4- 4 H 3 e- MnO2 2 H2O

16
  • Doù léquation de réaction équilibrée
  • 3 R-CHCH-R 2 H2O 2 MnO4- 2 H
  • 3 R-CHOH-CHOH-R 2 MnO2 .
  • Et pour faire intervenir le milieu basique,
    neutraliser H par OH-
  • 3 R-CHCH-R 4 H2O 2 MnO4-
  • 3 R-CHOH-CHOH-R 2 MnO2 2 OH-.
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