Alcools, éthers et amines

Les alcools, les éthers et les amines sont des groupes fonctionnels porteurs d'hétéroatomes dont les doublets non liants de l'oxygène et de l'azote en font des donneurs et des accepteurs de liaisons hydrogène, des acides ou des bases faibles, et des nucléophiles polyvalents.

Definition

Ce sujet concerne la chimie des composés organiques porteurs de groupes fonctionnels hydroxyle (alcools), pontés par l'oxygène (éthers) ou amino (amines), et leurs interconversions avec des fonctionnalités apparentées.

Scope

Ce sujet couvre la préparation et les réactions des alcools (oxydation, substitution, déshydratation, formation d'esters), la synthèse et le clivage des éthers, y compris les époxydes, ainsi que la basicité, la nucléophilie et la chimie d'acylation/alkylation des amines.

Core questions

• Comment le doublet non liant de l'hétéroatome régit-il l'acidité, la basicité et la nucléophilie de ces groupes ?
• Comment les alcools sont-ils convertis en d'autres groupes fonctionnels tels que les halogénures, les alcènes et les carbonyles ?
• Pourquoi les époxydes sont-ils tellement plus réactifs que les éthers ordinaires ?

Key theories

Liaison hydrogène et nucléophilie des hétéroatomes

Les doublets non liants sur l'oxygène et l'azote permettent la liaison hydrogène, déterminent le comportement acido-basique de ces groupes et en font des nucléophiles efficaces dans les réactions de substitution et d'acylation.

Réactivité d'ouverture de cycle des époxydes

La tension de cycle rend les époxydes beaucoup plus électrophiles que les éthers acycliques ; ils s'ouvrent régiosélectivement dans des conditions acides ou basiques avec une stéréochimie caractéristique.

Mechanisms

Les alcools réagissent au niveau de la liaison C–O (substitution, élimination) ou de l'oxygène (acylation, oxydation) ; leur faible capacité de groupe partant est souvent améliorée par protonation ou conversion en sulfonates. Les amines agissent comme des bases et des nucléophiles par l'intermédiaire du doublet non liant de l'azote. L'ouverture des époxydes se produit avec inversion au niveau du carbone attaqué, la régiochimie étant déterminée par les conditions acides ou basiques.

Clinical relevance

Les groupes hydroxyle et amino sont omniprésents dans les médicaments et les biomolécules, où ils régulent la solubilité dans l'eau, la liaison hydrogène aux cibles et la conjugaison métabolique. La basicité des amines est exploitée pour former des sels pharmaceutiquement utiles.

History

La synthèse d'éthers de Williamson au XIXe siècle et le développement de la chimie des amines et des alcools par des transformations classiques de groupes fonctionnels ont établi ces groupes comme des blocs de construction synthétiques centraux bien avant la compréhension mécanistique moderne.

Key figures

• Alexander Williamson
• Victor Grignard

Seminal works

• march2007

Frequently asked questions

Pourquoi les amines sont-elles basiques mais pas les amides ?

Dans une amine, le doublet non liant de l'azote est librement disponible pour accepter un proton, tandis que dans un amide, ce doublet non liant est délocalisé vers le carbonyle adjacent, le rendant beaucoup moins disponible et le composé essentiellement non basique.

Pourquoi les alcools sont-ils de mauvais groupes partants en substitution ?

L'ion hydroxyde est une base forte et donc un mauvais groupe partant ; les alcools sont généralement activés d'abord par protonation ou par conversion en tosylate ou en halogénure avant la substitution.