Alcool tertiaire: structure, propriétés, nomenclature, exemples

Un alcool tertiaire est un alcool dans lequel le groupe hydroxyle, OH, est lié à un carbone tertiaire. Sa formule reste le ROH, comme d’autres alcools; mais il est facile à reconnaître car l’OH est proche d’un X dans la structure moléculaire. En outre, sa chaîne carbonée est généralement plus courte et sa masse moléculaire supérieure.

Ensuite, un alcool tertiaire a tendance à être plus lourd, plus ramifié et également le moins réactif vis-à-vis de l'oxydation; c'est-à-dire qu'il ne peut pas être transformé en une cétone ou en un acide carboxylique tel qu'il se produit avec les alcools secondaires et primaires, respectivement.

La formule structurelle générale d'un alcool tertiaire est présentée dans l'image supérieure. Selon celle-ci, une nouvelle formule du type R ₃ COH pourrait être écrite, où R peut être un groupe alkyle ou aryle; un groupe méthyle, CH ₃, ou une chaîne carbonée courte ou longue.

Si les trois groupes R sont différents, le carbone central de l'alcool tertiaire sera chiral; c'est-à-dire que l'alcool manifestera une activité optique. De ce fait, les alcools tertiaires chiraux sont intéressants pour l'industrie pharmaceutique, car ces alcools sont synthétisés avec des structures plus complexes à partir de cétones à activité biologique.

Structure d'un alcool tertiaire

Considérez les structures des alcools tertiaires supérieurs pour apprendre à les reconnaître, quel que soit le composé. Le carbone lié à OH doit également être lié à trois autres atomes de carbone. Si on les observe en détail, les trois alcools s'y conforment.

Le premier alcool (à gauche) est constitué de trois groupes CH ₃ liés au carbone central, dont la formule serait (CH ₃ ) ₃ COH. Le groupe alkyle (CH ₃ ) ₃ C- est appelé tertbutyle, est présent dans de nombreux alcools tertiaires et est facilement reconnaissable à sa forme en T (le T rouge dans l'image).

Le deuxième alcool (à droite) a les groupes CH ₃, CH ₃ CH ₂ et CH ₂ CH ₂ CH ₃ liés au carbone central. Puisque les trois groupes sont différents, l’alcool est chiral et présente donc une activité optique. Ici, nous ne voyons pas un T, mais un X près de l'OH (rouge et bleu).

Et dans le troisième alcool (celui ci-dessous et sans couleurs), l'OH est lié à l'un des deux atomes de carbone qui joignent deux cyclopentanes. Cet alcool ne présente pas d'activité optique car deux des groupes liés au carbone central sont identiques. Comme le deuxième alcool, si vous regardez attentivement, vous trouverez également un X (plutôt un tétraèdre).

Impaction stérique

Les trois alcools supérieurs ont plus en commun qu’un X: le carbone central est stériquement encombré; c'est-à-dire qu'il y a beaucoup d'atomes l'entourant dans l'espace. Une conséquence immédiate de cela est que les nucléophiles, avides de charges positives, rencontrent des difficultés pour approcher ce carbone.

D'autre part, ayant trois atomes de carbone liés au carbone central, ils donnent une partie de la densité électronique qui soustrait l'atome électronégatif de l'oxygène, le stabilisant encore plus face à ces attaques nucléophiles. Cependant, l'alcool tertiaire peut subir une substitution par la formation d'un carbocation.

Propriétés

Physique

Les 3ème alcools ont généralement des structures très ramifiées. Une première conséquence en est que le groupe OH est empêché et que, par conséquent, son moment dipolaire exerce un effet mineur sur les molécules voisines.

Cela se traduit par des interactions moléculaires plus faibles par rapport aux alcools primaires et secondaires.

Par exemple, considérons les isomères structuraux du butanol:

CH ₃ CH ₂ CH ₂ OH ( n- butanol, Peb = 117 ° C)

(CH ₃ ) ₂ CH ₂ OH (alcool isobutylique, peb = 107 ° C)

CH ₃ CH ₂ CH (OH) CH ₃ (alcool secbutylique, peb = 98 ° C)

(CH ₃ ) ₃ COH (alcool tert-butylique, peb = 82ºC)

Remarquez comment les points d'ébullition diminuent à mesure que l'isomère devient plus ramifié.

Au début, il a été mentionné que l'on observait un X dans les structures du troisième alcool, ce qui en soi indique une ramification élevée. C'est pourquoi ces alcools ont tendance à avoir des points de fusion et / ou d'ébullition plus bas.

Il en va légèrement de même pour la miscibilité avec l’eau. Plus l'OH est moins miscible, plus l'alcool est contenu dans l'eau. Cependant, cette miscibilité diminue avec la longueur de la chaîne carbonée; ainsi, l'alcool terbutylique est plus soluble et miscible avec l'eau que le n- butanol.

L'acidité

Les alcools tertiaires ont tendance à être les moins acides de tous. Les raisons sont nombreuses et liées les unes aux autres. En bref, la charge négative de son alcoolate dérivé, RO-, ressentira une forte répulsion des trois groupes alkyles liés au carbone central, affaiblissant ainsi l’anion.

Plus l'anion est instable, plus l'acidité de l'alcool est faible.

Réactivité

Les 3ème alcools ne peuvent pas être oxydés en cétones (R ₂ C = O), en aldéhydes (RCHO) ou en acides carboxyliques (RCOOH). D'une part, il devrait perdre un ou deux atomes de carbone (sous forme de CO ₂ ) pour s'oxyder, ce qui diminue sa réactivité à l'oxydation; et de l'autre, il manque d'hydrogène qu'il peut perdre pour former un autre lien avec l'oxygène.

Cependant, ils peuvent subir une substitution et une élimination (formation d'une double liaison, d'un alcène ou d'une oléfine).

Nomenclature

La nomenclature de ces alcools n'est pas différente de celle des autres. Il existe des noms communs ou traditionnels et des noms systématiques régis par l'IUPAC.

Si la chaîne principale et ses branches sont constituées d’un groupe alkyle reconnu, son nom traditionnel est utilisé; lorsqu'il n'est pas possible de le faire, la nomenclature IUPAC est utilisée.

Par exemple, considérons l'alcool tertiaire suivant:

Commencez à énumérer les atomes de carbone de droite à gauche. En C-3, il y a deux groupes CH ₃ de substituants, et le nom de cet alcool est donc le 3, 3-diméthyl-1-butanol (la chaîne principale a quatre atomes de carbone).

En outre, toute la chaîne et ses branches sont constituées du groupe néohexyle; par conséquent, son nom traditionnel peut être alcool néohexylique ou néohexanol.