1. Halogénures d'alkyle

Les halogénures d'alkyle sont des composés carbonés présentant une liaison simple C-X où X = Cl, Br, I, F
La plupart du temps l'électronégativité de X est supérieure à celle de C, ainsi :

• X attire les e^- vers lui, on oberve l'apparition d'une charge positive sur le C et donc une polarisation de C-X
• X possède un effet -I
• X est bon nucléofuge

1.1. Propriétés physiques

Ils sont insolubles dans l'eau mais solubles dans les alcanes.

Leur température d'ébullition augmente avec l'augmentation de la taille du substituant alkyle et/ou de la taille de l'halogène.

1.2. Propriétés chimiques

Leurs propriétés chimiques s'expliquent par la polarisation de la liaison C-X. Ils interviennent dans les réactions suivantes :

• Substitution nucléophile Sn1, Sn2
• Elimination E1, E2
• Préparation d'organométallique

2. Alcool

De représentation générale

C_nH_2n+1 – OH

on observe trois types d'alcools simples : primaire (un substituant en plus du OH), secondaire (2 substituants en plus du OH), tertiaire (3 substituants en plus du OH)

L'oxygène étant plus électronégatif que le carbone : δ⁺C-Oδ^- ( effet -I de l'oxygène )

2.1. Propriétés physiques

• Soluble dans l'eau,
• Températures d'ébullitions assez hautes, par rapport aux alcanes de poids moléculaires(=PM) voisins dues à la formation de liaisons hydrogènes soit avec l'eau soit entre les molécules d'alcools elles mêmes,
• Servent de solvants protiques (protiques == "proton" : solvants possédant un ou plusieurs hydrogènes acides)

2.2. Propriétés chimiques

2.2.1. Propriétés acido-basiques

• Ils ont un caractère acide par la polarisation δ^-O-Hδ⁺
• En tant qu'alcoolate ce sont des bases et nucléophiles
• Via une réaction d'élimination E1, en présence d'une catalyse, on peut former un alcène avec un alcool (le plus substitué sera préférentiellement formé)
• Les alcools peuvent être oxydés
  • alcools primaires en aldéhydes
  • alcools secondaires en cétones
  • Pas de réaction ou dégradation pour les alcools tertiaires

2.3 Les éthers

A partir des alcools on peut former des éthers par la réaction de williamson R-O-R'

• Ce sont de bons solvants aprotiques (accepteurs de liaisons hydrogène, mais l'absence d'hydrogène acide ne leur confère pas de caractère donneur)
• Peu solubles dans l'eau
• Température d'ébullition proche des alcanes de poids moléculaire voisin

3. Amines

Les amines peuvent elles aussi être classées :

• en primaire, secondaire, tertiaire. Dans ce cas là, la classification se fera suivant le nombre de substituants sur le N de l'amine (1 = primaire, 2 = secondaire, 3 = tertiaire).
• en alkylamine, arylamine suivant le type de substituant accroché au N
• en sel d'amonium si 4 substituant sont accrochés au N
• en amine hétérocyclique si le N fait partie d'un cycle

3.1. Propriétés des amines

• le N est hybridé sp³
• Elles sont polaires
• Elles sont solubles dans l'eau
• Primaire, secondaire peuvent former des liaisons hydrogènes
• Ce sont des bases
• Sont synthétisées via des réactions SN₂(cf. Mécanismes réactionnels) avec de l'ammoniac, ou des amides primaires, secondaires, tertiaires → donnant respectivement amines primaires, secondaires, tertiaires, sel d'ammonium.

4. Aldéhydes et cétones

4.1. Propriétés physico-chimiques

• O est plus électronégatif que C donc δ⁺C=Oδ^- donc augmentation de leur solubilité dans l'eau
• Ils sont sujets à la tautomérie, forme céto-énolique, à cause de la double liaison C=O, à l'effet de résonance
• interviennent dans deux grand types de réactions :
  • réaction d'addition
  • réaction faisant intervenir les H en α de la fonction carbonyle

5. Acides carboxyliques

Reconnaissable par leur groupement carboxylique/carboxyle, (ex. acide butyrique C₃H₇COOH responsable de l'odeur du beurre rance)

• Le carbone du COOH est a l'état sp² donc groupement COOH plan

5.1. Propriétés physiques

• Soluble dans l'eau
• Leurs températures d'ébullition sont supérieures à celle des alcanes de poids moléculaire proches car les acides carboxyliques sont souvent sous forme de dimères : ils forment entre eux des liaisons hydrogènes leur permettant de s'accrocher.

5.2. Propriétés chimiques

• Les acides carboxyliques sont acides. En présence d'une base, on obtient des carboxylates, composés très solubles dans l'eau car ioniques
• Sachant que l'on peut créer des acides carboxyliques avec des alcools primaires il faut savoir que les acides carboxyliques sont plus acides que les alcools :
  • car le carboxylate est plus stable que l'alcoolate, du à la localisation de la charge négative sur l'O pour l'alcoolate délocalisée sur les deux atomes d'O pour le carboxylate ↔ stabilisation plus forte,
  • le carboxylate est en plus grande quantité que l'acoolate

On remarquera que les amides, les esters etc. peuvent contenir des groupements carboxyles, ainsi on pourra établir un ordre de réactivité :
amides < ester < chlorure d'acyle etc.
ainsi par diverses réactions il sera possible, à partir d'un dérivé d'acide carboxylique, d'en créer un autre moins réactif (p.ex. transformation d'un chlorure d'acyl).

6. Ester

Les esters pourront par exemple être responsables de certaines odeurs ou encore être présents dans les graisses animales.

Ils sont préparés généralement à l'aide d'acide carboxylique via une réaction d'estérification en présence d'un alcool ou via une réaction SN₂.

6.1. Propriétés chimiques

6.1.1 L'hydrolyse des esters

L'hydrolyse des esters peut se faire en milieu acide ou basique : elle correspond à l'inverse de l'esterification, dans cette réaction un excès d'eau est nécessaire afin d'en déplacer l'équilibre vers la droite.

On retiendra l'exemple de la réaction de saponification qui est une hydrolyse en milieu basique d'ester présent dans des graisses pour obtenir du savon.

En présence d'ammoniac, d'amines primaires ou secondaires, et par réaction d'amidification on obtiendra respectivement des amides primaires, secondaires, tertiaires.

7. Amides

Les amides sont reconnaissables par le groupement CONHR, les amides pourront être classées :

• amide primaire 2 H sur le N de la fonction amide
• amide secondaire 1 H sur le N de la fonction amide + un radical
• amide tertiaire 0 H sur le N de la fonction amide mais deux radicaux

7.1. Propriétés chimiques

• On remarquera leur hydrolyse en acide carboxylique :
  • réaction appartenant au type des réactions S_N (substitutions nucléophiles)
  • elle se réalisera en milieu acide ou basique
  • réaction que l'on sera obligé de faire en chauffant le milieu réactionnel car c'est une réaction qui est lente et difficile

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