Voir la source de Alcool (chimie)

{{Autre4|la famille chimique des alcools|les autres significations du mot|Alcool}}
[[Fichier:Methanol-3D-balls.png|vignette|Le méthanol est le plus simple des alcools. On voit le groupe hydroxyle -OH à droite : O est en rouge et H en blanc.]]
En [[chimie organique]], un '''alcool''' est un [[composé organique]] dont l'un des atomes de [[carbone]] (celui-ci étant [[Géométrie moléculaire tétraédrique|tétraédrique]]) est lié à un [[Groupe fonctionnel|groupe]] [[hydroxyle]] (-OH)<ref>{{Lien web|langue=fr |url=https://fr.khanacademy.org/science/organic-chemistry/alcohols-ethers-epoxides-sulfides/alcohol-nomenclature-properties/v/alcohols|titre=Présentation des alcools|site=KhanAcademy.org |auteur=Sal Khan }}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage|doi=10.1002/9780470771259|titre=The Hydroxyl Group |année=1971 |éditeur=Saul Patai|isbn=978-0-470-77125-9|collection=PATAI'S Chemistry of Functional Groups }}</ref>{{,}}<ref>{{article|titre=alcohols|url=http://goldbook.iupac.org/A00204.html|journal=IUPAC Gold Book|date=2014 |doi=10.1351/goldbook.A00204 |consulté le=16 décembre 2013|accès doi=libre}}</ref>. Il existe de nombreux alcools différents, allant des plus simples comme l'[[éthanol]] et le [[méthanol]], aux plus complexes, comme le [[cholestérol]].{{Référence nécessaire|date=17 septembre 2023}} L'[[éthanol]] entrant dans la composition des [[boisson alcoolisée|boissons alcoolisées]] est un cas particulier d'alcool. Le [[méthanol]] et l'éthanol sont tous les deux toxiques et mortels à haute dose.

== Nomenclature ==

=== Alcool en fonction principale ===
Lorsque l'alcool est la fonction principale d'un composé, on remplace la voyelle terminale « e » de l'[[alcane]] correspondant par le suffixe -''ol''. Par exemple, l'alcool dérivé de l'[[éthane]] <chem>CH3-CH3</chem> est nommé [[éthanol]] <chem>CH3-CH2-OH</chem>.

On indique parfois le numéro de l'atome de carbone où le groupe hydroxyle est fixé. Par exemple, le butane devient butan-2-ol.
[[Fichier:Butane-2D-flat.png|néant|vignette|Butane.]]
La molécule de butanol est : [[Image:Butan-2-ol.GIF]], où on voit que le groupe hydroxyle -OH est accroché sur le deuxième atome de carbone.

Toutefois, lorsqu'elle n'est pas nécessaire à la description, cette dernière information soit omise, par exemple avec l'éthanol.


=== Alcool qui n'est pas fonction principale ===
Si l'alcool n'est pas la fonction principale du composé, il faut ajouter le préfixe ''hydroxy-'' précédé du numéro de l'atome de carbone où le groupe est fixé.

Pour la [[base conjuguée]] de l'alcool, l'ion [[alcoolate]] (voir paragraphe [[#Acidité|acidité]]), il suffit de remplacer la voyelle terminale « e » par le suffixe ''-olate'' (ne pas confondre avec le suffixe ''-oate'' caractéristique du carboxylate, base conjuguée de l'[[acide carboxylique]]).
* acide 3-hydroxy-propanoïque :
[[Image:Structural formula of 3-hydroxypropionic acid.svg]]


== Classification ==
De manière générique, un alcool contient donc la séquence
:R - OH
où R est un radical organique variable, souvent un [[alkyle]].

Selon la nature du carbone portant le groupement alcool, on distingue :
* les '''[[Alcool primaire|alcools primaires]]''', dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à au moins deux atomes d’[[hydrogène]] et '''un''' [[radical (chimie)|radical organique]] R : <br />[[Fichier:Alcool primaire.svg|130x130px]]
* les '''[[Alcool secondaire|alcools secondaires]]''', dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à un atome d’hydrogène et '''deux''' radicaux organiques R et R' : <br /> [[Fichier:Alcool secondaire.svg|125x125px]]
* les '''[[Alcool tertiaire|alcools tertiaires]]''', dont le carbone comportant le groupement hydroxyle est lié à '''trois''' radicaux organiques R, R′ et R″ : <br /> [[Fichier:Alcool tertiaire.svg|125x125px]]
* les '''[[Phénol (groupe)|phénols]]''', sont parfois considérés comme des alcools particuliers dont le groupement hydroxyle est lié à un carbone d’un [[Benzène|cycle benzénique]]. Leur réactivité étant tellement différente de celle des autres alcools (ici le carbone portant le groupement -OH n'est pas [[Tétraèdre|tétraédrique]]), les phénols sont généralement classés en dehors de la famille des alcools.
[[Image:Phenol.svg|Phenol.svg]]
* Il existe aussi un groupe considéré parfois comme un cas particulier d’alcools appelés '''[[énol]]s'''. Il s’agit d’une molécule dans laquelle le groupement hydroxyle est attaché sur un carbone d'une double liaison C=C (ici encore le carbone portant le groupement -OH n'est pas tétraédrique). Il s’agit en fait d'une forme [[tautomère]] d’un [[aldéhyde]] ou d’une [[cétone]]. La forme majoritaire est généralement l'aldéhyde ou la cétone, et non l'énol, sauf cas particuliers où la forme énol est stabilisé par [[mésomérie]] comme les phénols.

[[Image:Formule générale d'un énol.GIF]]

== Production et synthèse ==
Les alcools peuvent être [[Synthèse chimique|produits]] par [[fermentation alcoolique]], notamment le méthanol à partir du bois et l'éthanol à partir des fruits et des céréales. L'industrie n'y a recours que dans le cas de l'éthanol pour produire du combustible et des boissons. Dans les autres cas, les alcools sont synthétisés à partir des composés organiques tirés du [[gaz naturel]] ou du [[pétrole]] notamment par [[Réaction d'hydratation|hydratation]] des alcènes.

== Utilisation ==
Les alcools sont utilisés dans l'industrie chimique comme :
* [[solvant]]s : l'éthanol, peu toxique, est utilisé dans les [[parfum]]s et les [[médicament]]s ;
* [[combustible]]s : le méthanol et l'éthanol peuvent remplacer l'[[essence (hydrocarbure)|essence]] et le [[fioul]] car leur combustion ne produit pas de fumées toxiques ;
* [[Réactif (chimie)|réactifs]] : les [[polyuréthane]]s, les [[ester]]s ou les [[alcène]]s peuvent être synthétisés à partir des alcools ;
* [[antigel]]s : la basse température de solidification de certains alcools comme le [[méthanol]] et l'[[éthylène glycol]] en font de bons antigels.

== Propriétés physico-chimiques ==
=== Aspect ===
Les alcools de faible [[masse moléculaire]] se présentent à température ambiante comme des liquides incolores ; les alcools plus lourds comme des solides blanchâtres.

=== Polarité et présence de liaisons hydrogène ===
Le groupe hydroxyle rend généralement la molécule d'alcool [[polarité (chimie)|polaire]]. Cela est dû à sa géométrie (coudée, de type [[théorie VSEPR|AX<sub>2</sub>E<sub>2</sub>]]), et aux [[électronégativité]]s respectives du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène (χ(O) > χ(C) > χ(H)). Ces groupes peuvent former des [[liaison hydrogène|liaisons hydrogène]] entre eux ou avec d'autres composés (ce qui explique leur solubilité dans l'eau et dans les autres alcools).

=== Point d'ébullition ===
Le [[point d'ébullition]] est élevé chez les alcools :
* en raison du groupement hydroxyle qui permet les liaisons hydrogène ;
* en raison de la chaîne carbonée qui subit des [[force de van der Waals|forces de van der Waals]].

Aussi, le point d'ébullition des alcools est-il d'autant plus élevé que :
* le nombre de fonctions alcools est grand : un diol a une température d'ébullition supérieure à celle de l'alcool simple équivalent, qui lui-même a une température d'ébullition supérieure à l'hydrocarbure correspondant. Par exemple, parmi les alcools dérivés de l'isopropane, le [[glycérol]] (propane-1,2,3-triol) bout à {{tmp|290|°C}}, le [[propylène glycol]] (propane-1,2-diol) à {{tmp|187|°C}}, le [[propan-1-ol]] à {{tmp|97|°C}}, et le [[propane]] à {{tmp|-42.1|°C}} ;
* la chaîne carbonée est longue : parmi les alcools linéaires, le [[méthanol]] bout à {{tmp|65|°C}}, l'[[éthanol]] à {{tmp|78|°C}}, le [[propan-1-ol]] à {{tmp|97|°C}}, le [[butan-1-ol]] à {{tmp|118|°C}}, le [[pentan-1-ol]] à {{tmp|138|°C}} et l'[[hexan-1-ol]] à {{tmp|157|°C}} ;
* la chaîne carbonée est linéaire, par maximisation de la surface de la molécule susceptible de subir les [[Force de van der Waals|forces de van der Waals]]. Par exemple, parmi les pentanols, le 2,2-diméthylpropan-1-ol à {{tmp|102|°C}}, le 2-méthylbutan-1-ol à {{tmp|131|°C}} et le pentan-1-ol bout à {{tmp|138|°C}}.

=== Solubilité ===
La [[solution aqueuse|solubilité dans l'eau]] des alcools dépend des deux mêmes facteurs que précédemment, mais qui sont ici antagonistes :
* la chaîne carbonée, hydrophobe, tend à rendre la molécule non soluble ;
* le groupement hydroxyle, hydrophile (grâce à ses liaisons hydrogène) tend à rendre la molécule soluble.

Ainsi, les alcools sont d'autant plus solubles dans l'eau que :
* la chaîne carbonée est courte : le méthanol, l'éthanol et le propan-1-ol sont solubles en toutes proportions dans l'eau, le [[butan-1-ol]] a une solubilité de {{unité|77|g||L|-1}} à {{tmp|20|°C}}, le [[pentan-1-ol]] de {{unité|22|g||L|-1}}, l'[[hexan-1-ol]] de {{unité|5.9|g||L|-1}}, l'[[heptan-1-ol]] de {{unité|2|g||L|-1}} et les alcools plus lourds sont pratiquement insolubles ;
* le nombre de fonctions alcools est élevé. Par exemple, les butanediols sont solubles en toutes proportions tandis que le [[butan-1-ol]] a une solubilité de {{unité|77|g||L|-1}} ;
* la chaîne carbonée est ramifiée : parmi les pentanols, le 2,2-diméthyl-propan-1-ol a une solubilité de {{unité|102|g||L|-1}}, le 2-méthyl-butan-1-ol de {{unité|100|g||L|-1}} et le pentan-1-ol de {{unité|22|g||L|-1}}.

Les alcools de faible masse moléculaire sont généralement solubles dans les solvants organiques comme l'[[acétone]] ou l'[[éther-oxyde|éther]].

== Réactivité ==
=== Acidité ===
==== Due à la liaison O-H ====
La polarisation forte de la liaison O-H donne la possibilité d'une rupture ionique : les alcools constituent donc des [[acide]]s [[acide faible|faibles]], et même très faibles (pK<sub>a</sub> compris en général entre 16 et 18, 10 pour les phénols, dans l'eau) par libération d'un cation H{{exp|+}} du groupe hydroxyle. Ils sont donc bien plus faibles que l'eau (à l'exception du méthanol) et ne manifestent leur caractère acide que dans des solutions non aqueuses, en réagissant par exemple avec la [[base (chimie)|base]] {{formule chimique|Na||N||H|2}} dans une solution d'[[ammoniaque]]. On appelle la base conjuguée d'un alcool un '''[[alcoolate|ion alcoolate]]''' (ou '''alkoxyde''').

==== Due aux doublets libres de l'oxygène ====
L'un des doublets libres de l'oxygène est capable de capturer un proton : l'alcool est donc une [[Base (chimie)|base de Brönsted]], indifférente (pK<sub>A</sub>(ROH<sub>2</sub><sup>+</sup>/ROH) d'environ -2), son acide conjugué, l'ion alkyloxonium, étant un acide fort, ne pouvant être présent qu'en très petite quantité (sauf en présence d'une concentration importante en acide fort).

Grâce à la réactivité de ces doublets, l'alcool est aussi une [[base de Lewis]].

=== Nucléophilie ===
Les alcools sont de très bons [[nucléophile]]s, propriété toujours due à la réactivité des doublets libres de l'oxygène, réaction de surcroît rapide.

=== Nucléofugacité ===
[[Fichier:Oxonium-ion-2D.png|vignette|Un ion '''oxonium''' (forme protonée) où R représente une [[chaîne carbonée]].]]
* La liaison C-O étant polarisée, il y a possibilité de rupture ionique : R-OH → R{{exp|+}} + HO{{exp|−}}. Cette rupture reste pourtant très difficile, faisant du groupe [[hydroxyle]] un mauvais nucléofuge (groupe partant).
* Cependant, sous sa forme protonée, l'ion alkyl[[oxonium]], la rupture est beaucoup plus facile.

Cette propriété lui permet notamment, comme nous allons le voir par la suite, de participer à des réactions de substitutions nucléophiles et des réactions d'éliminations.

== Réactions ==
=== Réaction de substitution nucléophile ===
{{Article détaillé|Substitution nucléophile}}
Les alcools peuvent subir une [[substitution nucléophile]] dans laquelle le groupe hydroxyle est remplacé par un autre radical [[nucléophile]].

==== Transformation en éther-oxyde ====
[[Synthèse de Williamson]]

==== Passage de l'alcool aux halogénoalcanes ====
===== À partir d'un hydracide =====
; Réaction
L'alcool réagit avec un [[hydracide]] (chlorure, bromure, fluorure ou iodure d'hydrogène) pour former un [[halogénure d'alkyle|halogénoalcane]] :

:R-OH + H-X → R-X + {{formule chimique|H|2|O}}, X représentant l'[[halogène]] [[Chlore|Cl]], [[Brome|Br]], [[Iode|I]] ou [[Fluor|F]]

Il s'agit de la réaction inverse de la réaction d'hydrolyse des dérivés halogénés.

; Propriétés
* la réaction est lente et réversible ;
* elle est favorisée dans le sens direct si l'hydracide est concentré et en excès, dans l'autre sens en cas d'excès d'eau, et en milieu basique ;
* sa stéréochimie dépend du mécanisme réactionnel et donc de la classe de l'alcool ;
* elle est plus ou moins lente et plus ou moins limitée en fonction de :
** la classe de l'alcool : R<sup>I</sup>OH < R<sup>II</sup>OH < R<sup>III</sup>OH (« < » signifie « réagit moins vite et de façon plus limitée que »)
** la nature de l'hydracide : HF << HCl < HBr < HI (en pratique HF n'est pas utilisé, la réaction est beaucoup trop lente).

; Mécanismes
Selon la classe de l'alcool, des mécanismes limites sont envisageables :
* un alcool primaire (donc peu [[encombrement stérique|encombré stériquement]]) réagira selon un<!-- à reformuler ? --> mécanisme de type [[SN2|S<sub>N</sub>2]]. Toutes les propriétés sont donc celles d'une S<sub>N</sub>2 (inversion de configuration relative, [[énantièrospécificité]]…) ;
* un alcool tertiaire suit un mécanisme de type [[SN1|S<sub>N</sub>1]] : en effet, le [[carbocation]] tertiaire formé est relativement stable. Les propriétés sont donc celles d'une S<sub>N</sub>1 (non stéréosélectivité, [[Racémique|racémisation]] si le carbone porteur du groupe hydroxyle est asymétrique…) ;
* un alcool secondaire peut suivre un mécanisme de type S<sub>N</sub>1, voire un mécanisme intermédiaire entre S<sub>N</sub>1 et S<sub>N</sub>2.

; Remarques
* ces réactions passant par un intermédiaire carbocationique peuvent provoquer des réarrangements de la chaîne carbonée ;
* ces réactions peuvent être catalysées par un acide de Lewis comme le chlorure de zinc. Il se forme alors un [[adduit]], qui débouche sur la formation d'un carbocation ({{formule chimique|H||O||Zn||Cl|2}} est meilleur groupe partant que {{formule chimique|O||H|2}}), facilitant ainsi l'addition de l'halogène ;
* cette réaction peut être étendue à d'autres acides, tels l'acide phosphorique et l'acide sulfurique ;
* cette réaction est très peu utilisée en synthèse car elle est trop lente. On utilise plutôt du [[chlorure de tosyle]] pour former un [[tosylate]] qui est un très bon groupe partant.

===== À partir de dérivés d'acides inorganiques =====
Différents composés peuvent être employés pour permettre une halogénation des alcools.
* Pour la chloration, les réactifs les plus courants sont le phosgène ({{formule chimique|C||O||Cl|2}}), le [[chlorure de thionyle]] ({{formule chimique|S||O||Cl|2}}), l'oxychlorure de phosphore ({{formule chimique|P||O||Cl|3}}), et les chlorures de phosphore ({{formule chimique|P||Cl|3}}) et ({{formule chimique|P||Cl|5}}).
* Pour une bromation, ({{formule chimique|P||Br|3}}) et le couple {{formule chimique|C||Br|4}} / triphénylephosphine.
* Les iodures sont généralement synthétisés par déplacement d'un chlorure par {{formule chimique|Na||I}} dans l'acétone ({{formule chimique|Na||I}} y est soluble, au contraire de {{formule chimique|Na||Cl}}, dont la précipitation est la force motrice de la réaction).

=== Réaction d'élimination (déshydratation) ===
{{Article détaillé|Réaction d'élimination}}

Les alcools peuvent subir une [[réaction d'élimination]] d'eau ([[réaction de déshydratation]]) à haute température en milieu acide et produire des alcènes :

:{{formule chimique|C||H|3-|C||H|2-|O||H}} → {{formule chimique|C||H|2|{{=}}C||H|2}} + {{formule chimique|H|2|O}}.

Cette réaction peut être inversée pour synthétiser des alcools à partir d'alcènes et d'eau ([[réaction d'hydratation]] des alcènes), mais reste peu fiable car elle produit des mélanges d'alcools.

=== Estérification ===
{{Article détaillé|Estérification}}
En réagissant avec un [[acide carboxylique]], l'alcool forme un [[ester]].

[[Image:Acide alcohol reaction.svg|500px]]

=== Oxydation ===
Les alcools peuvent être oxydés en aldéhydes, cétones ou acides carboxyliques.

{{Article détaillé|Oxydation d'un alcool}}

=== Réduction ===
Les alcools peuvent être réduits en alcanes à l'aide de [[tributylétain]] par une substitution radicalaire appelée réaction de Barton-McCombie.

== Exemples ==
* Les mono-alcools :
** le [[méthanol]], {{formule chimique|C||H|3|(O||H)}}, dérivé du [[méthane]] ;
** l'[[éthanol]], {{formule chimique|C||H|3|-C||H|2|(O||H)}}, dérivé de l'[[éthane]] ;
** les deux isomères du {{page h'|propanol}}, {{formule chimique|C|3|H|8|O}}, dérivé du [[propane]] ;
** les quatre isomères du [[butanol]], {{formule chimique|C|4|H|10|O}}, dérivé du [[butane]] ;
** les huit isomères du [[pentanol]], {{formule chimique|C|5|H|12|O}}, dérivé du [[pentane]] ;
** les dix-sept isomères de l'[[hexanol]], {{formule chimique|C|6|H|14|O}}, dérivé de l'{{page h'|hexane}} ;
** les isomères de l'[[heptanol]] comme l'[[heptan-1-ol]], {{formule chimique|C|7|H|16|O}}, dérivé de l'[[heptane]] ;
** les [[alcool gras|alcools gras]] ayant au moins 8 atomes de carbone ;
* les [[diol]]s :
** l'[[éthylène glycol]] (ou éthan-1,2-diol), {{formule chimique|C||H|2|(O||H||)-C||H|2|(O||H)}} ;
* les [[polyalcool]]s :
** le [[glycérol]] (ou propan-1,2,3-triol), {{formule chimique|C||H|2|(O||H||)-C||H||(O||H||)-C||H|2|(O||H)}} ;
* les [[aminoalcool]]s : composés organiques qui contiennent à la fois un groupe fonctionnel [[Amine (chimie)|amine]] et un groupe fonctionnel alcool ;
* les [[aldol]]s : composés organiques qui contiennent un groupe [[aldéhyde]] et un groupe alcool ;
* les [[cétol]]s et les [[acyloïne]]s : composés organiques qui contiennent un groupe [[cétone]] et un groupe alcool.

== Toxicité ==
L'éthanol est une substance [[psychotrope]] toxique voire mortelle en grande quantité, même en quantité modérée en cas de consommation régulière (voir [[alcoolisme]]).

Les autres alcools sont généralement beaucoup plus toxiques car :
* leur élimination est plus longue ;
* leur élimination conduit à des dégâts [[rein|rénaux]] ;
* leur élimination produit des substances toxiques (par exemple, le [[foie]] dégrade le [[méthanol]] en [[formaldéhyde]] qui provoque la cécité ou la mort).

Leur ingestion est considérée comme une urgence médicale.

== Références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets
  | wikiversity = Alcool
}}

=== Articles connexes ===
* {{page h|Alcool}} et [[corps humain]]
** [[Boisson alcoolisée]]
** [[Alcoolisme]]
* [[Chimie organique]]
** [[Alcane]] • [[Alcène]] • [[Ester]]
** [[Groupement hydroxyle]] • [[Nucléophile]] • [[Acide]]
** [[Oxydation d'un alcool]]
* [[Test de Lucas (chimie)|Test de Lucas]]
* [[Thiol]]
* [[Sélénol]]

=== Liens externes ===
* {{Autorité}}
* {{Dictionnaires}}
* {{Bases}}

{{Portail|chimie}}

[[Catégorie:Alcool|*]]