RAECTION D’OXYDATION ET REDUCTION DANS CHIME ORGANIQUE

Introduction

Les réactions d'oxydo-réduction sont d'une  importance capitale dans nombreuses réactions chimiques, puisqu'elles interviennent dans les combustions, certains dosages métallurgiques, la corrosion des métaux, l'électrochimie ou la respiration cellulaire. Ces réactions jouent en particulier un rôle fondamental en biologie, dans la transformation de l'oxygène au sein des corps vivants. Elles sont également massivement utilisées par l'industrie humaine.

Définition

Un oxydant est une espèce capable de fixer  un ou plusieurs électrons.

Un réducteur est une espèce capable de céder un ou plusieurs électrons.

Degré d’oxydation 

  Règles d'attribution du degré d'oxydation ou nombre d’oxydation d’un atome :

1.  Le degré d'oxydation de l’atome d’un élément est de(0).

Par exemple: Na (s), O2 (g), O3(g), Hg(l), S8 (s).

2. Le degré d'oxydation d’un ion monoatomique est égal à sa charge. Par exemple, le degré d'oxydation de l’ion Na+ est de (+1)

3.  L’oxygène a un degré d’oxydation de –2, sauf dans OF2 où il devient +2 en raison de la forte électronégativité du fluor, de –1 dans le peroxyde d’hydrogène H2O2, et zéro dans la molécule de dioxygène O2

4.  L’hydrogène a un degré d'oxydation de (+1) ou (-1)

 Exemple: NO d’hydrogène est (+1) Dans HCl, NH3, H2O, CH4, il est de (-1) dans LiAlH4.

5.  Les halogènes X ont toujours un degré d’oxydation de( –1)

6. Dans le cas d'un composé électriquement neutre, la somme des degrés d'oxydation de ses composants doit être de zéro.

Dans le cas d'un ion complexe, la somme de ces degrés d'oxydation doit être égale à la charge de l'ion.

Par exemple:

Pour H2O, NO (O) + 2·NO (H) = 0

Pour CO32-, NO(C) + 3·NO (O) = (-2) 

(NO: Nombre d’oxydation) 

Réaction redox

Définitions 

Une réaction redox (comme une réaction acide-base) se produit toujours entre deux couples redox.

La forme réduite du 1er (Red1) cède des électrons à la forme oxydée de l’autre couple 2éme (Ox 2). 

Étapes d’une méthode pour équilibrer les équations          d’oxydoréduction

Identifier les degrés d’oxydation pour chaque atome.

Représenté, puis écrire séparément les équations des demi-réactions (équations partielles) d'oxydation et de réduction.

   Pour chaque demi-réaction

a) équilibrer tous les éléments, sauf l'hydrogène et

L’oxygène

b) équilibrer l'oxygène à l’aide de H2O

c) équilibrer l'hydrogène à l’aide de H+

d) équilibrer les charges à l'aide d'électrons

Exemple :

MnO4 (aq) + Fe2+ (aq) →Fe3+ (aq) + Mn2+ (aq)

Le Nombre d’oxydation de carbone

   En se fondant sur cette méthode précédente (Règles d'attribution du degré d'oxydation ), nous avons pour nombre d'oxydation du carbone C.

  

Exemple:

- Nombre d’oxydation - 4 pour le méthane.

- Nombre d’oxydation - 3 pour l'éthane..

- Nombre d’oxydation + 3 pour les acides carboxyliques .

- Nombre d’oxydation + 4 pour le dioxyde de carbone

Degré d’oxydation de carbone

Oxydation de double liaison
Epoxydation : les doubles liaisons réagissent avec les peracides pour donner des époxydes

En présence d’un acide ou d’une base l’époxyde subit une ouverture pour conduire à un  1,2 diol

Oxydation par coupure de la chaîne carbonée 
Nous venons de voir qu’un alcène pouvait s’oxyder en diol, mais dans certaines conditions l’oxydation peut se poursuivre : formation de composés carbonylés associée à la rupture de la liaison sigma. On parle de coupure oxydante.
Par action du permanganate concentré, à chaud.
En présence d’oxydant fort (KMnO4 concentré et à chaud ou mélange solfochronomique : K2CrO7 + H2SO4) la double liaison est coupée en deux. Un atome d’oxygène se fixe sur chacun des carbones éthyléniques.

Oxydation Sans coupure de la chaîne carbonée
   Oxydation Sans coupure de la chaîne carbonée : dihydroxylation des alcènes Une réaction de dihydroxylation permet de mettre un groupement OH sur chaque carbone de la double liaison d’un alcène.
Les ions permanganate en solution aqueuse diluée, neutre ou basique, et à froid

Oxydation des alcènes par l’ozone

Oxydation des aldéhydes

Les aldéhydes s’oxydent en donnant un acide, sans modification de la chaine carbonée 

Oxydation des cétones

L’oxydation des cétones par le permanganate ou le bichromate qui nécessite des conditions vigoureuses (haute température et concentration élevée de l’acide o de la base) implique leurs formes énoliques .dans ces condition, il se forme un mélange de produits d’oxydation, ce qui limite considérablement l’intérêt de cette oxydation en synthèse. 

Oxydation des alcools

Oxydation de système Aromatique

Oxydent  tous les substituant carbonés en  du cycle en acide benzoïque. 

Oxydation des aldéhydes et des cétones

En présence d’un catalyseur (Ni, Pd, Pt), un aldéhyde ou une cétone peut fixer une molécule de H2 sur sa double liaison et donner un alcool

Aldéhyde fournit un alcool primaire et une cétone fournit un alcool secondaire.

Réduction de ‘’Clemmensen’’ et de ‘’Wolff-Kishner’’ 

Réduction des aldéhydes et des cétones selon la réaction de Clemmensen par l’amalgame de Zinc (ZnHg) en milieu acide chlorhydrique (HCl) à chaud

Réduction des aldéhydes et des cétones selon la réaction de Wolf-Kishner avec l'hydrazine en présence d'ions H+, la cétone est convertie en hydrazone, il se forme une imine.

Réduction des alcènes

Réduction de cycle aromatique

Alcène sans toucher à la fonction carbonyle d'un composé bifonctionnel  

Conclusion

Les réactions d'oxydo-réduction sont d'une importance capitale en chimie organique.

Les réaction d’oxydation et réduction dans chime organique  dépend les condition suivant :

     température et pression et catalyseur

Written by Unknown

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