Acides carboxyliques et dérivés

Un acide carboxylique 羧酸 possède le groupe fonctionnel $\text{–COOH}$ (carboxyle). C'est un acide faible.

Préparation des acides carboxyliques

• oxydation 氧化 d'un alcool primaire 醇 ou d'un aldéhyde 醛 avec du $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ ou $\text{KMnO}_4$ acidifié, avec reflux 回流 (pour une oxydation complète).
• hydrolyse 水解 d'un nitrile 腈 avec un acide ou une base diluée, puis acidification.
• hydrolyse d'un ester 酯 avec un acide ou une base diluée et chaleur, puis acidification.

Réactions des acides carboxyliques

Ces réactions montrent toutes que les acides carboxyliques sont des acides :

• avec un métal réactif (réaction de redox 氧化还原) : donne un sel 盐 et de l'hydrogène.

• avec une base (neutralisation 中和) : donne un sel et de l'eau.

• avec un carbonate 碳酸盐 : donne un sel, de l'eau et du dioxyde de carbone. Les bulles de $\text{CO}_2$ sont un test pour un acide carboxylique.

Deux réactions changent le groupe fonctionnel :

• estérification 酯化 avec un alcool (catalyseur concentré $\text{H}_2\text{SO}_4$) donne un ester.
• réduction 还原 par $\text{LiAlH}_4$ donne un alcool primaire.

Un ester possède le groupe $\text{–COO–}$. Il sent souvent sucré ou fruité.

Préparation des esters

Un ester se forme lors d'une réaction de condensation 缩合 entre un alcool et un acide carboxylique, avec un concentré $\text{H}_2\text{SO}_4$ comme catalyseur. Une molécule d'eau est perdue, et la réaction est réversible:

Hydrolyse des esters

L'hydrolyse décompose l'ester. Les conditions déterminent les produits :

• acide dilué et chaleur : réversible. Restitue l'acide carboxylique et l'alcool.
• base diluée et chaleur : non réversible. Donne l'alcool et le sel de l'acide carboxylique (l'ion carboxylate).

Exemple résolu. Nommez l'ester formé à partir d'éthanol et d'acide propanoïque, et indiquez quelle partie provient de quoi. Dans le nom d'un ester, l'alcool fournit le premier mot (la partie alkyle) et l'acide fournit le second (la partie -oate). L'éthanol fournit $\text{C}_2\text{H}_5-$ et l'acide propanoïque fournit $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$, donc l'ester est le propanoate d'éthyle, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. Il est obtenu par reflux des deux composés avec un catalyseur concentré $\text{H}_2\text{SO}_4$, et la réaction est réversible, donc le rendement n'est jamais complet. Le piège consiste à le nommer à l'envers : le propanoate d'éthyle est un ester totalement différent (formé à partir de propan-1-ol et d'acide éthanoïque). Alcohol d'abord, acide ensuite.

• Les acides carboxyliques réagissent avec les carbonates pour donner des $\text{CO}_2$ (effervescence) — cela les distingue des phénols.
• Expliquez la force acide via l'ion carboxylate délocalisé ; les groupes électro-attracteurs (ex. Cl) augmentent la force.
• Estérification (avec concentré $\text{H}_2\text{SO}_4$) est réversible ; nommez les esters comme alkyle alcanoate.
• Connaître les produits de l'hydrolyse acide vs basique d'un ester (ils diffèrent).