1. Qu'est-ce qu'un alcool ?
Un alcool est un composé organique caractérisé par la présence du groupe hydroxyle fixé sur un atome de carbone tétragonal (non engagé dans une liaison multiple et non porté par un cycle aromatique). Un alcool saturé, acyclique et à chaîne carbonée simple a pour formule générale , avec , que l'on note aussi , où désigne le groupe alkyle. Le carbone qui porte le groupe est appelé carbone fonctionnel : sa nature détermine la classe de l'alcool et donc sa réactivité, en particulier vis-à-vis de l'oxydation.
2. Classification des alcools
On distingue trois classes selon le nombre d'atomes de carbone directement liés au carbone fonctionnel. Un alcool primaire a son carbone fonctionnel lié à un seul autre carbone (ou à aucun pour le méthanol) : . Un alcool secondaire a son carbone fonctionnel lié à deux autres carbones : . Un alcool tertiaire a son carbone fonctionnel lié à trois autres carbones : , sans aucun hydrogène sur ce carbone. Cette classification conditionne directement le comportement de l'alcool face à un oxydant.
3. L'oxydation ménagée : principe et réactifs
L'oxydation ménagée consiste à faire réagir un alcool, en milieu acide et à température modérée, avec un oxydant contrôlé, sans provoquer sa combustion complète. Les deux oxydants usuels sont la solution de dichromate de potassium acidifiée (, ) et la solution de permanganate de potassium acidifiée (, ). L'ion dichromate , orange, se réduit en ion chrome(III) , vert ; l'ion permanganate , violet, se réduit en ion manganèse(II) , incolore. Ce changement de couleur permet de suivre l'avancement de la réaction.
4. Oxydation ménagée d'un alcool primaire
Un alcool primaire est oxydé une première fois en aldéhyde . Si l'aldéhyde formé est retiré du milieu au fur et à mesure par distillation (son point d'ébullition étant inférieur à celui de l'alcool), on l'isole comme produit final. Si l'oxydant est en excès et le mélange chauffé à reflux, l'aldéhyde est à son tour oxydé en acide carboxylique : .
5. Oxydation ménagée d'un alcool secondaire
Un alcool secondaire subit une oxydation unique conduisant à une cétone . Le carbone du groupe carbonyle formé ne porte plus d'hydrogène : la cétone ne peut donc pas être oxydée davantage par les oxydants usuels, même en excès. La réaction s'arrête systématiquement à ce stade : .
6. Le cas de l'alcool tertiaire
Un alcool tertiaire ne possède aucun hydrogène sur son carbone fonctionnel. Or l'oxydation ménagée nécessite justement l'arrachement d'un tel hydrogène pour former la double liaison . Un alcool tertiaire est donc inerte vis-à-vis des oxydants ménagés usuels : aucune réaction n'est observée et la couleur de l'oxydant reste inchangée. Cette absence de réaction est un test qualitatif simple pour reconnaître un alcool tertiaire.
7. La déshydratation des alcools
La déshydratation d'un alcool élimine une molécule d'eau, par chauffage en présence d'un catalyseur acide (acide sulfurique concentré). La déshydratation intramoléculaire élimine le et un hydrogène porté par un carbone voisin de la même molécule, pour former un alcène. La déshydratation intermoléculaire fait réagir deux molécules d'alcool entre elles pour former un éther-oxyde et de l'eau. Le choix de la voie dépend des conditions expérimentales, notamment de la température.
8. Introduction à l'estérification
La réaction d'estérification est la réaction entre un alcool et un acide carboxylique , catalysée par quelques gouttes d'acide sulfurique concentré et un chauffage à reflux, qui conduit à un ester et de l'eau : . Cette réaction est lente, limitée (un état d'équilibre s'installe, avec coexistence des réactifs et des produits) et athermique. L'étude quantitative de cet équilibre sera approfondie dans un chapitre ultérieur consacré aux transformations chimiques limitées.