Plusieurs composés dérivés de la phénolsulfonephtaléine et également employés à titre d’indicateurs colorés
permettent de mettre en relief l’effet de la nature des substituants liés aux cycles aromatiques sur la zone de virage
5
.
Les données illustrées dans le tableau ci-dessous
démontrent que la présence de substituants activants
(tels que les groupements méthyle et isopropyle) enrichit en électrons le cycle aromatique par effet inductif
répulsif. De ce fait, les doublets d’électrons libres de
l’oxygène du groupement hydroxyle effectuent plus
dif?cilement de la résonance. L’atome d’hydrogène du
groupement hydroxyle est moins acide, car la liaison
OOH est moins polarisée. Par conséquent, il est plus
dif?cile d’arracher le proton H
+ de la liaison OOH. Le
pK a de cet acide est plus élevé et la zone de virage est
ainsi déplacée vers des pH supérieurs.
Par opposition, la présence de substituants désactivants (tel le brome) appauvrit en électrons le cycle aromatique par effet inductif attractif. Le groupement hydroxyle
donne ainsi plus facilement ses doublets d’électrons libres
pour faire de la résonance. L’atome d’hydrogène du groupement hydroxyle est plus acide, puisque la liaison OOH
est plus polarisée. L’indicateur coloré possède un pK a plus
petit et donc sa zone de virage se situe à des valeurs de pH
inférieures.
Cette analyse révèle ainsi toute la beauté et la
simplicité des indicateurs colorés. La mesure du pH de
l’eau des piscines à l’aide du rouge de phénol ne semblera plus aussi mystérieuse qu’auparavant ! Bonne
baignade !
Indicateur coloré
OA
OB
OC
Zone de virage
Bleu de bromophénol
OH
OBr OBr
3,0 à 4,6
Vert de bromocrésol
OMe OBr OBr
3,8 à 5,4
Pourpre de bromocrésol
OH
OBr OMe
5,2 à 6,8
Rouge de phénol
OH
OH OH
6,4 à 8,0
Rouge de crésol
OH
OH OMe
7,2 à 8,8
Bleu de thymol
OMe OH OiPr
8,0 à 9,6
8.6 Groupes orienteurs en ortho et para,
et groupes orienteurs en méta
Au cours d’une réaction de substitution électrophile aromatique, la présence d’un
substituant déjà lié sur le cycle benzénique inuence la position du nouveau substituant ajouté. Un substituant est désigné orienteur (ou directeur) en ortho et para
sur un cycle benzénique s’il dirige un nouveau substituant en position ortho et
para par rapport à lui. Pour sa part, un substituant orienteur (ou directeur) en méta
sur un cycle benzénique contrôle l’ajout du nouveau substituant en position
méta par rapport à lui.
Le tableau 8.5 illustre les résultats obtenus au cours de la réaction de nitration sur
quatre composés benzéniques renfermant différents substituants. Certains substituants,
tels le OCH 3 du toluène et le OOH du phénol, sont dits « orienteurs en ortho et para »,
et d’autres, tels le ONO 2 du nitrobenzène et le OSO 3 H de l’acide benzènesulfonique,
sont dits « orienteurs en méta ».
Dans le cas des substituants orienteurs en ortho et para, il faut tout d’abord considérer un facteur statistique quant aux pourcentages obtenus pour les isomères ortho
360 Chapitre 8 Composés aromatiques
permettent de mettre en relief l’effet de la nature des substituants liés aux cycles aromatiques sur la zone de virage
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Les données illustrées dans le tableau ci-dessous
démontrent que la présence de substituants activants
(tels que les groupements méthyle et isopropyle) enrichit en électrons le cycle aromatique par effet inductif
répulsif. De ce fait, les doublets d’électrons libres de
l’oxygène du groupement hydroxyle effectuent plus
dif?cilement de la résonance. L’atome d’hydrogène du
groupement hydroxyle est moins acide, car la liaison
OOH est moins polarisée. Par conséquent, il est plus
dif?cile d’arracher le proton H
+ de la liaison OOH. Le
pK a de cet acide est plus élevé et la zone de virage est
ainsi déplacée vers des pH supérieurs.
Par opposition, la présence de substituants désactivants (tel le brome) appauvrit en électrons le cycle aromatique par effet inductif attractif. Le groupement hydroxyle
donne ainsi plus facilement ses doublets d’électrons libres
pour faire de la résonance. L’atome d’hydrogène du groupement hydroxyle est plus acide, puisque la liaison OOH
est plus polarisée. L’indicateur coloré possède un pK a plus
petit et donc sa zone de virage se situe à des valeurs de pH
inférieures.
Cette analyse révèle ainsi toute la beauté et la
simplicité des indicateurs colorés. La mesure du pH de
l’eau des piscines à l’aide du rouge de phénol ne semblera plus aussi mystérieuse qu’auparavant ! Bonne
baignade !
Indicateur coloré
OA
OB
OC
Zone de virage
Bleu de bromophénol
OH
OBr OBr
3,0 à 4,6
Vert de bromocrésol
OMe OBr OBr
3,8 à 5,4
Pourpre de bromocrésol
OH
OBr OMe
5,2 à 6,8
Rouge de phénol
OH
OH OH
6,4 à 8,0
Rouge de crésol
OH
OH OMe
7,2 à 8,8
Bleu de thymol
OMe OH OiPr
8,0 à 9,6
8.6 Groupes orienteurs en ortho et para,
et groupes orienteurs en méta
Au cours d’une réaction de substitution électrophile aromatique, la présence d’un
substituant déjà lié sur le cycle benzénique inuence la position du nouveau substituant ajouté. Un substituant est désigné orienteur (ou directeur) en ortho et para
sur un cycle benzénique s’il dirige un nouveau substituant en position ortho et
para par rapport à lui. Pour sa part, un substituant orienteur (ou directeur) en méta
sur un cycle benzénique contrôle l’ajout du nouveau substituant en position
méta par rapport à lui.
Le tableau 8.5 illustre les résultats obtenus au cours de la réaction de nitration sur
quatre composés benzéniques renfermant différents substituants. Certains substituants,
tels le OCH 3 du toluène et le OOH du phénol, sont dits « orienteurs en ortho et para »,
et d’autres, tels le ONO 2 du nitrobenzène et le OSO 3 H de l’acide benzènesulfonique,
sont dits « orienteurs en méta ».
Dans le cas des substituants orienteurs en ortho et para, il faut tout d’abord considérer un facteur statistique quant aux pourcentages obtenus pour les isomères ortho
360 Chapitre 8 Composés aromatiques