12.4.3 Quelques réactions des acides carboxyliques
et de leurs dérivés
Les acides carboxyliques ainsi que tous leurs dérivés peuvent réagir avec des nucléo philes
(en milieu neutre, acide ou basique) selon une réaction de substitution nucléophile
sur le groupement carbonyle. D’après la nature du nucléophile, le mécanisme peut
être irréversible en présence d’un nucléophile fort, ou réversible avec un nucléophile
faible (voir le mécanisme général dans la ?gure 12.46). De façon générale, les acides carboxyliques et les amides primaires et secondaires
1 ne peuvent réagir en milieu basique,
puisqu’une réaction acidobasique aurait lieu plutôt qu’une attaque nucléophile sur le
carbone électrophile.
Figure 12.46
Mécanisme général des
réactions de substitution
nucléophile sur les dérivés
d’acides carboxyliques –
a) En milieu neutre ou basique
(nucléophile fort) ; b) En milieu
acide (nucléophile faible)
Les substitutions nucléophiles permettent de transformer les acides carboxyliques
ou leurs dérivés en acides ou en ions carboxylate (par hydrolyse ou par saponi?cation),
en esters (par estéri?cation), en amides (par ammonolyse) ou même en alcools (par une
réaction de substitution nucléophile suivie d’une addition d’un réactif de Grignard).
Dans les sections suivantes, quelques réactions particulières concernant les esters
seront abordées.
12.4.3.1 Préparation des esters : estéri?cation de Fischer
L’estéri?cation de Fischer, dont le nom a été attribué en l’honneur du chimiste allemand Hermann Emil Fischer (1852-1919), correspond à la réaction d’un acide carboxylique et d’un alcool en présence d’un catalyseur acide anhydre. Il est commun
d’employer, en tant que catalyseur acide, l’acide sulfurique (H 2 SO 4 ), l’acide phosphorique (H 3 PO 4 ) ou le chlorure d’hydrogène (HCl (g)). Ce type de réaction est réversible
et mène à la formation d’un ester et d’une molécule d’eau (voir la ?gure 12.47).
Figure 12.47
Réaction globale de
l’estéri?cation de Fischer
1. Les amides sont toutefois des acides très faibles. Par conséquent, en solution aqueuse, ils sont considérés comme n’ayant pratiquement aucun caractère acide. Ainsi, l’hydrolyse des amides peut se
faire en milieu acide et en milieu basique. L’ion hydroxyde (OH
− ) joue alors le rôle de nucléophile
et attaque le carbone électrophile du groupement carbonyle.
Si le substrat est un halogénure d’acide ou un anhydride,
le groupe d’atomes (GP)
qui sera expulsé n’aura pas à
subir de protonation préliminaire (voir la ?gure 12.46),
car celui-ci constitue déjà un
bon groupe partant. Toutefois, dans le cas des esters, des
acides carboxyliques et des
amides, une protonation du
groupe d’atomes qui sera expulsé doit être préalablement
réalisée pour transformer le
mauvais groupe partant en
un bon groupe partant.
REMARQUE
572 Chapitre 12 Survol des principaux groupements fonctionnels utiles à la biochimie et à la biologie
et de leurs dérivés
Les acides carboxyliques ainsi que tous leurs dérivés peuvent réagir avec des nucléo philes
(en milieu neutre, acide ou basique) selon une réaction de substitution nucléophile
sur le groupement carbonyle. D’après la nature du nucléophile, le mécanisme peut
être irréversible en présence d’un nucléophile fort, ou réversible avec un nucléophile
faible (voir le mécanisme général dans la ?gure 12.46). De façon générale, les acides carboxyliques et les amides primaires et secondaires
1 ne peuvent réagir en milieu basique,
puisqu’une réaction acidobasique aurait lieu plutôt qu’une attaque nucléophile sur le
carbone électrophile.
Figure 12.46
Mécanisme général des
réactions de substitution
nucléophile sur les dérivés
d’acides carboxyliques –
a) En milieu neutre ou basique
(nucléophile fort) ; b) En milieu
acide (nucléophile faible)
Les substitutions nucléophiles permettent de transformer les acides carboxyliques
ou leurs dérivés en acides ou en ions carboxylate (par hydrolyse ou par saponi?cation),
en esters (par estéri?cation), en amides (par ammonolyse) ou même en alcools (par une
réaction de substitution nucléophile suivie d’une addition d’un réactif de Grignard).
Dans les sections suivantes, quelques réactions particulières concernant les esters
seront abordées.
12.4.3.1 Préparation des esters : estéri?cation de Fischer
L’estéri?cation de Fischer, dont le nom a été attribué en l’honneur du chimiste allemand Hermann Emil Fischer (1852-1919), correspond à la réaction d’un acide carboxylique et d’un alcool en présence d’un catalyseur acide anhydre. Il est commun
d’employer, en tant que catalyseur acide, l’acide sulfurique (H 2 SO 4 ), l’acide phosphorique (H 3 PO 4 ) ou le chlorure d’hydrogène (HCl (g)). Ce type de réaction est réversible
et mène à la formation d’un ester et d’une molécule d’eau (voir la ?gure 12.47).
Figure 12.47
Réaction globale de
l’estéri?cation de Fischer
1. Les amides sont toutefois des acides très faibles. Par conséquent, en solution aqueuse, ils sont considérés comme n’ayant pratiquement aucun caractère acide. Ainsi, l’hydrolyse des amides peut se
faire en milieu acide et en milieu basique. L’ion hydroxyde (OH
− ) joue alors le rôle de nucléophile
et attaque le carbone électrophile du groupement carbonyle.
Si le substrat est un halogénure d’acide ou un anhydride,
le groupe d’atomes (GP)
qui sera expulsé n’aura pas à
subir de protonation préliminaire (voir la ?gure 12.46),
car celui-ci constitue déjà un
bon groupe partant. Toutefois, dans le cas des esters, des
acides carboxyliques et des
amides, une protonation du
groupe d’atomes qui sera expulsé doit être préalablement
réalisée pour transformer le
mauvais groupe partant en
un bon groupe partant.
REMARQUE
572 Chapitre 12 Survol des principaux groupements fonctionnels utiles à la biochimie et à la biologie