6.1 : Halogénures d'alkyle

Propriétés structurelles

Les halogénures d'alkyle sont des alcanes substitués par un halogène dans lesquels un ou plusieurs atomes d'hydrogène d'un alcane sont remplacés par un atome d'halogène tel que le fluor, le chlore, le brome ou l'iode. L'atome de carbone dans un halogénure d'alkyle est lié à l'atome d'halogène, qui est hybride sp³ et présente une forme tétraédrique.

Contrairement aux halogénures d'alkyle, les composés dans lesquels un atome d'halogène est lié à un atome de carbone hybride sp² d'une double liaison carbone-carbone (C=C) sont appelés halogénures de vinyle. Alors que les halogénures d'aryle sont des composés dans lesquels un atome d'halogène est lié à un atome de carbone hybride sp² d'un cycle aromatique.

De plus, en fonction du degré de substitution au niveau de l'atome de carbone contenant l'halogène, les halogénures d'alkyle sont classés en halogénures d'alkyle primaires, secondaires et tertiaires. Le carbone lié à un atome d’halogène est appelé carbone α. L’atome de carbone lié au carbone α est appelé carbone β. Les carbones adjacents sont ensuite désignés par des alphabets grecs (γ, δ, etc.).

Nomenclature

La dénomination des halogénures d'alkyle suit les règles générales de la chimie organique de l'IUPAC :

1. Identifiez la chaîne carbonée la plus longue et nommez-la.
2. Recherchez et nommez le(s) substituant(s).
3. Numérotez la chaîne carbonée la plus longue et désignez un numéro, ou localisant, pour chaque substituant.
4. Assemblez les substituants par ordre alphabétique.

Réactivité et applications

Les halogénures d'alkyle sont des composés polyvalents qui servent de solvants, de pesticides et d'intermédiaires dans la préparation de colorants, de médicaments et de polymères synthétiques. La réactivité chimique des halogénures d'alkyle diffère selon la classification structurelle. Les halogénures d'alkyle sont classés en halogénures d'alkyle primaires, secondaires et tertiaires en fonction du degré de substitution sur un halogène carboné.

De plus, l’électronégativité de l’atome d’halogène joue un rôle important dans la réactivité de l’halogénure d’alkyle. À l'exception de l'iode, les autres halogènes ont une électronégativité nettement supérieure à celle du carbone. En raison des différences d'électronégativité entre les atomes de carbone et d'halogène, la liaison covalente entre les atomes est polarisée ; ainsi, le carbone porte une charge partielle positive et l’atome d’halogène une charge partielle négative. Par conséquent, le carbone attaché à l’halogène est électrophile.

Dans un tableau périodique, en descendant dans la famille des halogènes, l'électronégativité diminue ; inversement, la taille des atomes d’halogène augmente. Ainsi, la longueur de la liaison carbone-halogène augmente tandis que La puissance et la polarité de la liaison diminuent du fluor à l'iode, ce qui facilite la rupture de la liaison.

Outre ces facteurs, la stabilité relative des bases conjuguées correspondantes, ou anions halogénures, influence également la nature chimique de l'halogénure d'alkyle. La stabilité des anions halogénures peut être mesurée par rapport aux acidités relatives des acides halohydriques. L'acide halohydrique le plus puissant, l'iodure d'hydrogène, a un pK_a de -11. Cela signifie qu’il se dissocie complètement de la base conjuguée la plus stable, l’ion iodure et d’un proton. Ainsi, l'iode est un excellent groupe partant. À l'exception de l'acide fluorhydrique avec un pK_a de 3,2, les autres acides halohydriques ont des valeurs de pK_a inférieures à 0, ce qui en fait des acides forts avec des bases conjuguées faibles et stabilisées, qui sont d'excellents groupes partants.