Hydrocarbure aromatique - Définition
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Synthèse d'hydrocarbure aromatique
Une réaction formant un hydrocarbure aromatique à partir d'un composé cyclique saturé ou partiellement insaturé est simplement appelée « aromatisation ». Il existe de nombreuses méthodes de laboratoire pour la synthèse organique d'arènes à partir de précurseurs non-arènes. Beaucoup d'entre elles reposent sur les réactions de cycloaddition. On peut citer parmi celles-ci la trimérisation des alcynes, une cyclisation [2+2+2] de trois alcynes, la réaction de Wulff-Dötz, réaction entre un alcyne, le monoxyde de carbone et un complexe carbène-chrome. La réaction de Diels-Alder d'un alcyne avec la pyrone ou la cyclopentadiènone avec dégagement de dioxyde de carbone ou de monoxyde de carbone forme aussi un hydrocarbure aromatique. On peut aussi citer la cyclisation de Bergman, avec pour réactifs un ényne et un donneur d'hydrogène.
Un autre ensemble de méthodes repose sur l'aromatisation de cyclohexanes et d'autre cycles aliphatiques ; on utilise pour ça des réactifs et des catalyseurs utilisé en hydrogénation, comme le platine, le palladium et le nickel (hydrogénation inverse), les quinones et les éléments soufre et sélénium.
Hydrocarbures aromatiques polycycliques
Une importante famille des hydrocarbures aromatiques sont les hydrocarbures aromatiques polycliques (HAP). Ce sont des composés comportant plusieurs cycles benzéniques fusionnés.
| Composé chimique | Composé chimique | ||
|---|---|---|---|
| Anthracène |
| Benzo[a]pyrène |
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| Chrysène |
| Coronène |
|
| Corannulène |
| Tétracène |
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| Naphtalène | Pentacène |
| |
| Phénanthrène |
| Pyrène |
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| Triphénylène |
| Ovalène |
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On compte parmi les HAP les plus courants le naphtalène, constitué de deux cycles benzéniques fusionnés, l'anthracène qui en compte trois, alignés, le tétracène (quatre, alignés) et le pentacène (cinq, alignés). Le phénanthrène et le triphénylène sont des exemples d'HAP avec connexions non linéaires. Des HAP plus « exotiques » sont par exemples les hélicènes et le corannulène.
Ces composés sont particulièrement présents dans les dérivés lourds du pétrole et du charbon (goudron de houille). Ils font partie des polluants organiques persistants les plus répandus, restant dans l'environnement marin sur les plages très longtemps après une marée noire. Ils sont toxiques, et la plupart du temps cancérigènes.
Réactions avec les hydrocarbures aromatiques
Les hydrocarbures aromatiques réagissent par de nombreuses réactions organiques.
Substitutions aromatiques
La substitution aromatique est le remplacement d'une des substituants du noyau arénique, souvent un atome d'hydrogène, par un autre substituant. Les deux principaux types sont la substitution électrophile aromatique quand l'autre réactif est un électrophile, et la substitution nucléophile aromatique lorsqu'il est nucléophile. Dans la substitution nucléophile aromatique radicalaire, l'autre réactif est un radical. On peut citer comme exemple de substitution aromatique la nitration de l'acide salicylique :
Réactions de couplage
Dans les réactions de couplage, un métal catalyse le couplage entre deux radicaux formels. Les couplages communs avec les hydrocarbures aromatiques donnent
- une nouvelle liaison carbone-carbone, par exemple des alkylarènes, des vinyl arènes, des biraryls,
- une nouvelle liaison carbone-azote (aniline) or une nouvelle liaison carbone-oxygène (composé aryloxy).
On peut citer l'exemple de l'arylation du pentafluorobenzène par le parabromométhylbenzène:
Hydrogénation
L'hydrogénation des arènes crée des cycles saturés ou partiellement insaturés. Le napht-1-ol est complètement réduit en un mélange d'isomères de décalinol :
La résorcine, hydrogénée avec le nickel de Raney en présence d'hydroxyde de sodium aqueux, forme un énolate qui peut être alkylé par l'iodométhane en 2-méthyl-1,3-cyclohexandione :
Cycloadditions
Les réactions de cycloaddition sont peu communes sur les hydrocarbures aromatiques. On peut observer une réactivité thermique inhabituelle de type Diels-Alder dans la réaction de Wagner-Jauregg. D'autres cycloadditions photochimiques peuvent se produire via des excimères.
