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en chimie organique, les réactions redox sont un peu différentes. Les électrons dans une réaction redox organique sont souvent transférés sous la forme d’un ion hydrure – un proton et deux électrons. Parce qu’ils se produisent en conjonction avec le transfert d’un proton, ceux-ci sont communément appelés réactions d’hydrogénation et de déshydrogénation: un hydrure plus un proton s’ajoute à une molécule d’hydrogène (H2)., Attention – Ne confondez pas les Termes hydrogénation et déshydrogénation avec hydratation et déshydratation – ces derniers se réfèrent au gain et à la perte d’une molécule d’eau (et ne sont pas des réactions redox), tandis que les premiers se réfèrent au gain et à la perte d’une molécule d’hydrogène.
quand un atome de carbone dans un composé organique perd une liaison à l’hydrogène et gagne une nouvelle liaison à un hétéroatome (ou à un autre carbone), nous disons que le composé a été déshydrogéné, ou oxydé., Un exemple biochimique très courant est l’oxydation d’un alcool en cétone ou aldéhyde:
Lorsqu’un atome de carbone perd une liaison à l’hydrogène et gagne une liaison à un hétéroatome (ou à un autre atome de carbone), il est considéré comme un processus oxydatif car l’hydrogène, de tous les éléments, est le moins électronégatif. Ainsi, dans le processus de déshydrogénation, l’atome de carbone subit une perte globale de densité électronique – et la perte d’électrons est l’oxydation.,
inversement, lorsqu’un atome de carbone dans un composé organique gagne une liaison à l’hydrogène et perd une liaison à un hétéroatome (ou à un autre atome de carbone), on dit que le composé a été hydrogéné, ou réduit. L’hydrogénation d’une cétone en un alcool, par exemple, est globalement l’inverse de la déshydrogénation alcoolique montrée ci-dessus. Illustré ci-dessous est une autre possibilité, l’hydrogénation (réduction) d’un alcène à un alcane.,
L’hydrogénation entraîne une densité électronique plus élevée sur un atome de carbone(s), et nous considérons donc que le processus est celui de la réduction de la molécule organique.
notez que ni l’hydrogénation ni la déshydrogénation n’impliquent le gain ou la perte d’un atome d’oxygène. Les réactions qui impliquent le gain ou la perte d’un ou plusieurs atomes d’oxygène sont généralement appelées réactions « oxygénase » et « réductase ».,
pour la plupart, quand on parle de réactions redox en chimie organique, nous avons affaire à un petit ensemble de transformations de groupes fonctionnels très reconnaissables. Il est donc très utile de se familiariser avec l’idée d ‘ « États d’oxydation » appliquée aux groupes fonctionnels organiques. En comparant le nombre relatif de liaisons aux atomes d’hydrogène, nous pouvons ordonner les groupes fonctionnels familiers en fonction de l’état d’oxydation. Nous allons prendre une série de composés de carbone unique comme exemple. Le méthane, avec quatre liaisons carbone-hydrogène, est fortement réduit., Ensuite, le méthanol (une liaison carbone-hydrogène de moins, une liaison carbone-oxygène de plus), suivi du formaldéhyde, du formiate et enfin du dioxyde de carbone à l’extrémité hautement oxydée du groupe.,
Ce schéma est valable pour les groupes fonctionnels pertinents sur les molécules organiques à deux atomes de carbone ou plus:
les alcanes sont fortement réduits, tandis que les alcools – ainsi que les alcènes, les éthers, les amines, les sulfures et les esters une étape sur l’échelle d’oxydation, suivie par les aldéhydes/cétones/imines et les époxydes, et enfin par les dérivés de l’acide carboxylique (le dioxyde de carbone, en haut de la liste d’oxydation, est spécifique à la série de carbone unique).,
notez que dans la série de composés à deux carbones ci-dessus, l’éthanol et l’éthène sont considérés comme étant dans le même état d’oxydation. Vous savez déjà que les alcools et les alcènes sont interconvertis par addition ou élimination d’eau (par exemple dans la section 10.4.). Lorsqu’un alcool est déshydraté pour former un alcène, l’un des deux carbones perd une liaison C-H et gagne une liaison C-C, et est donc oxydé. Cependant, l’autre carbone perd une liaison C-O et gagne une liaison C-C, et est donc considéré comme réduit., Dans l’ensemble, il n’y a donc aucun changement dans l’état d’oxydation des carbones considérés ensemble.
Vous devez apprendre à reconnaître quand une réaction implique un changement d’état d’oxydation des atomes de carbone organique réactif. En regardant la transformation suivante, par exemple, vous devriez être en mesure de reconnaître rapidement qu’il s’agit d’une oxydation: un groupe fonctionnel alcool est converti en cétone, ce qui est une étape sur l’échelle d’oxydation.,
de même, cette réaction suivante implique la transformation d’un dérivé d’acide carboxylique (un thioester) d’abord en aldéhyde, puis en alcool: il s’agit d’une double réduction, car le substrat perd deux liaisons en hétéroatomes et gagne deux liaisons en hydrogènes.,
Une réaction de transfert d’acyle (par exemple la conversion d’un phosphate d’acyle en amide) n’est pas considérée comme une réaction redox – l’état d’oxydation de la molécule organique ne change pas lorsque le substrat est converti en produit, car une liaison à un hétéroatome (oxygène) a simplement été échangée contre une liaison à un autre hétéroatome (azote).,
Il est important de pouvoir reconnaître quand une molécule organique est oxydée ou réduite, car cette information vous indique de rechercher la participation d’un agent redox correspondant qui est réduit ou oxydé – rappelez-vous, l’oxydation et la réduction se produisent toujours en tandem! Nous apprendrons bientôt en détail les agents redox biochimiques et de laboratoire les plus importants.
- la Chimie Organique Avec un produit Biologique de l’Accent par Tim Soderberg (Université du Minnesota, Morris)
