ALCÈNES ou OLÉFINES

Les alcènes, encore appelés carbures éthyléniques ou oléfines, sont des hydrocarbures de formule générale C_nH_2n. Ils appartiennent à la série aliphatique car ils ont un squelette carboné non cyclique. Ils comportent une insaturation, c'est-à-dire que deux atomes de carbone adjacents, dans l'hybridation sp², échangent entre eux deux liaisons et, en outre, ne sont reliés chacun qu'à deux autres atomes (tri-coordination des atomes de carbone sp²). On ne les trouve pas dans la nature. Le plus anciennement connu est l' éthylène C₂H₄, obtenu par chauffage à 160 ⁰C d'un mélange d'alcool éthylique et d'acide sulfurique concentré. L'éthylène a été caractérisé après qu'il eut été découvert dans le gaz des hauts fourneaux. Sa principale source est aujourd'hui le vapocraquage des pétroles où il est accompagné de ses premiers homologues : le propène ou propylène, les butènes -1 et -2 cis et trans, le méthyl-2 propène ou isobutène et le butadiène -1,3 dont il est séparé par distillation fractionnée.

L'éthylène, en Europe, remplace depuis trente-cinq ans l'acétylène comme matière première hydrocarbonée pour la chimie. Ses nombreuses réactions d'addition le placent au centre d'un ensemble de fabrications de gros tonnage d'intermédiaires fonctionnels : hydratation en éthanol, oxydation en époxyéthane (oxyde d'éthylène), source de glycol, d'éthanolamines, d'éthers et d'esters du glycol, oxydation en éthanal (acétaldéhyde), chloration et déshydrochloration en chlorure de vinyle, addition du benzène puis déshydrogénation en styrène, polymérisation en polyéthylènes. Le propylène et les butènes sont également transformés en produits intermédiaires fonctionnels. Leurs polymérisation et copolymérisation conduisent à des macromolécules douées de propriétés pratiques remarquables.

Formule générale, structure et isomérie

De formule générale C_nH_2n, l'alcène contient deux hydrogènes de moins que l'alcane de même chaîne. Cela résulte de la présence, dans son enchaînement carboné, de deux atomes de carbone adjacents, hybrides sp², tricoordinés et qui échangent entre eux deux liaisons. Aux isoméries de structure qu'ils ont en commun avec les alcanes, les alcènes présentent deux autres modes d'isomérie : l'isomérie de position caractérisée par la place de la double liaison dans la chaîne et une stéréo-isomérie géométrique résultant de la rigidité du squelette au niveau de cette double liaison, qui entraîne la possibilité d'existence de deux enchaînements appelés cis et trans ou mieux Z pour zusammen et E pour entgegen lorsque les deux atomes de carbone doublement liés portent des substituants différents.

La structure électronique de la double liaison de l'éthylène est décrite par deux orbitales moléculaires de symétries σ et π qui résultent du recouvrement longitudinal important des fonctions hybrides sp² et de celui, latéral, des orbitales 2p_z. Le plan nodal ou d'antisymétrie de la fonction contient les deux atomes de carbone et les quatre autres atomes auxquels ils sont liés.

Cette structure électronique impose la coplanéité des six noyaux atomiques et la rigidité du squelette des liaison σ qui les unissent car il y a parallélisme des axes de révolution des deux orbitales 2p_z dont le recouvrement maximal assure le partage du doublet π. Cet aspect géométrique se retrouve pour toutes les doubles liaisons homo- et hétéronucléaires et justifie l'existence d'une isomérie géométrique. Elle implique également une fragilité (polarisabilité) relative de la liaison π qui expliquera la réactivité particulière des alcènes dans les réactions d'addition ioniques et radicalaires. Elle est enfin à l'origine de l'importante anisotropie magnétique observée notamment en résonance magnétique nucléaire (R.M.N.)[...]