Ouvrir le menu principal

Nitrophénol

Composé aromatique en chimie organique

Les nitrophénols sont des composés aromatiques, constitués d'un cycle benzénique substitué par un groupe hydroxyle (phénol) ainsi que par un ou plusieurs groupes nitro, bien que le terme est le plus souvent utilisé pour les composés mono-nitratés.

Sommaire

MononitrophénolsModifier

Le mononitrophénol, ou plus simplement nitrophénol est donc un composé constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe hydroxyle et un groupe nitro, de formule HOC6H4NO2. Du fait des positions relatives des groupes hydroxyle et nitro, il existe sous la forme de trois isomères, l'orthonitriphénol, le métanitriphénol et le paranitrophénol.

PropriétésModifier

Nitrophénol
Nom 2-Nitrophénol 3-Nitrophénol 4-Nitrophénol
Autres noms o-Nitrophénol,
1-Hydroxy-2-nitrobenzène
m-Nitrophénol,
1-Hydroxy-3-nitrobenzène
p-Nitrophénol,
1-Hydroxy-4-nitrobenzène
Représentation      
Numéro CAS 88-75-5 554-84-7 100-02-7
PubChem 6947 11137 980
Formule brute C6H5NO3
Masse molaire 139,11 <abbr class=abbr title="gramme mole puissance −1">g mol−1
État solide
Apparence aiguilles ou prismes jaunâtres[1] cristaux incolores[2] aiguilles incolores[3]
Point de fusion 44 °C[1] 97 °C[2] 113 à 115 °C[3]
Point d'ébullition 214 °C[1] 194 °C (93 mbar)[2] > 260 °C (décomp.)[3]
pKa[4] 7,21 8,38 7,16
Solubilité dans l'eau 2,1 <abbr class=abbr title="gramme litre puissance −1">g l−1 (20 °C)[1] 13,5 <abbr class=abbr title="gramme litre puissance −1">g l−1 (25 °C)[2] 14,8 <abbr class=abbr title="gramme litre puissance −1">g l−1 (25 °C)[3]
SGH
-[1] [2] Attention[3]
Phrases H et P
H412,
H302, H319,
H301, H312, H332, H373,
P262, P273,
P280,
 
2-Nitrophénol avec une liaison hydrogène intramoléculaire entre les groupes hydroxyle et nitro.

Les trois isomères sont des solides cristallins jaune (isomère ortho) ou incolores (isomères méta et para), peu solubles dans l'eau mais solubles dans l'éthanol, l'éther et le chloroforme. Le 4-nitrophénol a une légère odeur phénolique.

Les trois isomères, en particulier les isomères ortho et para, sont légèrement plus acide que le phénol (pKA de 9,95). Cela est en partie dû à la stabilisation par mésomérie de l'ion phénolate formé (effet -M) possible pour les formes ortho et para, mais pas pour la forme méta.

Les trois composés présentent une différence marquée au niveau de leur point de fusion. Le 2-nitrophénol a le point de fusion le plus bas, du fait que la liaison hydrogène entre les groupes hydroxyle et nitro a tendance à être intramoléculaire, alors que pour les autres isomères elle est intermoléculaire (entre deux molécules adjacentes). De telles liaisons intermoléculaires doivent alors être brisées pour rendre le composé liquide, ce qui augmente l'énergie requise. Cet effet est maximal pour le 4-nitrophénol, du fait de la position symétrique des groupes hydroxyle et nitro.

Les trois composés sont peu solubles dans l'eau, comme la plupart des dérivés simples du benzène. Cette solubilité est encore plus réduite pour le 2-nitrophénol, une nouvelle fois du fait de la liaison hydrogène intramoléculaire qui occupe le groupe hydroxyle, polaire, qui aurait tendance à former des liaisons hydrogène avec l'eau et favoriser ainsi sa solubilité. Ce phénomène est absent pour les isomères 3 et 4, qui ont une solubilité dans l'eau plus importante.

SynthèseModifier

Le 2-nitrophénol et le 4-nitrophénol sont formés ensemble lors de la nitration du phénol par l'acide nitrique dilué. Cela s'explique par l'effet -I +M du groupe hydroxyle, orienteur otho-para.

 

Les deux composés peuvent être ensuite séparés par entraînement à la vapeur, où seul l'isomère ortho passe[5]. Il existe aussi de nouvelles méthodes de séparation exploitant le fait que seul l'orthonitrophénol est soluble dans le n-pentane[6].

Ces deux isomères peuvent ensuite être transformés en 2,4-dinitrophénol ou en acide picrique.

Le 3-nitrophénol est lui préparé en deux étapes, d'abord par halogénation du nitrobenzène (par exemple par Cl2/AlCl3), qui est elle orientée méta ; le composé ainsi obtenu subit ensuite une substitution nucléophile aromatique qui échange l'atome d'halogène par un groupe OH :

 

Une voie alternative pour cet isomère est la diazotation de la 3-nitroaniline ; le chauffage en présence d'eau du sel de diazonium permet d'obtenir le produit voulu.

 

Pour les trois isomères, il est également possible d'hydrogéner l'aminophénol correspondant, technique utilisée en production industrielle[7].

UtilisationModifier

Les nitrophénols sont utilisés comme intermédiaires dans l'industrie chimique, pharmaceutique et l'armement. Ils sont notamment utilisés dans la production de colorants, du cuir, de caoutchouc, de pesticides, de fongicides et de munitions.

DinitrophénolsModifier

Article détaillé : Dinitrophénol.

Le dinitrophénol est constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe hydroxyle et deux groupes nitro. Il existe sous la forme de six isomères dont le plus courant est le 2,4-dinitrophénol.

Dinitrophénols
Nom 2,3-Dinitrophénol 2,4-Dinitrophénol 2,5-Dinitrophénol 2,6-Dinitrophénol 3,4-Dinitrophénol 3,5-Dinitrophénol
Représentation            
Formule brute C6H4N2O5

TrinitrophénolsModifier

Article détaillé : Trinitrophénol.

Le trinitrophénol est constitué d'un cycle benzénique substitué par un groupe hydroxyle et trois groupes nitro. Il existe sous la forme de six isomères dont le plus courant est le 2,4,6-trinitrophénol, plus connu sous le nom d'acide picrique.

Trinitrophénols
Nom 2,3,4-Trinitrophénol 2,3,5-Trinitrophénol 2,3,6-Trinitrophénol 2,4,5-Trinitrophénol 2,4,6-Trinitrophénol
(Acide picrique)
3,4,5-Trinitrophénol
 
Représentation            
Formule brute C6H3N3O7

Tétra- et pentanitrophénolsModifier

Le 2,3,4,6-tétranitrophénol (C6H2N4O9) est si instable et explosif qu'il ne peut être transporté. Le pentanitrophénol (C6HN5O11) est un produit de l'hydrolyse de l'hexanitrobenzène.

Tétra- et pentanitrophénols
Nom 2,3,4,5-Tétranitrophénol 2,3,4,6-Tétranitrophénol 2,3,5,6-Tétranitrophénol Pentanitrophénol
Représentation        
Formule brute C6H2N4O9 C6HN5O11
Masse molaire 274,10 <abbr class=abbr title="gramme mole puissance −1">g mol−1 319,10 <abbr class=abbr title="gramme mole puissance −1">g mol−1
Numéro CAS 641-16-7
PubChem 21523193 61190

SécuritéModifier

Les nitrophénols sont toxiques.

Notes et référencesModifier

  1. a b c d et e Entrée « 2-Nitrophenol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 15 février 2017 (JavaScript nécessaire).
  2. a b c d et e Entrée « 3-Nitrophenol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 15 février 2017 (JavaScript nécessaire).
  3. a b c d et e Entrée « 4-Nitrophenol » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 15 février 2017 (JavaScript nécessaire).
  4. CRC Handbook of Tables for Organic Compound Identification, 3e éd., 1984 (ISBN 0-8493-0303-6).
  5. (de) Nitrierung von Phenol zu 2-Nitrophenol und 4-Nitrophenol
  6. A. Khazaei, M. A. Zolfigol, A. R. Moosavi-Zare, A. Zare, « An Efficient Method for the Nitration of Phenols with NaNO2 in the Presence of 3-Methyl-1-Sulfonic Acid Imidazolium Chloride », Transactions C: Chemistry and Chemical Engineering, vol. 17 (1),‎ , p. 31–36
  7. Gerald Booth, Nitro Compounds, Aromatic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2007, Wiley-VCH, Weinheim, DOI:10.1002/14356007.a17_411