Infra Rouge

Dans le cas des alcènes, composés présentant une double liaison >C=C< et des groupements alkyles (comportant des >\(\textrm{CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\), \(\textrm{-CH}_3\)), on observera

• les bandes d'absorption des vibrations dues aux >\(\textrm{CH-}\), \(\textrm{-CH}_2\textrm-\), \(\textrm{-CH}_3\),

• les bandes d'absorption dues aux vibrations du \(\textrm{=C-H}\) ou du \(\textrm{=CH}_2\) s'ils existent dans la molécule et

• la bande d'absorption due à l'élongation du >C=C<.

Nous avons déjà vu les bandes d'élongation \(\textrm{=C-H}\) et >C=C< dans la précédente partie. Nous allons les revoir rapidement ainsi que les effets des environnements sur leurs fréquences de vibration. Considérons tout d'abord la vibration d'élongation >C=C<. Cette dernière bande est absente dans un cas particulier.

Comme nous vous l'avons indiqué dans le précédent module, la fréquence de la vibration d'élongation >C=C< dépend de son environnement, c'est-à-dire des atomes ou groupes d'atomes branchés sur cette liaison.

La nature de la liaison ne changeant pas, sa masse réduite reste invariante et par suite il suffit de raisonner sur la constante de force de la liaison pour prévoir la variation de la fréquence de l'élongation >C=C<.

Sachez que si le caractère de la liaison diminue, alors la constante de force diminue et donc la fréquence de la vibration d'élongation diminue. Et réciproquement, si le caractère p augmente..., la fréquence augmente.

\(\mathrm{\bar \nu = \frac{1}{2.\pi.c}\sqrt{\frac{k}{\mu}}}\)

avec

k constante de force de la liaison

\(\mu\) masse réduite des deux atomes

c vitesse de la lumière

Ce nombre d'onde s'exprime en \(\mathrm{cm^{-1}}\).

Tous les effets d'environnement que nous allons revoir maintenant

peuvent être déduits de cette formule à partir d'une estimation

de la variation du caractère\( \pi\) de la liaison >C=C<

donc de la variation de la constante de force de la liaison.

Dans le cas de la >C=C<,

• seul présent, un effet inductif donneur d'électrons d'un groupement alkyle \(\textrm R\), \(\textrm{-CH}_3\), \(\textrm{-CH}_2\textrm{-CH}_3\), \(\textrm{-CH(CH}_3\textrm)_2\), \(\textrm{-C(CH}_3\textrm)_3\) ... diminue la fréquence de la vibration d'élongation du >C=C<

• seul présent, un effet inductif attracteur d'électrons d'un groupement alkyle substitué par un halogène \(\textrm{-CH}_2\textrm{-X}, \textrm{-CHX}_2\), \(\textrm{-CX}_3\) augmente la fréquence de la vibration d'élongation du >C=C<.

Attention, pour les alcènes, l'effet inductif attracteur d'électrons d'un groupement halogène \(\textrm{-F}\), \(\textrm{-Cl}\), \(\textrm{-Br}\), \(\textrm{-I}\) ou d'un alcoxyalcane \(\textrm{-O-CH}_3\), \(\textrm{-O-CH}_2\textrm{-CH}_3\), \(\textrm{-O-R}\) est en compétition avec l'effet contraire de conjugaison du doublet libre ! Il n'existe pas de conséquences systématiques. La seule chose que l'on puisse dire est que la substitution de la >C=C< par de tels groupes entraîne une augmentation de l'intensité de la bande d'élongation de la vibration d'élongation >C=C<.

Lorsque la double liaison porte directement un atome d'halogène, \textrm F, \textrm{Cl}, \textrm{Br} ou \textrm I, il y a concurrence entre :

• l'effet inductif attracteur d'électrons dû à l'électronégativité \(\textrm X\) ? \(\textrm F\): 3,98 \(\textrm{Cl}\): 3,16 \(\textrm{Br}\): 2,96 \(\textrm I\): 2,66 (\(\textrm X\) de l'échelle de Pauling) qui augmente la fréquence d'élongation >C=C<

• l'effet de conjugaison avec les doublets libres des halogènes qui diminue la fréquence d'élongation.

Voici ce que l'on constate :

• pour le fluor, l'effet inductif l'emporte => augmentation de la fréquence d'élongation >C=C<,

• pour \(\textrm{Cl}\), \(\textrm{Br}\), \(\textrm I\), l'effet de conjugaison l'emporte => diminution de la fréquence d'élongation >C=C<.