Nommer une molécule sans ambiguïté, et retrouver sa formule à partir de son nom, est la compétence la plus sollicitée du module : elle intervient dans toutes les autres questions. Ce chapitre expose les règles de l'IUPAC (Union internationale de chimie pure et appliquée), des hydrocarbures aux composés polyfonctionnels, avec l'ordre de priorité des fonctions à connaître par cœur.
1. Les principes généraux de la nomenclature IUPAC
Un nom systématique se construit toujours de la même façon : préfixes (substituants, avec leurs indices de position) + racine (nombre de carbones de la chaîne principale) + suffixe (insaturation et fonction principale). Les racines sont : méth (1), éth (2), prop (3), but (4), pent (5), hex (6), hept (7), oct (8), non (9), déc (10). Les règles à appliquer dans l'ordre : choisir la chaîne principale (celle qui porte la fonction principale, puis la plus longue, puis la plus insaturée) ; la numéroter de façon à donner le plus petit indice à la fonction principale, puis aux insaturations, puis à l'ensemble des substituants (règle des plus bas indices) ; citer les substituants par ordre alphabétique, sans tenir compte des préfixes multiplicatifs di, tri, tétra ; séparer chiffres et lettres par un tiret, chiffres entre eux par une virgule.
Enchaînement de carbones qui sert de base au nom : il doit contenir la fonction principale et le maximum d'insaturations, et être le plus long possible. Tout ce qui n'en fait pas partie est un substituant, nommé en préfixe.
2. Alcanes, radicaux alkyles et cycloalcanes
Les alcanes CnH2n+2 sont des hydrocarbures saturés ; leur nom se termine en -ane. Un alcane ramifié se nomme comme un alcane linéaire portant des radicaux alkyles (terminaison -yle, dont on élide le e final devant le nom de la chaîne) : méthyl, éthyl, propyl. Certains radicaux ramifiés ont des noms usuels toujours admis : isopropyl (CH3)2CH–, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl (CH3)3C–. Exemple : CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH3 est le 2-méthylpentane. Les cycloalcanes CnH2n prennent le préfixe cyclo- (cyclohexane) ; lorsque le cycle porte une chaîne plus longue que lui, il devient substituant (cyclopropyl).
3. Alcènes, alcynes et arènes
La double liaison donne le suffixe -ène, la triple -yne, précédés de l'indice du premier carbone engagé : but-1-ène, but-2-yne. Une chaîne portant plusieurs insaturations les cumule (buta-1,3-diène ; but-1-én-3-yne, la double liaison recevant le plus petit indice à égalité). Les radicaux insaturés courants sont le vinyle CH2=CH– et l'allyle CH2=CH–CH2–. Les arènes dérivent du benzène C6H6 ; les noms usuels toluène (méthylbenzène), phénol (hydroxybenzène), aniline (aminobenzène) et acide benzoïque restent en usage. Un benzène disubstitué est décrit par les préfixes ortho (1,2), méta (1,3) et para (1,4). Le radical C6H5– s'appelle phényle, et C6H5–CH2– benzyle.
4. L'ordre de priorité des fonctions
Quand une molécule porte plusieurs groupes fonctionnels, un seul est la fonction principale et donne le suffixe ; les autres sont cités comme préfixes. L'ordre de priorité décroissant à mémoriser : acide carboxylique > anhydride d'acide > ester > halogénure d'acyle > amide > nitrile > aldéhyde > cétone > alcool > thiol > amine > éther > alcène > alcyne > dérivé halogéné. Les halogènes, les groupes nitro et alkoxy (éthers) ne sont jamais fonction principale : ils s'écrivent toujours en préfixe (chloro, bromo, nitro, méthoxy).
Atome ou groupe d'atomes (–OH, –CHO, –COOH, –NH2…) qui confère à une molécule des propriétés chimiques caractéristiques ; les composés possédant le même groupe fonctionnel forment une famille aux réactions communes.
5. Nommer une molécule polyfonctionnelle
La méthode en cinq étapes : (1) repérer la fonction la plus prioritaire, qui donne le suffixe ; (2) choisir la chaîne principale qui la contient ; (3) numéroter en donnant à cette fonction le plus petit indice possible — pour un acide, un aldéhyde ou un nitrile, le carbone fonctionnel est forcément le carbone 1, et l'indice n'est pas écrit ; (4) nommer les autres fonctions en préfixes : hydroxy (–OH), oxo (=O), amino (–NH2), formyl (–CHO), carboxy (–COOH), cyano (–CN) ; (5) classer les préfixes par ordre alphabétique. Exemple : CH3–CO–CH2–CH2–COOH est l'acide 4-oxopentanoïque ; HO–CH2–CH2–CHO est le 3-hydroxypropanal. Les esters se nomment à partir de l'acide : CH3–COO–C2H5 est l'éthanoate d'éthyle (acétate d'éthyle) ; les amines par la chaîne la plus longue, les substituants sur l'azote étant précédés de N- (N-méthylpropan-1-amine).
| Fonction | Formule | Suffixe | Préfixe |
|---|---|---|---|
| Acide carboxylique | R–COOH | acide …-oïque | carboxy- |
| Ester | R–COO–R' | …-oate de R'yle | alkoxycarbonyl- |
| Amide | R–CO–NH₂ | …-amide | carbamoyl- |
| Aldéhyde | R–CHO | …-al | formyl- / oxo- |
| Cétone | R–CO–R' | …-one | oxo- |
| Alcool | R–OH | …-ol | hydroxy- |
| Amine | R–NH₂ | …-amine | amino- |
Suffixes et préfixes des fonctions principales (par priorité décroissante)
- Nom = préfixes (substituants, ordre alphabétique) + racine (nombre de C) + suffixe (insaturation + fonction principale).
- Chaîne principale : porte la fonction principale, puis la plus longue, puis la plus insaturée ; numérotation aux plus bas indices.
- Suffixes : -ane, -ène, -yne ; -ol, -al, -one, -amine, -amide, acide -oïque, -oate de -yle.
- Priorité : acide > ester > amide > nitrile > aldéhyde > cétone > alcool > amine > alcène > alcyne > halogène.
- Halogènes, nitro et alkoxy sont toujours des préfixes ; di, tri, tétra ne comptent pas dans l'ordre alphabétique.
- Aldéhyde, acide, nitrile : le carbone fonctionnel est le C1 et son indice ne s'écrit pas.
Deux formats reviennent chaque session : « Nommer les composés suivants » (souvent cinq à six molécules dont deux polyfonctionnelles) et « Écrire la formule semi-développée de… ». Pièges classiques : oublier l'ordre alphabétique (éthyl avant méthyl), numéroter du mauvais côté, mettre l'alcool en suffixe alors que la molécule porte une cétone, et ignorer les indications Z/E ou R/S demandées avec le nom. Relis le nom en reconstruisant la molécule : c'est la meilleure vérification.