1. Molécule organique et groupe caractéristique
Une molécule organique est constituée d'un squelette carboné (une chaîne d'atomes de carbone liés entre eux et à des atomes d'hydrogène) sur lequel peut se greffer un ou plusieurs groupes caractéristiques, appelés aussi groupes fonctionnels. Un groupe caractéristique est un enchaînement particulier d'atomes, différent d'un simple assemblage de carbone et d'hydrogène, qui confère à la molécule des propriétés chimiques et physiques spécifiques (réactivité, solubilité, acidité...). On note souvent la partie carbonée de la molécule et le groupe caractéristique, la formule générale s'écrivant alors .
2. Le groupe hydroxyle et la famille des alcools
Le groupe hydroxyle, noté , est constitué d'un atome d'oxygène lié à un atome d'hydrogène, l'oxygène étant lui-même lié à un atome de carbone tétragonal (portant quatre liaisons simples). Les composés qui possèdent ce groupe fixé sur un carbone saturé appartiennent à la famille des alcools, de formule générale . Exemple : l'éthanol , utilisé comme solvant et désinfectant. Le suffixe caractéristique des alcools en nomenclature est -ol.
3. Classification des alcools
On distingue trois classes d'alcools selon le nombre d'atomes de carbone directement liés au carbone qui porte le groupe : un alcool primaire (le carbone fonctionnel est lié à un seul autre atome de carbone), un alcool secondaire (lié à deux autres carbones) et un alcool tertiaire (lié à trois autres carbones). Cette classification est essentielle car elle détermine la réactivité de l'alcool lors des réactions d'oxydation ménagée, étudiées dans un autre chapitre.
4. Le groupe carbonyle : aldéhydes et cétones
Le groupe carbonyle, noté , correspond à une double liaison entre un atome de carbone et un atome d'oxygène. Sa position sur la chaîne carbonée détermine deux familles distinctes. Si le groupe carbonyle se trouve à l'extrémité de la chaîne (le carbone fonctionnel porte alors un atome d'hydrogène), la molécule appartient à la famille des aldéhydes, de groupe caractéristique et de formule générale ; exemple : l'éthanal . Si le groupe carbonyle se trouve à l'intérieur de la chaîne (le carbone fonctionnel est lié à deux autres atomes de carbone), la molécule appartient à la famille des cétones, de formule générale ; exemple : la propanone . Le suffixe des aldéhydes est -al, celui des cétones est -one.
5. Le groupe carboxyle et les acides carboxyliques
Le groupe carboxyle, noté , associe sur un même atome de carbone un groupe carbonyle et un groupe hydroxyle ; ce n'est pas la simple juxtaposition de deux groupes indépendants mais un groupe caractéristique unique, aux propriétés propres, notamment le caractère acide. Les composés portant ce groupe forment la famille des acides carboxyliques, de formule générale . Exemple : l'acide éthanoïque (acide acétique du vinaigre). Le nom se construit avec le préfixe acide et le suffixe -oïque.
6. Le groupe amine et la famille des amines
Le groupe amine dérive de l'ammoniac par remplacement d'un ou plusieurs atomes d'hydrogène par un groupe carboné. Le groupe caractéristique d'une amine primaire est noté . Les amines constituent une famille de composés azotés de formule générale pour une amine primaire. Exemple : la méthanamine . On retrouve des groupes amine dans de nombreuses molécules biologiques, notamment les acides aminés qui constituent les protéines.
7. Classification des amines
Comme les alcools, les amines se classent selon le nombre de groupes carbonés fixés sur l'atome d'azote : une amine primaire , une amine secondaire et une amine tertiaire . L'azote conserve toujours un doublet non liant, ce qui explique le caractère basique des amines.
8. Nomenclature de base des composés mono-fonctionnels
Pour nommer un composé possédant un seul groupe caractéristique, on procède en trois étapes : on repère la chaîne carbonée la plus longue contenant le groupe caractéristique (chaîne principale), on numérote les atomes de carbone de manière à donner l'indice le plus petit possible au carbone fonctionnel, puis on associe au nom de l'alcane correspondant le suffixe de la famille (-ol, -al, -one, acide -oïque, -amine), précédé si besoin de l'indice de position. Par exemple, se nomme propan-1-ol, tandis que se nomme propan-2-ol.