Qu’est-ce que l’azobenzène ?
L’azobenzène est un composé organique constitué de deux cycles benzéniques reliés par un groupe azoïque, c’est-à-dire une double liaison azote-azote.
Dans la nomenclature IUPAC, il est représenté par le diphényldiazène. Son numéro CAS est 103-33-3 et son poids moléculaire est 182,22 g/mol.
L’azobenzène a un point de fusion de 68°C et un point d’ébullition de 293°C. Il est solide à température ambiante. Il est insoluble dans l’eau et soluble dans les solvants organiques tels que l’éther, le benzène et l’alcool.
Un groupe de composés azoïques aromatiques comportant divers groupes fonctionnels sur l’anneau benzénique, y compris la structure azobenzène, peut également être désigné collectivement sous le nom d’azobenzène.
Utilisations de l’azobenzène
L’azobenzène a été largement utilisé comme colorant, pigment ou teinture, y compris ses dérivés, en raison de sa propriété d’absorption de la lumière visible. En raison de sa structure en forme de bâtonnet, il est également utilisé comme groupe mésogène dans les cristaux liquides.
L’azobenzène et ses dérivés sont également des molécules qui subissent une isomérisation cis-trans sous l’effet de l’irradiation lumineuse. Les composés de ce type, dans lesquels l’irradiation lumineuse modifie la structure moléculaire sans changer le poids moléculaire, sont connus sous le nom de “composés photochromiques”. En tant que matériaux fonctionnels réagissant à la lumière, ils devraient trouver des applications dans divers domaines tels que les matériaux d’atténuation de la lumière, les matériaux d’enregistrement optique, les commutateurs optiques et les encres fonctionnelles.
Principe de l’azobenzène
Les principes de l’azobenzène sont expliqués en termes de propriétés et de réactions chimiques.
1. Propriétés de l’azobenzène
L’azobenzène et ses dérivés se caractérisent par une forte absorption de la lumière dans la région UV-visible et peuvent être utilisés comme colorants. L’azobenzène non substitué présente une faible absorption n-π* dans la région visible et une forte absorption π-π* dans la région UV, la forme trans étant jaune et la forme cis orange.
L’azobenzène possède des isomères de conformation cis et trans, mais la forme cis est généralement plus instable que la forme trans. L’une des raisons est que la forme cis a une structure déformée en raison de la répulsion stérique entre les deux anneaux benzéniques, ce qui réduit la stabilisation par conjugaison.
Cependant, le rapport entre ces deux isomères peut être contrôlé par irradiation lumineuse ou par chauffage. Il s’agit de la photoisomérisation et de l’isomérisation thermique de l’azobenzène. L’irradiation de l’azobenzène trans par une lumière visible d’une longueur d’onde de 300 à 400 nm le fait passer à la forme cis, tandis que l’irradiation de la forme cis par une lumière supérieure à 400 nm le fait revenir à la forme trans.
Le corps cis peut également être converti en corps trans par chauffage (molécules photochromiques de type T). Le corps trans est plus stable que le corps cis d’environ 50 kJ/mol, et la barrière énergétique dans les réactions de photoisomérisation est d’environ 200 kJ/mol.
2. Réactions chimiques de l’azobenzène
L’azobenzène peut être synthétisé par la réaction du nitrobenzène avec le chlorure d’étain (II) et l’hydroxyde de sodium ou avec l’amalgame de sodium. L’oxydation donne de l’azoxybenzène et l’hydrogénation produit de la 1,2-diphénylhydrazine.
Ils sont également connus comme ligands métalliques, et un complexe métallique typique est celui du nickel, Ni(Ph2N2)(PPh3)2.
Types d’azobenzène
Les types d’azobenzène couramment disponibles comprennent des échantillons standard pour la détermination du point de fusion ainsi que des produits réactifs courants. Les produits commerciaux sont disponibles en volumes de 500 mg, 1 g, 25 g, 100 g et 500 g.
L’azobenzène et ses dérivés sont également largement utilisés comme colorants. Le rouge de méthyle, l’orange de méthyle et d’autres composés en sont des exemples typiques.
Contrairement à l’azobenzène non substitué, les dérivés sont généralement synthétisés par couplage diazoïque. En effet, les substituants rendent les anneaux aromatiques riches en électrons, ce qui facilite les réactions de substitution électrophile aromatique.