CHIMIE ORGANIQUE - Crans

1 Page 1 sur 54 CHIMIE ORGANIQUE PLAN DU COURS Chapitre 1 : Introduction la CHIMIE ORGANIQUE I Les mol cules organiques et l isom rie 1) La CHIMIE ORGANIQUE est la CHIMIE des compos s du carbone 2) La repr sentation topologique 3) Les hydrocarbures 4) Autres groupes fonctionnels importants 5) L isom rie : isom rie de structure et st r o-isom rie II S parer, analyser, purifier : TP-cours 1) Rappels sur l acido-basicit 2) R alisation d une extraction acido-basique 3) Analyse et purification Chapitre 2 : La st r o-isom rie I La st r o-isom rie de conformation 1) D finitions ; nergie d une conformation 2) tude conformationnelle de l thane 3) tude conformationnelle du butane 4) tude conformationnelle du cyclohexane 5) Cyclohexane substitu Page 2 sur 54 II La st r o-isom rie de configuration 1) L nantiom rie 2) La diast r o-isom rie 3) D doublement (ou r solution) d un m lange rac mique Chapitre 3 : Les alc nes.

2 Additions lectrophiles et radicalaires I La liaison double C=C 1) Rappels : formule brute, structure de la liaison double (liaison sigma et liaison pi) 2) Propri t s physiques des alc nes et interpr tation 3) R activit : introduction aux r actions d addition et de coupure oxydante II Introduction aux m canismes r actionnels 1) Profil nerg tique d un processus l chelle microscopique 2) M canismes r actionnels : interm diaires r actionnels, actes l mentaires III Additions lectrophiles 1) Addition des halog nures d hydrog ne ; introduction de la r gle de Markovnikov 2) Hydratation acido-catalys e des alc nes 3) Addition des dihalog nes IV Additions radicalaires V Coupure oxydante d une liaison double : l ozonolyse Chapitre 4 : Synth se magn sienne I L objectif : construire un nouveau squelette carbon 1) Un peu d analyse r trosynth 2) Les organomagn siens mixtes, ou r actifs de Grignard 3) Choix d une voie de synth se II Mise en uvre exp rimentale 1) Montage de synth se d un organomagn sien 2) L tape d addition nucl ophile 3) L hydrolyse acide 4) Isolement, purification et analyse du produit Page 3 sur 54 DOCUMENTS Document 1.

3 Quelques mol cules de la CHIMIE ORGANIQUE poly thyl ne mati re plastique Les mol cules repr sent es ci-dessous utilisent une notation omnipr sente en CHIMIE ORGANIQUE , que vous avez d j rencontr e au lyc e, la repr sentation topologique, pr sent e au document suivant..Page 4 sur 54 Document 2 : La repr sentation topologique Les mol cules organiques poss dent par d finition un ou plusieurs atomes de carbone. ces atomes de carbone sont li s des atomes d hydrog ne et des h t roatomes (atomes autres que C et H). L encha nement des atomes de carbone porte le nom de squelette carbon . Le squelette carbon devient vite de taille et de complexit importante au fur et mesure que le nombre d atomes de carbone augmente, la repr sentation d velopp e devient donc rapidement lourde et peu lisible.

4 Une premi re simplification consiste en l utilisation des formules semi-d velopp es, en groupant avec chaque carbone le nombre d hydrog nes li s. HCCHHHHHCH3CH3 HCCCHHHCHHHHHHCH3 CHCH3CH3 CCHHHHCH2CH2 Mais ces formules restent encombrantes et peu lisibles quand la taille de la mol cule augmente. L indication de tous les atomes d hydrog ne appara t comme superflue, parce qu on sait que le carbone est t travalent. Ainsi, on s aper oit qu un carbone satur en bout de cha ne est toujours accompagn de trois hydrog nes (CH3 ), entre deux carbones de deux hydrog nes ( CH2 ), qu un carbone avec double liaison en bout de cha ne est un CH2, etc.

5 On convient par cons quent de repr senter le squelette carbon de mani re simplifi e et lisible appel e repr sentation topologique (la plupart des mol cules sont repr sent es ainsi dans le document 1). Elle est bas e sur les usages suivants : 1. Les atomes de carbone ne sont pas repr sent s : on dessine seulement les liaisons C C (le squelette ) ; un encha nement d atomes de carbone est figur par une ligne bris e ; 2. Les atomes d hydrog ne li s des atomes de carbone ne sont pas repr sent s, pas plus que les liaisons C H ; 3. Les h t roatomes X sont par contre repr sent s normalement. Remarques : Les r gles 1 et 2 ne sont en rien obligatoires.

6 On peut d cider de repr senter un atome de carbone sp cifique ou bien un atome d hydrog ne sur lequel on veut insister. Par exemple, un ald hyde (le butanal ici) peut tre repr sent de l une des ces quatre fa ons : OOHCOHCHO Les atomes d hydrog ne doivent toujours tre crits lorsqu ils sont li s un h t roatome ou bien un atome de carbone que l on a choisi d indiquer : OOCH3 OMeOCmais pasouou Les liaisons triples conduisant une g om trie lin aire (type VSEPR AX2), on n utilise pas une ligne bris e dans ce cas mais on aligne les atomes : incorrectcorrect Page 5 sur 54 CCDocument 3 : Hydrocarbures et groupes fonctionnels importants Les hydrocarbures sont des mol cules ne comportant que des atomes de carbone et d hydrog ne.

7 Il existe diff rentes familles d hydrocarbures, qui sont : les alcanes, dans lesquels toutes les liaisons carbone-carbone sont simples. les alc nes, qui comportent une liaison double carbone-carbone : les alcynes, qui comportent une liaison CC triple : C C les hydrocarbures aromatiques, qui sont des compos s cycliques poss dant un nombre impair de liaisons doubles conjugu s, dont le principal repr sentant est le benz ne : ou Groupes caract ristiques o le carbone est li par liaison simple un h t roatome : CClCOHCNHHNHCCCNCC halog noalcanealcoolamineprimaireaminesecondai reaminetertiaire Groupes caract ristiques o le carbone est li un oxyg ne par une liaison double.

8 Les compos s carbonyl s COCHOHCHOCCCOCle groupe carbonylem thanalald hydec tonele carbone porteau moins un Hle carbone ne portepas de Hou Acides carboxyliques et leurs d riv s : COOHCOOCCOClCOCOOCON acidecarboxyliquechlorured acyleanhydrided acideesteramide Page 6 sur 54 Document 4 : Les r gles de la nomenclature ORGANIQUE Introduction Le nom d une mol cule ORGANIQUE est d riv de celui des alcanes lin aires. Les alcanes lin aires sont des mol cules satur es de formule g n rale C H2 +2. Il est n cessaire de conna tre le nom des alcanes de base : =1 : m thane CH4 =2 : thane CH3 CH3 =3 : propane CH3 CH2 CH3 ou =4 : butane =5, 6, 7,8, 9, : pentane, hexane, heptane, octane, nonane, d cane Toute mol cule ORGANIQUE a son nom ainsi constitu.

9 < Pr fixe(s) > < Radical > < Suffixe > substituants de la alcane lin aire fonction principale cha ne principale correspondant (voir 1) (voir ) la cha ne principale (voir ) 1) D termination de la fonction principale = suffixe du nom Lorsque la mol cule contient uniquement des atomes de carbone et d hydrog ne, ainsi que des atomes ne d signant pas de fonction (au sens de la nomenclature) comme les halog nes, la mol cule ne comporte pas de suffixe. S il n y a que des liaisons simples carbone-carbone, c est un alcane. S il y a une liaison double, c est un alc ne (on remplace le a de l alcane par un ).

10 S il y a une liaison triple, c est un alcyne (on remplace le a de l alcane par un y ). La position de la liaison multiple est indiqu e (sauf possibilit unique comme l th ne, le prop ne, l ) par un nombre repr sentant la position du premier des deux atomes engag dans la liaison multiple, la cha ne carbon e tant num rot e de mani re affecter cette liaison multiple le num ro le plus petit. Le nombre s intercale entre tirets juste avant la lettre ou y caract ristique de l alc ne ou de l alcyne. Exemples (l th ne et l thyne sont galement nomm s, si on le souhaite, par leurs noms courants, respectivement thyl ne et ac tyl ne) : th ne thyne prop ne but-1-yne ( thyl ne) (ac tyl ne) Page 7 sur 54 but-2- ne hexa-1,3-di ne (1) non-1- n-7-yne (2) (1) Lorsqu il y a deux liaisons doubles, l alc ne est nomm di ne.