[PDF] [PDF] Pr Séraphin - 2ATP Moyen mnémotechnique : Il faut

View - Download [PDF] Pr Séraphin - 2ATP

Previous PDF

Next PDF

ǯ- département PluriPASS

Année universitaire 2020-2021

Pr. Séraphin

Pour toutes vos questions : ue4@asso2atp.fr

Association Angevine du Tutorat PASS

ǯǡn cas de relecture par ces derniers.

Seuls les enseignements dispensés par les enseignants feront foi pour les examens. 2ATP. 1

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

1

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

CHIMIE ORGANIQUE .................................................................................3 CHAPITRE N°1 : ASPECTS FONDAMENTAUX DE LA STRUCTURE ..........3 I. GENERALITES CONCERNANT LES MOLECULES ORGANIQUES ............................. 3

II. CONFORMATION ..................................................................................................... 9

III. ISOMERIE ............................................................................................................... 12

Récapitulatif ..................................................................................... 22

Entrainements .................................................................................. 25

Corrections ....................................................................................... 28

Notes ................................................................................................ 32

CHAPITRE N°2 : REACTIVITE DES MOLECULES ORGANIQUES ............ 33 I. BASE DE REACTIVITE - EFFETS ELECTRONIQUES ................................................. 33

II. ALCOOLS ................................................................................................................ 39

III. AMINES .................................................................................................................. 41

IV. ALDEHYDES ET CETONES .................................................................................... 46

V. ACIDES CARBOXYLIQUES ..................................................................................... 50

VI. THIOLS .................................................................................................................. 55

Récapitulatif ..................................................................................... 58

Entrainements .................................................................................. 61 CORRECTIONS ................................................................................. 64

Notes ................................................................................................ 67

Faculté de Santé

Département PluriPASS

2

Pr. Séraphin

3

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

CHAPITRE N°1 : ASPECTS FONDAMENTAUX DE LA STRUCTURE I. GENERALITES CONCERNANT LES MOLECULES ORGANIQUES A) Les représentations des molécules organiques

Les représentations les plus simples des molécules organiques ont pour intérêt de préciser la nature des

prendre en compte le nombre de liaisons usuelles que chaque atome peut établir : - 4 pour le carbone (C) Il faut aussi savoir que les différents ǯ impliquent des géométries ǡǯ faut intégrer pour reconnaître les bonnes représentations spatiales de chaque molécule : - Le carbone sp3 (engagé seulement dans des liaisons simples) est au ǯ - Le carbone sp2 est engagé dans une liaison double plane - Le carbone sp engagé dans une triple liaison est aligné avec ses substituants a) Représentations planes

Dans la représentation développée plane, tous les atomes et toutes les liaisons de la molécule sont

représentées : (méthane) (éthylamine) liaisons CH ne sont pas représentées est alors utilisée : La représentation topologique ǯ : seulement les liaisons de

entre plusieurs segments correspondent à un carbone. Implicitement, ce carbone est relié au nombre

ǯspecter sa tétravalence. Ainsi : correspond à

nécessaire de les écrire. Ce mode de représentation simplifie la description des molécules cycliques ou

ǯǯnt uniquement sur la

nature des atomes et des liaisons de la molécule. Ainsi, elles ǯǯ spatiale de chaque atome.

Faculté de Santé

Département PluriPASS

4

Pr. Séraphin

b) ǯ- Par différenciation des liaisons Les représentations dans l'espace permettent de donner des informations sur ǯ tridimensionnelle de la molécule.

Dans la représentation dite en coin volant ou de Cram, on dispose de 3 types de représentation des liaisons qui

est représentée en trait pointillé. Une liaison en traǯ plan : (bromochlorométhane) c) Représentation dans l'espace - Projections planes de Newman ou celle de Fischer. La représentation selon Newman peut être utilisée pour examinǯǯ hybridation sp3 du carbone. Ainsi correspond donc à

Cette représentation de Newman est aussi utilisée pour définir précisément la posiǯ

ǯ qui masque le second carbone. Seuls les substituants de ce dernier sont apparents. La

on obtient cette représentation :

Pour les molécules plus complexes, cette limitation est conservée. Par exemple, dans la molécule à côté,

Dans la représentation de Fischer, il est convenu de représenter les liaisons uniquement horizontalement

5

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

Ainsi, on a les correspondances suivantes :

La représentation de Fischer est fréquemment utilisée pour représenter les biomolécules (oses), avec la chaine

carbonée positionnée verticalement et la fonction la plus oxydée de la chaine carbonée en haut. En raison de

ǯe.

B) Notion de fonction

Les propriétés physiques ou de réactivité chimique des molécules organiques sont à mettre en relation

ǯ ǯ fonctions chimiques (ou groupes

fonctionnels). Ainsi toutes les molécules portant la même fonction auront des propriétés communes.

Par exemple, le méthanol (CH3OH) et le propranolol réagissent de la même manière avec Na pour former H2. Ils

présentent aussi le même comportement vis à vis de rayoǦǯ à des nombres appelé fonction alcool. a) Les hydrocarbures ǯions des molécules organiques. On peut donc

ǯǣhydrocarbures.

Parmi ceux-ci on trouve différents sous-groupes. Tǯǡalcanesǡǯ

liaisons multiples et donc uniquement constitués de carbones sp3. Parmi les hydrocarbures insaturés (présentant

des liaisons multiples), on trouve les alcènes comportant au moins 2 carbones sp2 (et donc une double liaison

C=C), et les alcynes avec au moins de carbones sp (et une triple liaison carbone/carbone). Certains hydrocarbures

ǡǯarènes (ou composés aromatiques), dérivant du benzène C6H6.

Point clé : Chaque représentation informe sur les substituants et la conformation de la molécule. Il

identiques.

Faculté de Santé

Département PluriPASS

6

Pr. Séraphin

b) ǯ

Les alcools sont des dérivés comportant un hydroxyle (OH) substituant un carbone hybridé sp3. Selon

ǯǯǡprimaires (2H lié au C), secondaires "ol», comme pour le méthanol CH3Ǧǡǯ3CH2OH. (alcool primaire) (alcool secondaire) (alcool tertiaire)

Les phénols ne sont pas des alcools, et présentent un groupement hydroxyle qui ne substitue pas un

carbone sp3, mais un cycle benzénique. La fonction phénol est par exemple présente dans la structure de la

morphine, un antalgique majeur. (phénol) La fonction éther ȋǦȌǦǦǯȋǯȌ

Les aldéhydes et les cétones sont des fonctions qui présentent en commun la présence ǯ,

La structure des aldéhydes et des cétones est donc respectivement : RCHO et RCORǯȋǯ

substituants commençant par un carbone et ne peuvent pas correspondre à un hétéroatome tel que N ou O). Le

plus simple des aldéhydes HCHO est le méthanal (ou formol). La plus simple des céton ǯ

CH3COCH3. La désignation des aldéhydes est marquée par une terminaison " al », tandis que pour les cétones,

la terminaison est " one ». (propanal) (butanone) Les acides carboxyliques, dont la structure correspond à RCO2H, sont caractǯ

carboxyle (CO2H) qui peut être lié à un hydrogène, un groupement carboné de type alkyle (R) ou aryle (Ar).

(acide formique) (acide acétique) (acide benzoïque) Les esters sont caractérisés par un enchaînement correspondant à : 7

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

ȋ ǯȌ(lactone : lovastatine)

c) ǯ Les amines ǯǯ impliqué dans 3 liaisons simples

réalisées avec des substituants carbonés de type alkyle ou aryle. De la même façon que les alcools, selon le degré

ǯǡ primaires (RNH2), secondaires (ǦǦǯ) et tertiaires

La dénomination chimique des amines consiste à rajouter un suffixe amine à la désignation des groupes R.

CH3NH est ainsi dénommé méthylamine (CH3 est un radical méthyle). Pour les amines polysubstituées, les

différents groupements sont présentés en préfixe : méthyléthylamine pour CH3NHCH2CH3. Si des substituants

sont identiques, un préfixe multiplicatif est utilisé (di pour 2, tr'ǥȌǣnsi le triméthylamine correspond à

N(CH3)3. La plus simple des amines portant un substituant aromatique est appelée aniline (C6H5NH2).

(éthylamine) (éthylpropylamine)

Les nitriles sont des dérivés organiques comportant une triple liaison carbone/azote, dont la structure

utiliǯses chromatographiques. Les amides sont des dérivés comportant un azote sp3 ǯ. Cette fonction

amide qui caractérise aussi les peptides et les protéines est, dans ce cas, dénommée liaison peptidique. Tout

comme on retrouve des esters cycliques (lactone), les amides qui constituent un cycle sont appelés lactames.

(structure des amides) (lactame) Les dérivés nitrés, de structure RȂNO, comportent ǯ

ǯ(représentée par la flèche, elle peut être assimilée à une double liaison). Dans le domaine de

ǡǯrbide pour lequel NO2 est lié à un oxygène est utilisé pour traiter des pathologies vasculaires. (composé nitré) (nitǯȌ

Faculté de Santé

Département PluriPASS

8

Pr. Séraphin

d) Composés organiques comportant du soufre Les thiols, de structure RSHǡ ǯ ols, avec du soufre qui remplace

Les thioéthers, de structure R-S-ǯ, sont des équivalents des éthers, le soufre remplaçant également

Il existe également les acides sulfoniques, de structure R-SO3H. e) Composés organiques comportant du fluor, chlore, brome ou iode Ces atomes monovalents (F, Cl, Br, I) sont reǯǯ, et représentés de manière indifférenciée par un X. Les dérivés halogénés, de structure RX (ǯ) comportent donc un halogène lié au ǯ, tandis que les dérivés halogénés aromatiques (ou ǯ) sont de type

ArX. Certains dérivés halogénés (CHCl3 ou chloroforme, CH2Cl2 ou chlorure de méthylène ou dichlorométhane)

sont utilisés comme solvants. (dichlorométhane) Point clé : Nomenclature des molécules organiques.

Pour nommer une molécule organique, il faut identifier la chaîne principale (celle qui

ǯȌ : on trouve ainsi le radical " méth- » (1C), " éth- » (2C), " prop- », " but- », " pent- ǽǥfonction principale ȋǯ plus oxydée dans la molécule) : on nomme alors le suffixe ǯ

indiquant sa position dans la chaîne carbonée. Enfin, il faut identifier les autres fonctions ou autres

substituants de la chaîne carbonée : on trouve ainsi les préfixes, précédés également de leur

Nom de la fonction Suffixe Préfixe

Acide carboxylique Acide -oïque Carboxy-

Ester -oate de -yle Alkyloxycarbonyle-

Amide -amide Alcanamido-

Aldéhyde -al Formyle-

Cétone -one Oxo-

Alcool -ol Hydroxy-

Thiol -thiol Mercapto-

Amine -amine Amino-

Ether -éther Alkoxy-

Oxydation

++ oxydé -- oxydé 9

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

II. CONFORMATION

A) Introduction

Dans ce chapitre, nous aborderons une caractéristique importante de toutes les molécules organiques,

leur capacité à se déformer : cela revient à considérer que diffǯ de la molécule peuvent rendre compte de sa structure.

Les différentes représentations des molécules abordées lors du premier chapitre laissent penser que celles-ci sont

figées. En fait, seules les liaisons multiples (double et triple) bloquent la molécule dans une géométrie bien définie

avec 6 atomes ȋǯγȌ͜ȋ carbonecarbone) ǣǯpas les déformations.

Cependant, la liaison simple CC permet des modifications de la position des 6 substituants de deux carbones sp3

voisins : on parle de la libre rotation de la liaison simple. Les molécules organiques comportent généralement

de nombreuses liaisons simples, il existe donc une infinité de dispositions spatiales des atomes ǯ

molécule est appelée conformation. Le paǯ molécule se fait ǡǯ simples. (deux conformations ǯȌ

B) Conformations des alcanes

ǯǡǣconformation décalée qui éloigne au maximum les

substituants des 2 carbones, et la conformation éclipsée pour laquelle au contraire les hydrogènes sont le plus

niveaux extrêmes, appelée barrière de rotation, est toutefois faible : une dizaine de KJ.mol-1.

Le passage de la conformation décalée de plus bas niveau énergétique à la conformation éclipsée de plus

haut niveau énergétique nécessite que ǯ. La même

ǯe dans le milieu lors du passage de la conformation éclipsée à celle décalée. Il faut

100 fois plus fréquente.

(conformation éclipsée) (conformation décalée)

Faculté de Santé

Département PluriPASS

10

Pr. Séraphin

Le même principe se retrouve pour des hydrocarbures plus complexes. La conformation privilégiée est

celle de plus bas niveau énergétique qui éloigne au maximum les substituants les plus volumineux de deux

carbones voisins. Elle correspond en fait à une chaine carbonée en zigzag.

C) Conformations du cyclohexane

Le cyclohexane est pris en exemple dans la mesure où ce système cyclique est retrouvé dans des

privilégiées, les conformations chaise et bateau. (conformation chaise) (conformation bateau)

Dans les deux cas, seulement 4 atomes de carbone de la molécule sont coplanaires. Dans la conformation chaise,

la conformation bateau. Les conformations chaise et bateau ne sont pas énergétiquement équivalentes, mais le

conformation chaise est privilégiée, elle est de plus bas niveau énergétique. 11

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

D) Conclusion

Les molécules organiques comportant de nombreuses liaisons simples trouvent en fait suffisamment

Ǯ des

conformations énergétiques moins favorables, de niveau énergétique supérieur. La transition inverse est aussi

organiques ne sont pas figées, et se déforment constamment. Ces déformations se réalisent uniquement par

des rotations au niveau de liaisons simples, sans aucune cassure de liaisons. ǡǯǯ réaction chimique.

Ces possibles déformations des molécules organiques sont très importantes, et nous prendrons deux

ǯ ne permet pas la réaction. Pour que la cyclisation se réalise, une déformation par rotation au niveau de la liaison simple C2C3 est nécessaire.

La molécule doit donc adopter une conformation particulière, énergétiquement défavorable, pour réagir :

Cette idée est en fait transposable à un grand nombre de réactions chimiques. On peut même dire

ǯsement que les molécules organiques donnent lieu à des équilibres conformationnels, sinon les

réactions chimiques seraient en nombre très limité !

Cette déformation des molécules organiques par équilibre conformationnel est aussi importante pour

ǯu récepteur. Là encore, heureusement que la molécule peut se déformer !

Faculté de Santé

Département PluriPASS

12

Pr. Séraphin

III. ISOMERIE

A) Isomérie plane

pas de préciser uniquement la nature des atomes qui la constitue. Ainsi, il existe trois molécules différentes de

formule brute C5H12. Ces trois molécules différentes, mais avec la même formule brute, sont appelées isomères.

Nous étudierons dans la suite de ce chapitre les différences plus ou moins marquées entre isomères et la

ǯanté.

ǯisomérie plane est la plus simple à repérer. Elle concerne, dans le cas le plus simple, des molécules

ayant uniquement en commun la formule brute, et qui diffèrent donc, par exemple, par la nature des fonctions.

ǡǯȋ3CH2OH) et le diméthyléther (CH3OCH3) sont des isomères de constitution.

comportent les mêmes fonctions sur des squelettes carbonés différents. Dans le second, les isomères diffèrent

par ǯ. Ces isomères sont bien des molécules

ȋǯu C4H10O)

B) Stéréoisomérie

ǯformule développée identique. Pour ces

ǡǯt identique, la différence se situant au niveau de ǯ liaisons, et le carbone asymétrique. a) Isomérie des doubles liaisons.

La formule développée CH3CH=CHCH3 est en fait commune à deux stéréoisomères. En effet,

contrairement à la liaison simple, la liaison double C=C ǯ. Les 2 alcènes ci-dessous sont donc des molécules distinctes et différentes, qui ne sont donc pas en équilibre. (stéréo-isomères du but-2-ène)

ȌǡǯE (entgegen signifiant opposer).

Afin de déterminer la nature Z ǯ ǡ donner une priorité aux 2

substituants des 2 carbones de la liaison double. Si R1 est prioritaire par rapport à R2, et que R3 est prioritaire

sur R4, alors dans l'exemple ci-dessous, à gauche, les deux groupes prioritaires (R1 et R3) sont du même côté de

ǯǯ. On dit aussi que la configuration de la double liaison est Z. 13

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

ȋǯȌǡ1 et R4ǡǯu

même côté de la double liaison mais étant ǯǯǡ la liaison double est E. ǯ liaisons doubles, C=N et N=N. ǯest défini selon les règles de Cahn, Inglod et

Prelog.

La première de ces règles consiste à donner ǯ numéro atomique le plus élevé. On a

donc sans être exhaustif Cl > O > N > C > H.

Si des isotopes sont comparés, la priorité est donnée à ǯ : T (tritium) > D (deutérium) > H.

Si la comparaison porte sur des groupements qui commencent par le même atome, il convient alors ǯ

les substituants de rang suivants. Selon cette règle, les groupements méthyle (CH3) et éthyle (CH2CH3) qui

commencent tous les deux par un carbone sont départagés grâce aux substituants suivants : il y a alors priorité

Les liaisons multiples sont donc considérées comme autant de liaisons simples : un carbone relié par une

ǡǡǯnir

la priorité.

C=N et N=N

(neuroprotecteur, utilisé dans les maladies neurodégénératives) Moyen mnémotechnique : Il faǯiorité des différents substituants. La

I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > H

Igor Brise Clément Sans Prendre Froid, Officiellement Nathalie Cherche Harry.

Faculté de Santé

Département PluriPASS

14

Pr. Séraphin

Les isomères au niveau des doubles liaisons sont donc des molécules distinctes qui ne sont pas en

équilibre. Ils peuvent présenter des propriétés et une réactivité nettement différente. Ainsi, les acides maléique

ǯ ǯlubilité. De plus, des conditions fumarique. ǡǯǯe E peut aussi grandement différer. 15

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

La configuration des doubles liaisons joue aussi un rôle important dans la vision des couleurs. En effet, la

configuration ne se fait pas spontanément (les isomères Z et E ne sont pas en équilibre) mais nécessite un process

b) Isomérie liée à la chiralité

pharmaceutiques Quinimax® et Longacor® dont les molécules actives ont la même formule brute C20H24N2O2

et avec les mêmes groupes fonctionnels (éther, alcool secondaire, amine tertiaire, alcène) et cycles (quinoléine

et quinuclidine) et retrouvés avec la même connectivité (enchainement).

Ces spécialités présentǣǯǡ

spatiale de substituants de certains carbones sp3. On parle ǯ car ces deux molécules sont dites

optiquement actives, elles interagissent avec la lumière polarisée.

La lumière est une onde électromagnétique caractérisée par deux vecteurs électrique E et magnétique B

prendre toutes les orientations possibles de 0 à 360°. Un dispositif optique (polariseur) transforme la lumière

Faculté de Santé

Département PluriPASS

16

Pr. Séraphin

Les principes actifs des spécialités Quinimax® et Longacor® présentent une activité optique. Cette propriété est

ǯpolarimètreǡǯǡǯui

Cette déviation de la lumière polarisée mesurée au polarimètre est définie par la loi de Biot. Elle est

proportionnelle à la concentration de la molécule à analyser dans la cuve, à la longueur de la cuve et à une

Remarquons que ce pouvoir rotatoire spécifique est une constante qui caractérise une molécule optiquement

La plupart des polarimètres utilisant, comme source lumineuse, une lampe à sodium générant une lumière

On constate que certaines molécules placées dans un polarimètre dévient la lumière polarisée vers la droite, elles

déviée vers la gauche : elles sont lévogyres, avec un pouvoir rotatoire spécifique négatif.

c) Chiralité avec carbone asymétrique

déterminer si une molécule sera ou non optiquement active ǯsa structure. Par exemple CH2Cl2,

CH4, CH3CH3, CH2=C2, C6H6 ... ne sont pas optiquement actifs. En effet, toutes ces molécules présentent au moins

ǯǡǡpas de plan de symétrie sont optiquement actives. Nous

verrons aussi que ces molécules chirales optiquement actives ne sont pas superposables à leur image dans un

miroir (contrairement aux molécules non chirales). 17

Faculté de Santé

Département PluriPASS

Pr. Séraphin

Pour illustrer cette notion, il est possible de se référer à des objets qui sont chiraux : les hélices de bateaux, les

ǯ ǡ ǡ ǡǯcentre

asymétrique (ou plusieurs), bien souvent un carbone hybridé sp3 et portant quatre substituants distincts

dénommé carbone asymétrique. Ainsi, à cettǯȋ-dessous) vont correspondre 2 molécules distinctes appelées énantiomères qui vont uniquement di ǯ ǯ substituants du carbone asymétrique. Ces énantiomères soǯǯ

Ces énantiomères sont des isomères très similaires, qui présenteront de nombreuses caractéristiques

communes ǣ ǡ ǯǡ ǡ ǡ

rayonnements UV (ultraviolet) ou IR (infrarouge). Ils se distinguent donc essentiellement par leur activité

optique.

Afin de nommer deux énantiomères, ǯ

énantiomères sera ǯ (rectusȌǯǯ (sinister). ǯrègles de Cahn, Inglod et Prelog qui permettent de classer les quatre substituants

substituant le moins prioritaire) en arrière du carbone asymétrique. La configuration du carbone asymétrique

sera R si le sens de rotation pour passer des substituants classés 1 puis 2 puis 3 est le sens horaire. Si le sens de

rotation est antihoraire, la configuration est dite S.

Faculté de Santé

Département PluriPASS

18

Pr. Séraphin

méfloquine, un antipaludéen. On identifie la présence de 2 centres asymétriques notés 1 et 2. Ces deux centres

quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41

[PDF] comment trouver un nom commun dans une phrase

[PDF] comment reconnaitre un adjectif dans une phrase

[PDF] comment reconnaitre un nom commun

[PDF] trouver les noms dans un texte ce1

[PDF] comment reconnaitre un nom dans une phrase

[PDF] reconnaitre le nom ce1

[PDF] trouver le nom dans une phrase ce1

[PDF] comment reconnaitre un déterminant

[PDF] syndic judiciaire cout

[PDF] syndic judiciaire désignation

[PDF] nomination syndic provisoire

[PDF] requête en désignation d'un syndic provisoire

[PDF] désignation administrateur provisoire

[PDF] nomenclature des amines exercices corrigés

[PDF] comment nommer un ester