Chapitre III

Cahier de Chimie
Chapitre III : Chimie Organique.
Rappel des notions de basse
1)-Définition : la chimie Organique est une branche de la chimie qui étudie le carbone et dérivé
a)-Dosage : C’est la mesure de la quantité en un ou plusieurs constituent dans le mélange.
-Dosage du carbone : le carbone est dosé à parti du gaz carbonique :
C + O2 -------------> CO2
m CO2
MCO2
mc
3
= 𝑀𝑐 ==> mc =11 ∗ 𝑚𝐶𝑂2
-Dosage d’hydrogène : l’hydrogène est dosé à partir de l’eau. H2 O
H2 +
1
2
𝑚𝐻
𝑚H 𝑂
1
𝑂 2 ------------> H2O ; 𝑀𝐻 = MH2𝑂 ==> mH=9 ∗ 𝑚H2O
2
𝟏𝟒
-La méthode de Dumas : ou dosage d’azote : N2 + 3H2 ------> 2NH3 D’où mN= 𝟏𝟕 *mNH3
L’azote étant un gaz parfait on à : Pv=nRT or la quantité de matière est :
𝑉𝑔𝑎𝑧
n=
𝑉𝑚
et P= Pression en atmosphère ; T=T0 +t ; T0=273 ; Vm=22.4 L/mol
-Le dosage d’oxygène : Généralement l’oxygène est dosé par la différence de masse : mS= mC + mH + mN =>
mO = mS -(mC + mH + mN)
b)-Composition centésimale ou pourcentages :
𝒎𝒄∗𝟏𝟎𝟎
Définition : c’est la masse d’un élément dans 100g de la masse de la substance. %C=
𝒎𝒔
𝒎𝑯∗𝟏𝟎𝟎
; %H=
𝒎𝒔
;
%O= 100-(%C + %H) on à : 100%= % C + %H +%O ;
c)-Détermination de la masse molaire :
D’après la loi D’Avogadro-Ampère : La mase molaire est proportionnelle à la densité d. M=29*d
d)-Détermination de la formule brute : FB= CxHyOzNt on a :
12𝑥
%𝐶
𝑦
16𝑧
14𝑡
𝑀
= %𝐻=%𝑂 = %𝑁 = 100 𝑜𝑢
12𝑥
𝑚𝑐
𝑦
14𝑡
= 𝑚𝐻 = 𝑚𝑁 =
16𝑂
𝑚𝑜
𝑀
= 𝑚𝑠
A)-La stéréochimie : la stéréochimie est l’étude de la disposition spatiale des molécules dans l’espace.
1)- Notions de base de la stéréochimie.
1-1 Différent type d’atomes de carbone.
a)-Rappel sur la structure électronique de l’atome de carbone C (Z=6), configuration électrique : (K)2 (L)4.
Il possède 4 électrons célibataires sur la couche externe et peut ainsi les mettre en commun avec 4 électrons
provenant d’autres atomes pour former des liaisons covalentes.
-On dit que le carbone est tétravalent.
b)-Définition des carbones et tétragonaux :
-Carbone tétragonal : C’est un carbone qui échange 4 liaisons simples avec 4 atomes distincts. Ce carbone se trouve
au centre d’un tétraèdre dont les 4 voisins occupent les sommets.
-Carbone trigonal : C’est un carbone qui échange 2 liaisons simples et une liaison double.
Il se trouve au centre d’un triangle dont les sommets sont occupés par ses trois voisins.
1-2- Convention :
La représentation des liaisons dans le plan se fait selon les conventions de CRAM.
Un trait plein (
) représente une liaison entre 2 atomes situés dans le plan de la figure.
Un triangle allongé plein (
) représente une liaison entre un atome situé dans le plan de la figure (à la pointe
du triangle) et un atome situé en avant de ce plan (à l’angle du triangle).
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-Un triangle allongé hachuré (
) ou un pointillé (……….) représente une liaison entre un atome situé dans
le plan de la figure (à la pointe) et un atome situé en arrière de ce plan (à la base).
1-3- Structure de quelques molécules :
Le benzène : C6H6 :
2)- Isomérie de conformation
.Aspect géométrique : On appelle conformations d’une molécule, les différentes structures spatiales qu’elle peut
prendre par suite de rotations au tour de ses liaisons simples.
Les stéréo-isomères de conformation ou conformères sont des molécules d’un même corps pur dans des
conformations différentes. Une conformation peut être étoilée comme il peut être éclipsé
a)- Stéréo isomères de conformation
- Définition
On appelle conformation d’une molécule, la disposition dans l’espace des atomes de cette molécule les uns par rapport
aux autres.
Des isomères sont dits isomères de conformation s’ils diffèrent d’une rotation autour d’une liaison simple. Exemple : 2
conformations différentes de la molécule de butane
Conformation éclipsée
Conformation étoilée ou décalée
2-1 Le Cyclohexane
-Conformations : parmi les conformations possibles, deux sont remarquables : on les appelle conformations chaise et
bateau. - Les conformations chaise et bateau.
Dans les conformations chaise et bateau les atomes de carbone 2,3, 5 et 6 sont coplanaires.
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Les atomes 1 et 4 peuvent alors se trouver soit du même coté (conformation bateau), soit de part et d’autre de ce plan
(conformations chaises I et II) le passage de la conformation chaise à la conformation bateau puis croisé en enveloppe
ne n’nécessite aucune rupture de liaison. Les liaisons peuvent être axiales et équatoriales.
3-Isomérie de configuration : isomérie Z/E
Définition : On appelle diastéréoisomères des molécules de même formule semi développée, non superposables et qui
ne sont pas images l’une de l’autre dans un miroir plan.
a)- Isomérie Z/E
Il n’y a pas de possibilité de rotation autour d’une double liaison. Cette propriété entraîne l’existence d’une isomérie
particulière, l’isomérie Z/E.
Pour qu’une isomérie Z/E existe, il est nécessaire que:
La molécule possède une double liaison.
Chaque atome engagé dans la double liaison soit lié à deux groupes d’atomes différents.
Exemple: La molécule de but-2-ène possède deux isomères:
(E)-but-2-ène
(Z)-but-2-ène
Z et E sont les premières lettres des mots allemands Zusammen (ensemble) et Entgegen (opposé).
-Aspect énergétique : A la température ordinaire, la rotation autour d’une double liaison C=C est bloqué. Les butène-2
(Z) et (E) sont appelés Stéréo-isomères de configuration, car l’isomérie Z/E nécessite la rupture d’une liaison
chimique.
4)-Représentation des molécules
1. Stéréoisomérie
Définition : On appelle stéréo-isomérie une isomérie due à la disposition spatiale des atomes dans une molécule.
Remarque : Le passage d’un stéréo-isomère à un autre peut se faire soit par rotation autour d’une liaison simple soit
par rupture d’une liaison.
2. Représentation de Cram
Les liaisons dans le plan de la feuille sont symbolisées par un trait simple.
Les liaisons pointant vers l’avant du plan sont symbolisées par un trait gras en forme de triangle.
Les liaisons pointant vers l’arrière du plan sont symbolisées par un trait en pointillés en forme de triangle.
Exemple : molécule d’alanine
2. Stabilité d’une conformation
Toutes les conformations d'une molécule n'ont
pas la même stabilité.
La molécule adopte plus fréquemment une
conformation dans laquelle les
groupes d'atomes les plus volumineux sont le
Représentation de Cram
plus éloignés les uns des autres.
Explication : Chaque conformation possède une énergie potentielle. Cette énergie est au plus bas quand la molécule est
dans la conformation la plus stable et elle est au plus haut quand la molécule adopte la conformation la moins stable,
c'est-à-dire quand les groupes d'atomes les plus volumineux sont en vis-à-vis.
III. Stéréo isomères de configuration
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1. Atome de carbone asymétrique
Définition : On appelle atome de carbone asymétrique (noté
C*) un atome de carbone lié à quatre atomes ou groupes
d'atomes différents.
La molécule de butan-2-ol possède un carbone asymétrique
2. Chiralité - énantiomères
Définition : Un objet qui n'est pas superposable à son image
dans un miroir plan est chiral.
Dans le cas contraire, il est achiral.
Remarque :
Une molécule possédant un unique atome de carbone
asymétrique est chirale.
Une molécule présentant un centre ou un plan de symétrie
est achirale.
Définition : On appelle énantiomères deux molécules
chirales (non superposables) et images l’une de l’autre dans
un miroir plan.
Exemple : l’acide lactique est une molécule chirale.
Les mains sont chirales
Approche historique de la
chiralité
Vers 1840, Louis Pasteur savait
que
certaines
espèces
dissoutes existent sous deux
formes
ayant
des
caractéristiques
optiques
différentes. En les observant à
nouveau
à
l'échelle
macroscopique après cristallisation, il mit en évidence
deux structures cristallines différentes, l'une étant
l'image de l'autre dans un miroir plan.
Après avoir trié les cristaux en fonction de leur forme
puis dissous chaque type de cristaux, Pasteur vérifia
que les propriétés optiques des deux solutions
obtenues étaient différentes. Il établit ainsi un lien
entre a dissymétrie d'un cristal et celle des molécules
qui le constituent.
Les deux énantiomères de la molécule d’acide lactique
3. Chiralité des acides α -aminés
Définition : Les acides α -aminés naturels possèdent sur même atome de carbone (carbone α) le groupe carboxyle
COOH et le groupe amino NH2.
A l’exception de la glycine, les acides α -aminés naturels possèdent un atome de carbone asymétrique et sont donc
chiraux. Ils possèdent deux énantiomères.
Exemple : la molécule d’alanine possède un carbone asymétrique et est chirale.
Les deux énantiomères de la molécule d’alanine
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Les alcools et polyalcools
I - GENERALITES
1) Formule générale et groupement fonctionnel
a)Définition : Un alcool est une molécule organique comportant un groupement hydroxyle lié à un atome de carbone
tétraédrique
(carbone fonctionnel).
b) Groupement fonctionnel
c) Formule générale
Pour un mono alcool saturé
2)- Nomenclature
-Identifier la chaîne principale (la chaîne carbonée la plus longue qui contient le groupe fonctionne
-Numérotez les atomes de carbone de cette chaîne de façon à ce que le carbone fonctionnel ait le plus petit numéro
possible ;
-Le nom de l'alcool est formé en ajoutant le suffixe « ol » au nom de l'alcane correspondant (avec éliminassions de la
voyelle « e »),
suffixe affecté de l'indice de position qui correspond
Exemples :
3)-Les trois classes d'alcool
-Alcool primaire : le carbone fonctionnel est lié a au plus un atome de carbone
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-Alcool secondaire : Le carbone fonctionnel est lié a au plus deux atomes de carbone.
-Alcool tertiaire : Le carbone fonctionnel est lié a au plus trois atomes de carbone
R1 ; R2 et R3 sont des groupes alkyles
4) Autres alcools : les polyalcools ou polyols
Ces alcools présentent plusieurs groupements fonctionnels
Exemples :
-Les diols (2 groupements fonctionnels)
-Les triols (3 groupements fonctionnels)
5)- PREPARATION DES ALCOOLS
a)-Obtention de l'éthanol par fermentation du glucose
La réaction est catalysée par les enzymes en milieu anaérobie
6) -Synthèse du glycol
7) -Hydratation des alcènes
a)-hydratation d'un alcène symétrique
On obtient un seul produit
b) hydratation d'un alcène dissymétrique
Les alcènes dissymétriques sont de la forme :
On obtient deux alcools de classes différentes. L'alcool de classe supérieure est Majoritaire
III - PROPRIETES CHIMIQUES DES ALCOOLS
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1) Action du sodium sur l'alcool :
2)- Déshydratation intramoléculaire :
3)- Déshydratation intermoléculaire
4)-Détermination de la formule brute. Avec R-OH et R=CnH2n+1-OH
M−18
a)-Connaissant M on a :𝑛 = 14
𝟏𝟔
𝑴
𝟏𝟔𝟎𝟎%
b)-l’orsqu’un donne le% on a : %𝑶=𝟏𝟎𝟎% => M=
%𝑶
IV - ALDEHYDES ET CETONES
1) Présentation : Les aldéhydes et les cétones se caractérisent par la présence d'un groupement
De FBG : CnH2n2O






2) Nomenclature
a) NOMENCLATURE DES ALDEHYDES
Identifier la chaîne carbonée la plus longue qui contient le carbone fonctionnel
Numéroter la chaîne en attribuant, le numéro 1 au carbone fonctionnel
Le nom de l'aldéhyde est formé en ajoutant le suffixe « al » au nom de l'alcane correspondant avec élision de la voyelle
«e»
b) NOMENCLATURE DES CETONES
Identifier la chaîne carbonée la plus longue qui contient le carbone fonctionnel
Numéroter la chaîne de sorte que le carbone fonctionnel ait le plus petit numéro possible
Le nom de la cétone est obtenu en ajoutant le suffixe « one » au nom de l'alcane correspondant avec élision de la
voyelle « e »
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Exemples :
3) Caractérisation des composés carbonylés (cétone et aldéhyde)
a) Propriété commune aux aldéhydes et aux cétones


Remarque : 2,4-DNPH signifie 2,4-dinitrophénylhydrazine
b) Propriétés spécifiques aux aldéhydes
Test du réactif de Schiff (solution de fushine)
La réduction de la liqueur de FEHLING
La liqueur de fehling est une solution de couleur bleue qui contient les ions Cu2+.
En milieu basique les ions Cu2+ de la liqueur de fehling sont réduits en oxyde de cuivre II (solide gélatineux de couleur
rouge brique)
------Réduction du nitrate d'argent ammoniacal (réactif de TOLLENS)
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C'est une solution incolore qui contient l'ion complexe diamine argent I [ Ag( NH3 )2]+
V - OXYDATION DES ALCOOLS
1) Combustion des alcools
Au cours de cette réaction la chaîne carbonée est détruite : la combustion est une
oxydation totale
2) Oxydation ménagée des alcools par le dichromate de potassium en milieu acide
a) expérience voir ci-dessous
b) conclusion
3) Oxydation ménagée des alcools par le permanganate de potassium en milieu acide

4) Equation bilan de la réaction d'oxydation
Equation bilan de l'oxydation de R-CH2-OH en R-COOH par le dichromate de potassium en milieu acide

Equation bilan de l'oxydation de R-CH(OH)-R' en R-CO-R' par le permanganate de potassium en milieu acide
5) oxydation ménagée des alcools par le dioxygène de l'air en présence de cuivre
-Alcool primaire
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- Alcool secondaire
-Alcool tertiaire : ne s'oxyde pas
5) Conclusion
Lors d'une oxydation ménagée, la chaîne carbonée se conserve, seule la fonction chimique change.
Le produit de l'oxydation ménagée dépend de la classe de l'alcool
4. Test d’identification des aldéhydes et des cétones
a. Test commun aux aldéhydes et aux cétones
Les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) se caractérisent à l'aide de la 2,4-dinitrophénylhydrazine (DNPH de
couleur jaune limpide) avec laquelle ils donnent un précipité jaune-orangé de 2,4-dinitrophénylhydrazone. Ainsi le test
indique la présence d’un aldéhyde ou une cétone si le réactif jaune, limpide donne un précipité jaune orangé.
b. Tests spécifiques aux aldéhydes
• Liqueur de Fehling : Le chauffage modéré d'un mélange contenant de la liqueur de Fehling et un aldéhyde conduit à
un précipité rouge brique (constitué d'oxyde de cuivre (I) Cu2O).
• Réactif de Tollens (solution de nitrate d'argent ammoniacal) : le chauffage modéré (50°C à 60°C au bain marie)
d'un mélange de réactif de Tollens et d''aldéhyde dans une verrerie très propre conduit à la formation d'un miroir
d'argent sur les parois de la verrerie.
• Réactif de Schiff (fuschine décolorée par le dioxyde de soufre) : À froid et en milieu non basique, en présence
d'un aldéhyde, le réactif de Schiff prend une teinte rose-violacée.
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Réaction caractéristique commune aux aldéhydes et aux cétones : Test à la D.N.P.H.
La dinitro-2.4phénulhydrazine (DNPH) réagit avec les composés carbonylés ( aldéhydes ou cétones ) en donnant un
précipité jaune orangé de dinitro-2.4 phénylhydrazone suivant la réaction :
(Explication au tableau)
L'essentiel
L’oxydation d’un alcool ou d’un aldéhyde peut être complète ou ménagée.
Les produits formés dépendent de la quantité d’oxydant, et du type de réaction.
• L’oxydation complète conduit à la formation de dioxyde de carbone et d’eau.
• L’oxydation ménagée d’un alcool primaire conduit à la formation de l’aldéhyde ou de l’acide carboxylique.
• L’oxydation ménagée d’un alcool secondaire conduit à la formation d’un aldéhyde.
• Un alcool tertiaire ne s’oxyde pas.
• L’oxydation ménagée d’un aldéhyde conduit à la formation d’un acide carboxylique.
Tests d'identification des aldéhydes et cétones : →
Réactif
DNPH
Liqueur de Fehling Réactif de Tollens Réactif de Schiff
Aldéhydes Précipité jaune orangé Précipité rouge brique Miroir d'argent Teinte rose violacée
Pas de réaction Pas de réaction
Cétones Précipité jaune orangé Pas de réaction
LES ACIDES CARBOXYLIQUES ET LEURS DERIVES.
1) Généralités
Groupement caractéristique, carboxyle :-COOH
2) Nomenclature
Les acides carboxyliques sont nommés d'après la nomenclature de substitution.
On remplace le "E" terminal de l'hydrocarbure parental par le suffixe "OÏQUE" et on fait précéder le nom par le mot
"acide".
Étant donné qu'un acide carboxylique est toujours en bout de chaîne, il ne nécessite pas d'indice de position. Le carbone
du groupement COOH est le n° 1, ce qui fixe la numérotation de la chaîne.
3) Propriétés physiques
Les acides acycliques linéaires sont des liquides ou des solides dont le point de fusion ne dépasse pas 100°C. Par
contre, ils possèdent les points d'ébullition les plus élevés parmi les composés possédant une fonction simple sur une
chaîne donnée. La solubilité dans l'eau des acides carboxyliques est totale jusqu'en C4, diminue et devient nulle à partir
de C9, les sels de sodium des acides de C12 à C18 forment ce que l'on appelle les savons.
4) Réactivité et propriétés chimiques
Un acide carboxylique réunit deux groupements qui ne sont pas indépendants l'un de l'autre.
Groupe -OH: l'hydrogène est plus labile que celui des alcools. Les acides carboxyliques sont dissociés en solution
aqueuse.
R-COOH + H2 O
R-COO- + H3O+
Groupe C=O: le carbone fonctionnel des acides est nettement moins électrophile que celui des aldéhydes et des
cétones. En conséquence, les réactions d'addition nucléophiles sont peu nombreuses.
4-1) Propriétés Acido-basiques :
Le caractère dominant des acides carboxyliques est leur acidité. Ce sont des acides faibles:
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R-COOH/R-COO- . L anion carboxylate est représenté par:
Selon la nature des groupements R (électro attracteur) les acides carboxyliques sont moins forts.
4-2) L'état naturel
De nombreux acides carboxyliques sont présents dans la nature mais le plus souvent sous forme d'esters. Plus
particulièrement les corps gras végétaux et animaux sont des esters du glycérol de divers acides gras acycliques à
chaîne linéaire plus ou moins longue.
On rencontre aussi:
l'acide lactique dans le lait et dans les muscles :
L’acide citrique présent dans les agrumes
4-3) Termes importants et utilisation:
L'acide acétique utilisé pour la préparation de tout ce qu'on appelle acétate (vinyle, éthyle, cellulose...)
5) Les diacides
L'acide oxalique ou éthane dioïque est un puissant réducteur: COOH-COOH
L'acide ortho phtalique ou acide benzènedicarboxylique:
6) Dérivés des acides carboxyliques
Amide I
6-1) Halogénures d'acyle (ou halogénures d'acide) : Ou chlorures d’acyle
Sont les dérivées d’acide carboxylique de formule RCOCl.
6-2) Nomenclature : Le nom d’un chlorure d’acyle dérive du nom de l’acide correspondant : le mot acide est remplacé
par l’expression chlorure de et la terminaison-oÏque par –oyle.
Exemple : CH3-CH2-CH2-COCl et CH3-CH2-COCl
a)-Obtention :
Ce sont d'importants intermédiaires de synthèse. Ils proviennent du remplacement d’OH par un halogène, le plus
souvent par le chlore.
On peut les obtenir en traitant l'acide correspondant par le penta chlorure de phosphore PCl5 et le chlorure de thionyle
SOCl2
R-COOH + PCl5 ------------> R-COCl + POCl3 + HCl
R-COOH + SOCl2------------> R-COCl + SO2 + HCl
Du fait des interactions électrostatiques intermoléculaires, ils présentent un point d'ébullition élevé.
Ils possèdent une odeur irritante et sont souvent utilisés comme gaz lacrymogènes.
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b)-Hydrolyse : Les chlorures d'acyle sont solubles dans l'eau mais rapidement hydrolysés en acides carboxyliques:
Parmi les gaz de combat, le di chlorure de l'acide carbonique est un gaz mortel (Phosgène: COCl2) car il s’hydrolyse
dans les poumons.
6-2) Anhydrides d'acide:
a)-Définition : les anhydrides d’acides sont les dérivée d’acide carboxylique de formule (RCO)2 O.
Elles proviennent de la déshydratation intermoléculaire de deux molécules d'acide.
b)- la nomenclature : On les nomme en remplaçant le mot acide par anhydride. On connait des anhydrides
symétriques (les deux molécules d'acides déshydratés sont les mêmes) et des anhydrides mixtes (les deux
molécules d'acides déshydratés sont différentes).
Remarque : Les anhydrides mixent s’obtiennent de façon détournée par action d’un chlorure d’acyle sur un
carboxylate de sodium, chacun apportant l’une des chaines carbonées de l’anhydride mixte.
R-COCl + R’-COO- + Na+ --------------> (RCO)2O + Na+ + Clc)- Propriétés :
- Liquides ou solides à la température ordinaire, les anhydrides d’acide sont irritants. Leurs réaction avec l’eau,
relativement, lente et provoque le retour à l’acide.
Dou L’équation de cette hydrolyse s’écrit : (RCO)2 O + H2 O -------------> 2R-COOH
Les anhydrides d’acide permettent la synthèse d’esters et d’amides avec de bons rendements.
6-3) Les esters:
I. formation : Un ester résulte de la réaction d'un acide carboxylique et d'un alcool. L’acide carboxylique perd lors de
cette réaction sont groupement |OH| et l'alcool va perdre un hydrogène |H|, la combinaison de ces éléments "perdus"
formera de l'eau. Donc, un acide et un alcool réagissent ensemble pour former un ester et de l'eau.
L'ester se constitue de la façon suivante :
La chaîne carbonée de l'alcool débarrassée de son atome d'hydrogène, vient prendre la place du groupement OH sur la
molécule d'acide.
II. formule générale
R1 désignant une première chaîne carbonée issue d'un acide carboxylique et
R2 étant la chaîne carbonée de l'alcool qui s'est "ajoutée" à l'acide en formant
cet ester et de l'eau.
III. Nomenclature
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La nomenclature des esters est composée de deux termes, le premier terminant en -oate désignant la chaîne
carbonée issue de l'acide et le deuxième terminant par -yle désignant la chaîne carbonée de l'alcool.
1. Déterminer la longueur de la chaîne provenant de l'acide, ici 3
donc propan- et rajouté le suffixe oate : ---> propanoate
2. Ajouter un "de" après le nom en -oate
3. Déterminer la longueur de chaîne provenant de l'alcool, ici 3,
donc prop, puis terminer par le suffixe -yle (avec le "e" car en
fin de nom.)
4. Ce qui donne propanoate de propyle
Pour les composés avec ramifications : exemple :
2-méthyl-propanoate d’éthyle
éthanoate 3-méthylbutyle
(* un des composants du goût de la pomme)
IV. Propriétés
IV.1. Odeurs
Beaucoup d'esters ont des odeurs caractéristiques et sont la base de parfums artificiels :
Nom du composé
odeurs
Éthanoate d'éthyle
Dissolvant
Éthanoate d'hexyle
poires
Butanoate d'éthyle
ananas
IV.2. réaction d'hydrolyse
Un ester de formule générale R-COOR' + H2O donnera deux composés : R-COOH et R'-OH . On peut donc créer un ester
à partir d'un alcool et d'un acide, mais l'on peut également récupérer un alcool et un acide d'un ester + H2O.
IV.3. réaction de saponification
Il s'agit de la réaction d'un ester avec une solution de soude (NaOH)
Cette réaction appliquée aux esters particuliers, appelés corps gras permet de fabriquer les savons.
Le trialcool obtenu est le Glycérol. Le savon étant dans ce cas le sel de potassium de l'acide gras.
-Principaux acides gras :
Formule
Nom
CH3(CH2)14-COOH ou C15H31-COOH
Acide Palmique
CH3(CH2)7-CH=CH(CH2 )7-COOH ou C17H33-COOH
Acide Oléique
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-Les polyesters :
La réaction entre un polyalcool sur un polyacide donne un polyester après élimination d’eau
Exemple :
Formule générale d'un savon : R-COONa.
Les savons :
Un savon est constitué de deux parties :
-une partie polaire hydrophyle (la tête) et une partie non-polaire hydrophobe mais lipophile (qui aime les lipides), (la
chaîne carbonée).
Les molécules de savons s'ionisent au contact de l'eau (H2O). Elles se fixent alors sur les graisses ou les huiles.
-La partie lipophile va s'orienter vers les molécules d'huile ou de graisse, tandis que la partie hydrophile s'orientera
vers les molécules d'eau.
Autre formes d’obtention des esters par les dériver d’acide carboxylique.
a)- par un chlorure d’acyle : Les chlorures d’acyle réagissent avec les alcools de façons rapide, totale et très
exothermique, pour donner un ester et du chlorure d’hydrogène.
R-COCl + R’-OH --------> R-COOR’ + HCl
b)- Par un anhydride d’acide :
Les anhydrides d’acides réagissent à température modérée de 50°c avec les alcools pour former un ester et l’acide
dont ils dérivent suivant la réaction totale d’équation :
(RCO)2O + R’-OH ------------> R-COOR’ + R-COOH
6-4) Les amides
Les préparations les plus fréquentes sont:
Il existe trois types d'amides selon les degrés de substitution de l'azote.
Amide II
Amide III
Il existe aussi des amides N substitués par des groupements alkyles (R-CONHR' et R-CONR'R")
Les amides sont solides excepté le forme amide (HCONH2).
Les amides I et II sont fortement associés par des liaisons hydrogènes intermoléculaires.
On se sert principalement des amides primaires pour effectuer des synthèses.
AMINES ALIPHATIQUES
E)- Amines et Amides
1)- Généralité sur les amines : les amines sont des composés obtenus par remplacement d’un atome d’hydrogène
deux atomes d’hydrogène ou plusieurs atomes par l’ammoniac.
a)-Différentes classes d’amines.
Classes
A Primaire
A Secondaire
A Tertiaire
Formules
R-NH2
R-NH-R’
R-N’R-R"
1) Formule générale :
R-NH2 Amine I (primaire)
R-NH-R'
Amine II (secondaire)
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Amine III (tertiaire)
2) Nomenclature :
- Amine primaire : On forme le nom à l'aide d'un préfixe qui est le nom de l'alcane (sans le "e" final) correspondant
à la chaîne carbonée, suivi de l'indice de position du groupe amine sur cette chaîne et on termine par "amine".
Exemples :
Formule
Nom
CH3NH2
Méthanamine
CH3-CH2 NH2
Ethanamine
CH3-CH2-CH2 NH2
Propanamine
propan-2-amine
2-méthylpropan-2-amine
C6H5-CH2NH2
Phénylméthanamine
Remarque 1 :
On peut aussi ajouter le suffixe amine au nom du groupe alkyle qui lui est lié : CH3-CH2-NH2 éthylamine
Remarque 2 : S'il y a plusieurs groupes fonctionnels amine : NH2-(CH2 )4-NH2 butane-1,4-diamine
- Amines secondaires :
On forme le nom à partir du nom de l'amine primaire correspondant au groupe carboné ayant le plus d'atomes de
carbone que l'on fait précéder par la lettre "N" suivie d'un tiret et du nom de l'autre groupe carboné lié à l'atome
d'azote.
N-méthyléthanamine (Amine II)
- Amines tertiaires :
On forme le nom à partir du nom de l'amine primaire correspondant au groupe carboné ayant le plus d'atomes de
carbone que l'on fait précéder par la lettre "N" suivie d'un tiret et du nom d'un des deux autres groupes carbonés liés à
l'atome d'azote, suivi d'une virgule et à nouveau de la lettre "N" suivie d'un tiret et du nom du deuxième groupe carboné
lié à l'atome d'azote (dans le cas de groupes identiques on écrit deux lettres "N" séparées par une virgule puis un tiret
et on utilise le préfixe "di" suivi du nom du groupe).
N-éthyl,N-méthylpropanamine
N,N-diméthyléthanamine
1. Amine primaire
Ex : CH3-CH2-NH2 éthanamine mais on peut dire aussi éthylamine
NH2
H3C
HC
butan-2-amine ou 1-méthyl-propanamine
2. Amine secondaire ou tertiaire
CH 2
CH3
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H3C
a) Symétrique
(C2 H5)2NH diéthyl-amine
CH NH
H3C
(CH3)3N triméthylamine
CH CH3
b) Non symétrique
H3C
On précise le nom du substitué sur l’azote précédé d’un N :
H3C
H3C HC
NH
NH
CH3
N-méthylpropan-1-amine
CH2
CH2
CH2
N
CH3
CH 2
CH 2
H3C
di-iso-propylamine
N-méthylpropan-2-amine
H3C
N-éthyl-N-méthyl-butan-1-amine
CH2
CH3
B. Amine aromatique H3C
Tout part de l’aniline, ensuite le principe est le même que pour les amines aliphatiques :
On suppose obligatoirement que le N est sur le carbone numéroté 1 du cycle aromatique.
NH2
NH
CH3
NH2
CH3
Aniline
2-méthyl-aniline
N-méthyl-aniline
On peut aussi considérer NH2 comme un groupe substituant nommé amino :
O
H2N-CH2-CH2-OH 2-amino-éthanol ou
C
OH
acide-4-amino-benzoïque
H2N
3) Structure - Isomérie :
3-1) Structure : Dérivée de celle de l'ammoniac: c'est une structure pyramidale.
Ammoniac
N,N-diméthylméthanamine
3-2) Isomérie : Elle peut provenir de la structure de la chaîne carbonée (constitution de la chaîne), ou de la
classe de l'amine (fonction) Exemple : C3H9N
Isomérie de constitution :
CH3-CH2-CH2-NH2 propanamine (amines primaires.)
Isomérie de fonction :
N-méthyléthanamine
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N,N-diméthylméthanamine
Les deux amines n'ont pas la même classe, l'une est secondaire et l'autre est tertiaire.
4) Propriétés physiques:
A part les 3 amines:
N,N-diméthylméthanamine
CH3-NH-CH3
N-méthylméthanamine
CH3-NH2
Méthanamine
qui sont des gaz à température ambiante, les autres sont des liquides.
Dans les amines liquides, il y a des liaisons hydrogène entre les molécules mais moins fortes que dans les alcools. Ce
sont des solvants moins dissociant que l'ammoniac ; elles ont des odeurs souvent très désagréables ; elles sont
toxiques.
5) Propriétés chimiques :
C'est essentiellement le doublet d'électrons de l'atome d'azote qui oriente ces propriétés (basicité et nucléophilie).
5-1) Combustion: Le caractère organique des amines se révèle par la combustion (en comparaison, l'ammoniac ne
brûle pas) :
4 CH3NH2 + 9 O2 ---------> 4 CO2 + 10H2O + 2N2
5-2) Caractère basique des solutions aqueuses :
La fixation d'un ion H+ sur le doublet non liant de l'azote se fait assez facilement ; ce sont des bases plus fortes que
l'ammoniac, mais elles restent des bases faibles.
Amine
(C2 H5)2NH
(CH3)2NH
C2 H5NH2
CH3NH2
(C2 H5)3N
(CH3)3N
NH3
pKa
11,1
10,8
10,7
10,6
10,6
9,8
9,2
---------------------------------> de plus en plus faibles--------------------------->
Remarque: La basicité est croissante en passant de l'ammoniac aux amines primaires et secondaires. On peut alors
penser que les amines tertiaires sont les plus basiques. Ce n'est pas le cas, leur pKa les place entre l'ammoniac et les
amines primaires. Ce phénomène est dû à l'encombrement stérique des groupes R liés à l'azote ; ils empêchent les ions
H+ d'approcher du doublet d'électrons libres de l'azote ce qui diminue la basicité de ces amines.
5-3) Caractère nucléophile des amines :
Le doublet d'électrons des amines agit aussi sur les atomes de carbone polarisés positivement
des halogénoalcanes (R+ -X- ) ou des alcools (R+ -OH- ).
5-3-1) Réaction d'hofmann :
5-4-) Réaction avec un acide carboxylique :
Elle a lieu en deux temps :
On obtient un carboxylate d'ammonium substitué.
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Un léger chauffage conduit à la déshydratation de ce composé,
et à la formation d'un amide substitué.
5-4-1) Action des chlorures d'acyles, des anhydrides d'acides, des esters :
il se produit une acylation c'est à dire la fixation du groupe acyle R-CO sur l'amine pour donner un amide substitué.
Avec un chlorure d'acyle par exemple :
6) Préparations : A l'état naturel, les amines aliphatiques sont rares (on trouve par exemple
la triméthylamine N(CH3)3 dans la décomposition des viandes).
Deux types principaux de préparations :
6-1) alkylation de l'ammoniac NH3 (méthodes d'Hofmann,
-Méthode d'Hofmann :
En fait la réaction ne s'arrête pas là, l'ammoniac agit aussi sur le sel RNH3+ X- pour donner R-NH2 qui réagit sur le
dérivé halogéné en excès et ainsi de suite, et l'on obtient un mélange d'ammoniac, d'amine primaire, secondaire et
tertiaire.
1)-Introduction : Les acides aminés sont à la base de la constitution des protéines et autres peptides, même s’ils n’en sont
pas les uniques constituants (voir par exemple l’hème, groupement prosthétique de l’hémoglobine). ON propose de
passer en revue les principales caractéristiques communes à tous les acides aminés, ainsi que les propriétés
particulières des principaux acides aminés retrouvés dans les molécules du vivant.
a)-Un acide aminé est une molécule qui est le plus souvent de la forme :
Structure générale d’un acide aminé
-C’est en particulier le cas à pH physiologique.
On a donc une molécule possédant deux groupements ionisables : l’un acide (COOH <—> COO – + H+), l’autre basique
(NH 2 + H+ <—> NH3+). L’atome de carbone sur lequel est fixé le groupement amine – NH2 et le groupement acide
carboxylique – COOH est appelé par convention carbone alpha.
Le groupement R correspond à un radical variable selon l’acide aminé considéré. C’est donc lui qui détermine la nature
de l’acide aminé puisque le reste est invariant.
Notons que la forme totalement non-ionisée
n’existe pratiquement pas car aux pH
acides pour lesquels la fonction COOH n’est pas ionisée, la fonction NH2 l’est toujours, et inversement aux pH basiques
pour lesquels la fonction NH2 n’est pas ionisée, la fonction COOH l’est toujours.
2)-Stéréochimie
Le carbone alpha portant quatre groupements différents, ce carbone est asymétrique. Les acides aminés sont donc
des molécules chirales. On a deux isomères possibles : l’un de la série D, l’autre de la série L. Il existe une exception :
la glycine (voir plus loin).
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Il se trouve que tous les
acides aminés naturels trouvés dans les molécules du vivant sont de la série L.
Pour aller plus loin : A quoi est due cette asymétrie moléculaire ?
3)-Les différents acides aminés intégrés lors de la synthèse des protéines
a)-Nomenclature
Les acides aminés se différencient les uns des autres par leur radical. On peut donc théoriquement faire une infinité
d’acides aminés. Cependant, on constate que chez l’Homme, comme chez de nombreuses espèces, seuls vingt acides
aminés différents sont incorporés dans les protéines lors de la traduction. Leur masse molaire moléculaire moyenne
est de 110 Da.
Pour plus de commodité, un code international de correspondance à une et trois lettres peut être utilisé pour désigner
chacun de ces vingt acides aminés.
Nom complet de
Code à une
Code à trois
Nom complet de
Code à une
Code à trois
l’acide aminé
lettre
lettres
l’acide aminé
lettre
lettres
Alanine
A
Ala
Leucine
L
Leu
Arginine
R
Arg
Lysine
K
Lys
Asparagine
N
Asn
Méthionine
M
Met
aspartique
D
Asp
Phénylalanine
F
Phe
Cystéine
C
Cys
Proline
P
Pro
glutamique
E
Glu
Sérine
S
Ser
Glutamine
Q
Gln
Thréonine
T
Thr
Glycine
G
Gly
Tryptophane
W
Trp
Histidine
H
His
Tyrosine
Y
Tyr
Isoleucine
I
Ile
Valine
V
Val
4)-Caractéristiques chimiques
Dans la liste ci-dessous sont rassemblés quelques informations sur chacun des vingt acides aminés incorporés dans
les protéines : nature du radical et quelques remarques sur les propriétés associées. Classiquement, on regroupe ces
vingt acides aminés par familles, en fonction des propriétés chimiques du radical. Plusieurs types de classement sont
possibles puisque certains acides aminés peuvent entrer dans plusieurs catégories.
Remarque : l’état d’ionisation des acides aminés étant dépendant des conditions de pH, il a été choisi dans cette
présentation de donner les formules présentant l’état d’ionisation qui prévaut à pH physiologique (pH 7,4).
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