Preparation of 2,4-dimethyldecane, 5-n-propylnonane, 2

Nom : Classe :
Une molécule de communication
D’après la thèse présentée par : Raphaël BOULAY le 22 novembre 1999 : « IMPLICATION DU SYSTÈME OCTOPAMINERGIQUE DANS LA
COHÉSION SOCIALE ET LA RECONNAISSANCE CHEZ LA FOURMI CAMPONOTUS FELLAH » et de l’extrait d’un article de Center for
Heterocyclic Compounds, Department of Chemistry, University of Florida
L’intérêt récent pour certains alcanes, à longue chaîne peu ramifiée, concerne la synthèse de molécules naturelles comme les
hormones d’insectes.
La plupart des messages échangés par les fourmis sont des messages chimiques, des messages d’odeurs.
Ainsi la communication chimique chez les insectes est la plus utilisée.
Par exemple les fourmis possèdent des glandes qui secrètent des substances chimiques telles que les phéromones, ce sont
des substances volatiles qui fonctionnent comme des signaux chimiques.
La communication chimique est régie dans la quasi-totalité des cas par les phéromones, substances chimiques odorantes,
que seules les fourmis peuvent sentir ; c’est par les antennes que les odeurs sont distinguées.
Ce signal chimique est formé d’hydrocarbures cutilaires (se trouvant sur la cuticule, l’enveloppe externe des insectes), il
porte à la fois l’information sur l’espèce, la société, la caste et le stade de développement auxquelles appartiennent les
individus rencontrés : c’est une véritable carte d’information génétique. C’est en sécrétant cette substance qu’une fourmi
peut avertir la présence de nourriture ou d’un danger, ainsi que de sa localisation.
Ce système de communication est très sophistiqué.
On s’intéresse dans cet exercice à la synthèse d’une molécule très proche d’une phéromone naturelle :
le 5-ethyl-2-methylnonane
1) Ecrire la formule topologique de cet alcane. Donner sa formule brute. (/0,75)
La première étape (réaction 1) de la synthèse utilise le réactif A qu’on fait réagir avec un organomagnésien (substance
organique contenant l’élément magnésium).
2) Donner (directement sur cet énoncé) le nom de la molécule A. Entourer la fonction de la molécule A. (/0,75)
3) Décrire le(s) test(s) que vous réaliseriez pour essayer de mettre en évidence la fonction organique de cette molécule A.
(/2)
La deuxième étape (réaction 2) de la synthèse utilise le produit de la réaction 1 qu’on fait réagir avec de l’eau.
4) Donner le nom et la classe de l’alcool B obtenu (argumenter).. (/1,5)
5) a) Décrire le test à utiliser pour montrer que l’alcool n’est pas tertiaire ? (/1,5)
b) Quelle serait la fonction organique de la molécule produite par ce test ? (/0,5)
c) Ecrire l’équation de la réaction du test en milieu acide (avec les formules topologiques pour les espèces organiques).
(/2,5)
OCH3
CH3
2-ethylhexanal
+Cl Mg CH3
CH3
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
A
Réaction 1
OCH3
CH3
2-ethylhexanal
+Cl Mg CH3
CH3
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
A
OCH3
CH3
2-ethylhexanal
+Cl Mg CH3
CH3
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
A
Réaction 1
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
+OH2CH3
CH3 OH
CH3
CH3
2
5-ethyl-2-methylnonan-4-ol
H2O + Mg(OH)2+ HCl
B
Réaction 2
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
+OH2CH3
CH3 OH
CH3
CH3
2
5-ethyl-2-methylnonan-4-ol
H2O + Mg(OH)2+ HCl
B
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
+OH2CH3
CH3 OH
CH3
CH3
2
5-ethyl-2-methylnonan-4-ol
H2O + Mg(OH)2+ HCl
Cl
Mg
CH3
CH3 O
CH3
CH3
+OH2CH3
CH3 OH
CH3
CH3
2
5-ethyl-2-methylnonan-4-ol
H2O + Mg(OH)2+ HCl
B
Réaction 2

La troisième étape (réaction 3) de la synthèse utilise le produit de la réaction 2 qu’on fait réagir avec du chlorure de
thionyle.
6) A quelle catégorie de réaction appartient la réaction 3 : est ce une réaction d’addition, d’oxydation, de réduction,
de substitution ou d’élimination ? Argumenter (/1)
7) a) Entourer (directement sur cet énoncé) la fonction et donner le nom de la molécule C obtenue. (/0,75)
b) Décrire le test que vous réaliseriez pour essayer de mettre en évidence la fonction organique de cette molécule C. (/1)
La quatrième étape (réaction 4) de la synthèse utilise le produit C de la réaction 3 qu’on fait réagir avec de la potasse.
On obtient 4 produits dont les 2 molécules D et E.
8) a) Donner (directement sur cet énoncé) le nom des molécules D et E. (/1)
b) Donner la configuration de la double liaison des molécules D et E. Argumenter. (/1,5)
9) a) Expliquer pourquoi on obtient 2 autres produits F et G. (/1,5)
b) Donner la formule topologique et le nom de F et de G. (/1)
c) A quelle catégorie de réaction appartient la réaction 4 ? Argumenter. (/1)
La cinquième et dernière étape (réaction 5) de la synthèse utilise les espèces D , E , F et G qu’on fait réagir avec du
dihydrogène gazeux afin d’obtenir le 5-éthyl-2-méthylnonane
10) A quelle catégorie de réaction appartient la réaction 5 ? Argumenter. (/0,75)
11) Ecrire l’équation de réaction (avec les formules topologiques pour les espèces organiques) de cette dernière étape
en utilisant comme réactif la molécule D ou E. (/0,5)
CH3
CH3 OH
CH3
CH3
+Cl
Cl
O
SCH3
CH3 Cl
CH3
CH3
4-chloro-5-ethyl-2-methylnonane
+ SO2 + HCl
C
Réaction 3
CH3
CH3 OH
CH3
CH3
+Cl
Cl
O
SCH3
CH3 Cl
CH3
CH3
4-chloro-5-ethyl-2-methylnonane
+ SO2 + HCl
C
Réaction 3
CH3
CH3 Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
+ KOH
Réaction 4
+ KCl +H2O+
. . . . . . . . . . + . . . . . . . . . .
D E
FG
CH3
CH3 Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
+ KOH
Réaction 4
+ KCl +H2O+
. . . . . . . . . . + . . . . . . . . . .
CH3
CH3 Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
+ KOH
Réaction 4
+ KCl +H2O+
. . . . . . . . . . + . . . . . . . . . .
CH3
CH3 Cl
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
+ KOH
Réaction 4
+ KCl +H2O+
. . . . . . . . . . + . . . . . . . . . .
D E
FG

Nom : Classe :
Une molécule de communication
D’après la thèse présentée par : Raphaël BOULAY le 22 novembre 1999 : « IMPLICATION DU SYSTÈME OCTOPAMINERGIQUE DANS LA
COHÉSION SOCIALE ET LA RECONNAISSANCE CHEZ LA FOURMI CAMPONOTUS FELLAH » et de l’extrait d’un article de Center for
Heterocyclic Compounds, Department of Chemistry, University of Florida
L’intérêt récent pour certains alcanes, à longue chaîne peu ramifiée, concerne la synthèse de molécules naturelles comme les
hormones d’insectes.
La plupart des messages échangés par les fourmis sont des messages chimiques, des messages d’odeurs.
Ainsi la communication chimique chez les insectes est la plus utilisée.
Par exemple les fourmis possèdent des glandes qui secrètent des substances chimiques telles que les phéromones, ce sont
des substances volatiles qui fonctionnent comme des signaux chimiques.
La communication chimique est régie dans la quasi-totalité des cas par les phéromones, substances chimiques odorantes,
que seules les fourmis peuvent sentir ; c’est par les antennes que les odeurs sont distinguées.
Ce signal chimique est formé d’hydrocarbures cutilaires (se trouvant sur la cuticule, l’enveloppe externe des insectes), il
porte à la fois l’information sur l’espèce, la société, la caste et le stade de développement auxquelles appartiennent les
individus rencontrés : c’est une véritable carte d’information génétique. C’est en sécrétant cette substance qu’une fourmi
peut avertir la présence de nourriture ou d’un danger, ainsi que de sa localisation.
Ce système de communication est très sophistiqué.
On s’intéresse dans cet exercice à la synthèse d’une molécule très proche d’une phéromone naturelle : le 3-éthyldécane
1) Ecrire la formule topologique de cet alcane. Donner sa formule brute. (/0,75)
La première étape (réaction 1) de la synthèse utilise le réactif A qu’on fait réagir avec un organomagnésien (substance
organique contenant l’élément magnésium).
2) Donner (directement sur cet énoncé) le nom de la molécule A. Entourer la fonction de la molécule A. (/0,75)
3) Décrire le(s) test(s) que vous réaliseriez pour essayer de mettre en évidence la fonction organique de cette molécule A.
(/2)
La deuxième étape (réaction 2) de la synthèse utilise le produit de la réaction 1 qu’on fait réagir avec de l’eau.
4) Donner le nom et la classe de l’alcool B obtenu (argumenter). (/0,5+1)
5) Décrire le test à utiliser pour obtenir des renseignements sur la classe de l’alcool.Quel sera le résultat du test sur B? (/1,5)
+Cl Mg CH3
O
CH3
CH3
decan-3-one
CH3
CH3
Cl
Mg CH3
O
A
Réaction 1
+Cl Mg CH3
O
CH3
CH3
decan-3-one
CH3
CH3
Cl
Mg CH3
O
A
Réaction 1
+OH2
2
CH3
CH3CH3
OH
CH3
CH3
Cl
Mg CH3
O
3-ethyldecan-3-ol
H2O+ Mg(OH)2+ HCl
B
Réaction 2
2
+OH2
2
CH3
CH3CH3
OH
CH3
CH3
Cl
Mg CH3
O
3-ethyldecan-3-ol
H2O+ Mg(OH)2+ HCl
B
Réaction 2
+OH2
2
CH3
CH3CH3
OH
CH3
CH3
Cl
Mg CH3
O
3-ethyldecan-3-ol
H2O+ Mg(OH)2+ HCl
B
Réaction 2
2

La troisième étape (réaction 3) de la synthèse utilise le produit de la réaction 2 qu’on fait réagir avec un réactif relativement
complexe qu’on surnomme PTSA.
6) A quelle catégorie de réaction appartient la réaction 3 : est ce une réaction d’addition, d’oxydation, de réduction,
de substitution ou d’élimination ? Argumenter (/1)
7) a) Entourer (directement sur cet énoncé) la fonction et donner le nom de la molécule C obtenue. (/0,75)
b) Décrire le test que vous réaliseriez pour essayer de mettre en évidence la fonction organique de cette molécule C. (/1)
On obtient lors la troisième étape 3 produits dont la molécule C.
8) D est un isomère de configuration de C. Donner la formule topologique et le nom de D. (/0,25)
On argumentera pour le nom de la configuration. (/1,5)
9) a) Expliquer pourquoi on obtient un autre produit E. (/1)
b) Donner la formule topologique et le nom de E. (/1)
c) E est un isomère de C. De quel type d’isomérie s’agit il ? Argumenter. (/1)
La quatrième et dernière étape (réaction 4) de la synthèse utilise les espèces C, D et E qu’on fait réagir avec du dihydrogène
gazeux afin d’obtenir le 3-éthyldécane
10) A quelle catégorie de réaction appartient la réaction 4 ? Argumenter. (/1)
11) Ecrire l’équation de réaction (avec les formules topologiques pour les espèces organiques) de cette dernière étape en
utilisant comme réactif la molécule C. (/1)
Questions complémentaires :
12) a) Classez les molécules A, B et C par ordre de température d’ébullition croissante. Argumenter. (/1,75)
b) Ces molécules ont-elles des températures d’ébullition très différentes dans les mêmes conditions de pression
(p =1013 hPa) ? Argumenter. (/0,5)
13) Par réaction de substitution sur l’alcool B, on peut obtenir un dérivé chloré F.
a) Donner le nom et la formule topologique de F. (/0,75)
b) Décrire le test que vous réaliseriez pour essayer de mettre en évidence la fonction organique de cette molécule F. (/1)
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
PTSA
Réaction 3
+ H2O
+
+
C
D
E
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
PTSA
Réaction 3
+ H2O
+
+
C
D
E
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
PTSA
Réaction 3
+ H2O
+
+
C
D
E

Correction Une molécule de communication
1) Formule topologique et formule brute du 3-éthyldécane. C12 H26 (/1,5)
2) Nom et entourer la fonction de la molécule A. (/1,5) 3) Décrire le(s) test(s) pour mettre
en évidence la fonction organique de cette molécule A. (/2) Test à la DNPH : commun avec les aldéhydes
: dans un tube à essai, verser 1 mL de DNPH. Ajouter quelques gouttes de la cétone,
un précipité jaune doit se former. Test à la liqueur de Fehling : différenciation entre cétone et aldéhyde
: dans un tube à essai, verser 1 à 2 mL de liqueur de Fehling de couleur bleu.
Ajouter qq gouttes de cétone, un précipité rouge doit se former après chauffage.
4) Nom et la classe de l’alcool B
obtenu (/1) alcool tertiaire car le carbone de
la fonction alcool est relié à 3 chaînes carbonées.
5) Description du test à utiliser pour obtenir des
renseignements sur la classe de l’alcool.
Quel sera le résultat du test sur B? (/1)
Test aux ions permanganate : les alcools primaires
et secondaires sont réducteurs.
Dans un tube à essai, verser 1 mL de solution aqueuse
d’ions permanganate en milieu acide par exemple.
Et quelques gouttes de l’alcool tertiaire. Chauffer.
La solution doit rester violette en présence d’un alcool tertiaire.
La réaction 3 est résumée à droite . 6) Catégorie de cette réaction : (/1)
d’élimination : l’espèce réactive a perdu ici l’équivalent d’une molécule d’eau
7) a) Entourer la fonction et donner le nom de la molécule C obtenue. (/1)
b) Description du test pour mettre en évidence la fonct° de la molécule C.
(/1) Dans un tube à essai verser 1 mL de solution aqueuse de dibrome
(ou eau de dibrome) de couleur jaune orangé, ajouter quelques gouttes de C,
la solution de dibrome devrait se décolorer
8) D est un isomère de configuration de C. Formule topologique et le nom de D.
Nom de la configuration. (/1) On regarde chacun des atomes portés par les atomes
de carbone de la double liaison (n°2 et n°3). L’atome de carbone 2 porte un atome
de C (du groupement méthyl) et une atome d’hydrogène.
L’atome de C possédant un n° atomique plus élevé que l’atome H, le groupement
Méthyl est prioritaire sur l’hydrogène. L’atome de carbone 3 doublement lié porte
2 atomes de C (équivalent pour la longueur de chaîne à un groupement éthyl pour l’un et
heptyl pour l’autre) . Le groupement heptyl (chaine carbonée la plus longue) est prioritaire
puisque si le classement ne peut s’effectuer sur le 1 er atome de carbone attaché,
il se fait alors sur le suivant et ainsi de suite. En effet les groupements prioritaires portés par chaque atome de carbone
doublement lié sont placés du même côté de l’axe de la double liaison. L’alcène a pour configuration E.
9) a) Expliquer pourquoi on obtient un autre produit E. (/1) On obtient un autre produit E car la déshydratation concerne l’atome
de C (n°3) portant la fonction alcool et un atome de C vicinal (il en existe ici le n°4 et 2 atomes de carbone en position 2). Si
l’atome de carbone n°4 perd l’équivalent d’un atome d’hydrogène, on obtient E.
b) Donner la formule topologique et le nom de E. (/1) c) E est un isomère de position de C car ces 2 molécules ne différent que par
la position de la double liaison. (/1). La quatrième étape (réaction 4) utilise les espèces C, D et E qu’on fait réagir avec du dihydrogène
afin d’obtenir le 3-éthyldécane. 10) la réaction 4 appartient à la catégorie des réactions d’addition (retour à la saturation) car une
molécule (ici du dihydrogène) se fixe sur la molécule réactive d’alcène. (/1) 11) Equation de réaction (avec les formules
topologiques) de cette étape en utilisant comme réactif la molécule C. (/1)
12) a) Classez A, B et C par ordre de température d’ébullition
croissante.(/1) A devrait avoir une Téb plus faible que les
autres espèces car cette molécule possède 2 atomes de
carbone de moins (pas de liaison hydrogène possible entre
les fonction cétone partie polaire). Des molécules d’alcool
B peuvent former des liaisons hydrogène entre elles
néanmoins la chaîne carbonée est longue et cet effet sera
peu dominant. b) Ces molécules n’auront pas des Téb
d’ébullition très différentes car la chaîne carbonée de ces
molécules étant longue, les effets due aux différentes fonctions seront négligeable. (/0,5)
13) Par réaction de substitution sur B, on peut obtenir un dérivé chloré F.
a) Donner le nom et la formule topologique de F. (/1,5)
b) Décrire le test pour essayer de mettre en évidence la fonction de F. (/1)
Dans un tube à essai verser 1 mL de solution aqueuse de nitrate d’argent
incolore, ajouter quelques gouttes de F, un précipité (solide) de chlorure d’argent
blanc devrait se former. Quelques minutes après exposition à la lumière du
soleil, un précipité gris noir de métal argent devrait se former.
CH3
CH3
CH3
3-ethyldecane
CH3
CH3
CH3
3-ethyldecane
+HH
CH3CH3
CH3
3-ethyldecane
CH3
CH3
CH3
(2E)-3-ethyldec-2-ene
C
2
3+HH
CH3CH3
CH3
3-ethyldecane
CH3
CH3
CH3
(2E)-3-ethyldec-2-ene
C
2
3+HH
CH3CH3
CH3
3-ethyldecane
CH3
CH3
CH3
(2E)-3-ethyldec-2-ene
C
2
3
CH3
CH3
CH3
OH
3-ethyldecan-3-ol
CH3
CH3
CH3
Cl
3-chloro-3-ethyldecane
CH3
CH3
CH3
OH
3-ethyldecan-3-ol
CH3
CH3
CH3
Cl
3-chloro-3-ethyldecane
décan-3-one
O
CH3
CH3
décan-3-one
O
CH3
CH3
O
CH3
CH3
C
D
E
2
3
2
34 PTSA
+OH2
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
CH3CH3
CH3
3-ethyldec-3-ene
(2Z)-3-ethyldec-2-ene
(2E)-3-ethyldec-2-ene
3-ethyldecan-3-ol
C
D
E
2
3
2
34 PTSA
+OH2
CH3
CH3
CH3
OH
CH3
CH3
CH3
CH3CH3
CH3
CH3CH3
CH3
3-ethyldec-3-ene
(2Z)-3-ethyldec-2-ene
(2E)-3-ethyldec-2-ene
3-ethyldecan-3-ol