Chimie organique

Chimie organique :
Tout le programme de BCPST1.
BCPST2 : Réactions d’addition-élimination
Introduction
I. Présentation et réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés.
1.1 Nomenclature
1.2 Structure
1.3 Réactivité des acides carboxyliques et de leurs dérivés
1.3.1 Sites réactifs
1.3.2 Fonctions acides
1.3.3 Basicité et nucléophilie
1.3.3 Mécanisme réactionnel-type d’une AN+E
1.3.4 Réactivités comparées des acides et de leurs dérivés pour les AN+E.
II. Synthèse des esters et des amides
2.1 Estérification de Fischer.
2.2 Obtention d’un amide à partir d’une amine et d’un acide carboxylique.
2.3 Utilisation d’un chlorure d’acyle ou d’un anhydride d’acide.
2.3.1 Synthèse des chlorures d’acyle et des anhydrides
2.3.2 Obtention d’un ester.
2.3.3 Obtention d’un amide.
2.4 Synthèse d’un ester méthylique à partir du diazométhane.
III. Hydrolyse basique des esters (saponification).
IV. Hydratation des nitriles et hydrolyse acide des amides.
Création de liaisons C-C et C=C à partir de carbanions stabilisés (utilisation d’un
C nucléophile)
I. SN et AN utilisant l’ion cyanure.
1.1 Ion cyanure et acide cyanhydrique.
1.2 SN sur un halogénoalcane : obtention d’un nitrile.
1.3 AN sur un composé carbonylé : obtention d’une cyanhydrine
(qu’on peut ensuite hydrolyser : exemple d’allongement de chaîne carbonée par ce
procédé en chimie des sucres –synthèse de Kiliani-Fischer)
II. Utilisation d’un organomagnésien.
2.1 Présentation et synthèse (Grignard)
(généralités sur les organométalliques, nomenclature ; type de réactions
envisageables, réaction de préparation des R-MgX ; stabilisation dans l’éther
anhydre).
2.2 Réactions acido-basiques (en général indésirables, utiles quelquefois - Zerevitinov,
réaction avec un alcyne vrai-)
2.3 SN avec un R-X : réaction de Würtz.
2.4 SN sur l’oxirane : formation d’un alcool primaire.
2.5 AN sur les adléhydes et les cétones : obtention d’alcools (choix de la classe suivant
le composé carbonylé utilisé)
2.6 AN sur CO2 : acide carboxylique avec gain d’un C.
2.7 Double AN sur les esters : obtention d’un alcool tertiaire (exemple vu en TP).
III. Utilisation de composés carbonylés en milieu basique.
3.1 Mobilité des H en α du C=O : formation d’un ion énolate.
3.2 Equilibre céto-énolique.
3.3 Nucléophilie des énolates.
3.4 Aldolisation (et cétolisation) (aldolisation est admis comme terme générique pour
les 2 réactions)
3.5 Favorisation d’une aldolisation croisée.
3.6 Crotonisation.
3.7 Alkylation d’un énolate par SN avec un halogénoalcane (C alkylation principalement ;
O-alkylation citée)
IV Synthèse malonique
4.1 But et idées générales pour la synthèse.
4.2 Processus (chaîne de réaction analogue avec un β-cétoester : citée et vue en TD)
V. Réaction de Wittig.
5.1 But et principe de la synthèse.
5.2 Obtention d’un ylure de phosphore stabilisé.
5.3 Réaction entre l’ylure de phosphore et le composé carbonylé ; exemples
d’utilisation.
Phénomènes de transport
1 Introduction
2 Outils d’étude
2.1 Mesure d’une grandeur locale.
2.2 Equilibre thermodynamique local (ETL).
2.3 Transport convectif ou diffusif
2.4 Stationnarité et uniformité
2.5 Mesure locale de l’importance du transport : vecteur densité de courant
2.5.1 définition
2.5.2 Lien entre la densité de courant et le flux de la grandeur transportée à travers une
surface
2.5.3 Expression plus détaillée de la densité de courant pour le transport de particules
ou de
charges
2.6 Bilan d’évolution d’une grandeur B dans un volume de contrôle (V) (rappel)
3 Conduction électrique, loi d’Ohm locale
3.1 Origine microscopique de la conduction électrique (Rappel).
3.2 Mobilité des porteurs de charge en régime stationnaire ou quasi-stationnaire de
conduction
Electrique
3.3 Lien entre la densité de courant le champ électrique (ou le potentiel V ) : loi d’Ohm
locale et conductivité électrique.
3.4 Lien entre conductivité électrique et mobilité.
3.5 Applications des bilans de charge en régime stationnaire.
3.5.1 Bilan sur un volume entourant un nœud : loi des nœuds (rappel).
3.5.2 Bilan sur une tranche de conducteur de forme adaptée à la géométrie de la
conduction :
résistance électrique
4 Transferts thermiques, loi de Fourier.
4.1 Les différents modes de transferts thermiques.
4.2 Objectifs et outils d’étude de la conduction thermique.
4.3 Lien entre la densité de courant thermique de conduction et la température : loi de
Fourier ;
conductivité thermique.
4.4 Expression d’un bilan thermique (avec le 1erprincipe de la thermodynamique).
4.5 Cas le plus simple (mais important) : régime stationnaire sans source.
4.5.1 Conservation du flux thermique.
4.5.2 Application : Distribution de température dans toute la zone d’étude.
4.5.3 Définition (rappel) et calcul des résistances thermiques.
4.5.4 Résistance thermique d’une fluide au contact d’une paroi ; conducto-convection
et loi de
Newton
4.6 Association de résistances thermiques (rappels) ; analogies avec l’électrocinétique.
4.7 Cas plus général : existence de sources ou (et) régime dépendant du temps.
4.7.1 1erprincipe appliqué à une tranche élémentaire ; bilan local d’énergie thermique.
4.7.2 Equation différentielle vérifiée par T (équation de la chaleur).
4.7.3 Utilisation d’un bilan global.
4.8 Temps caractéristique de diffusion thermique.
5 Diffusion particulaire ; loi de Fick..
5.1 Analogies entre conduction thermique et diffusion particulaire.
5.2 Objectifs d’étude de la diffusion particulaire.
5.3 Lien entre la densité de courant particulaire et la concentration : loi de Fick ;
Diffusivité particulaire.
5.4 Utilisation des bilans particulaires.
5.4.1 Expression générale (volume (V ) délimité par (Sf ).
5.4.2 Cas d’un régime stationnaire sans sources ; conservation du flux particulaire ;
résistance
à la diffusion.
5.5 Cas plus général : existence de sources, régime variable : équation de la diffusion
particulaire.
5.5.1 Estimation des temps caractéristiques de diffusion.
5.6 Interprétation de la diffusion particulaire avec les potentiels chimiques.
Transport convectif de matière; introduction à la thermodynamique des systèmes ouverts
1 Notion de système ouvert
2 Flux convectif de matière.
2.1 Transport convectif de masse ; débit massique et débit volumique.
2.2 Généralisation aux débits(flux) convectifs d’autres grandeurs
2.3 Bilans de masse sur un système ouvert.
2.3.1 Bilan direct sur le système ouvert.
2.3.2 Bilan en «suivant» pendant dt un système fermé «à cheval» sur (V ).
3 Premier principe de la thermodynamique pour un système ouvert
3.1 1erprincipe pour un système fermé (cas général - rappel-)
3.2 Application à (f ) «à cheval» entre t et t + dt sur un volume de contrôle (V )
3.3 Premier principe «industriel» (ou bilan enthalpique) pour le système ouvert
3.3.1 Bilan d’énergie massique.
3.3.2 Bilan de puissance
3.3.3 Généralisation à un système ouvert à plusieurs entrées-sorties.
4 Application à des dispositifs simples ou (et) des éléments de machines thermiques
4.1 Détente de Joule-Thomson (ou Joule-Kelvin)
4.2 Tuyère d’un réacteur d’avion.
4.3 Compresseur ou turbine adiabatique.
4.4 Echangeurs thermiques
4.4.1 A simple courant.
4.4.2 Avec plusieurs entrées-sorties.
4.5 Complément : Descriptions équivalentes d’une machine thermique par des
approches différentes.