universite des antilles ufr de medecine cours de mr robert pelmard

UNIVERSITE DES ANTILLES UFR DE MEDECINE COURS DE MR ROBERT PELMARD CHAPITRE 4 NOMENCLATURE DES COMPOSES ORGANIQUES I)
Rappels et définitions La chimie organique permet de synthétiser « pratiquement la totalité « des médicaments existants. ( aux alentours de 90%). Il est nécessaire de bien les nommer pour une identification internationale. L’organisme qui est chargé de cette identification est IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Il fixe les règles de nomenclature qui sont appliquées mondialement. Malheureusement, d’anciennes nomenclatures sont couramment utilisées de nos jours et ceci pourra entraîner des confusions. 1) Les alcanes Les alcanes sont des hydrocarbures saturés de formule CnH2n+2. Ils peuvent être linéaires ou ramifiés. Dans le tableau suivant figure les alcanes linéaires de C1 jusqu’à C10 et un alcane ramifié en C4. Un rappel a été fait sur les différentes écritures des molécules ( dévelloppée, topologique etc….) écritures topologiques
butane
2-méthylpropane
butane ramifié
CH4
C2H6
méthane
éthane
H2
C
H 3C
Formules brutes
CH3
H2
C
H 3C
Propane
H
H2
C
CH3
Formules semi-développées
butane
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
Formule développée
pentane
heptane
octane
hexane
décane
nonane
Les alcanes peuvent être cycliques : cyclohexane
cyclobutane
cyclopropane
cyclopentane
cycloheptane 2) Les alcènes Un hydrocarbure qui contient une insaturation est un alcène. Un hydrocarbure qui contient deux insaturations est un diène Un hydrocarbure qui contient trois insaturations est un triène. écritures topologiques
but-1-ène
2-méthylpropène
butène ramifié
H 2C
C
H
CH3
Formules semi-développées
Propène
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
H
Formule développée
H
penta-1,4-diène
hepta-1,4-diène
nona-1,4,7-triène
Les alcènes peuvent comme les alcanes être cycliques. Citons quelques cycles particuliers comportant des insaturations : Styrène ou
éthylbenzène
toluène
benzéne
1,3-diméthylbenzène
ou métaxylène
3) Les alcynes Ces hydrocarbures possèdent chacun une triple liaison, ce sont des alcynes HC
C
CH3
Propyne
but-1-yne
II)
Nomenclature Pour nommer un composé chimique, il suffit de suivre cette méthode : Préfixe-­‐ squelette-­‐ suffixe Il ne faut surtout pas se tromper sur le suffixe, il est le point de départ de la nomenclature. a) Suffixe Le suffixe se compose de deux parties : (les insaturations du squelette suivi de la fonction principale) La fonction principale est primordiale dans la nomenclature. Si la molécule possède une seule fonction, il n’y a pas d’ambiguité pour le définir. En revanche, si elle possède plusieurs fonctions alors, il faudra choisir la fonction la plus haute dans la liste suivante : Liste des fonctions dans l’ordre décroissant : Acides carboxyliques (COOH) Acides sulfoniques (SO3H) Anhydrides d’acide Sel d’acide Esters Halogénure d’acide Amide Nitriles Aldéhydes Cétone Alcools et Phénols Amines Imines Dérivés halogénés La fonction principale est directement lié au squelette appelée également chaîne principale. Cette liste est importante et à savoir car elle permettra de déterminer la chaîne principale. Exemple : une molécule qui possède une fonction acide carboxylique et une fonction alcool. Le suffixe sera celui de l’acide (oïque) car le suffixe de l’acide est placé plus haut dans la liste. Dans le tableau suivant est donné le nom du suffixe en relation avec la fonction Groupement Suffixe Acide carboxylique oïque -­‐COOH Acide sulfonique Acide sulfonique -­‐SO3H Anhydride –COOCO-­‐ oïque Ester oate -­‐COOR Halogénure d’acide oyle -­‐COX Amide amide -­‐CONR2 R =H ou alkyl Nitrile nitrile -­‐CN Aldéhyde al -­‐COH Cétone one -­‐COR Amine amine -­‐NR2 R= H ou alkyl Le squelette doit être choisi de telle manière à comporter la fonction principale et un maximun d’insaturations Si la chaîne principale ne contient pas d’insaturations, la terminaison sera ane Si elle comporte une double liaison, la terminaison sera ène Si elle comporte deux doubles liaisons, la terminaison sera diène ( di pour 2) Si elle en trois, la terminaison sera triène ( tri pour 3) Si la chaîne principale comporte une triple liaison, la terminaison sera yne Les doubles liaisons ont la même importance que les triples liaisons. Exemples : Dans un céto-­‐ester, la fonction ester l’emporte sur la fonction cétone En rouge le suffixe,
Cétone
O
-one
Aldéhyde
O
H
-al
OR
acide carboxylique
O
O
OH
Ester
oïque
O
cétone
Le suffixe est généralement précédé d’un indice qui indique sa position dans la molécule Les doubles ainsi que les triples liaisons sont précédées d’un indice qui détermine leur positionnement dans la chaîne. Les « trait d’union » encadrent l’indice. -oate
b) Squelette Le squelette est la chaîne carbonée la plus longue comportant la fonction principale Exemple : 4
5
2
2
3
3
4
1
5
HO
O
1
O
HO
6
7
On choisit toujours la chaîne carbonée la plus longue, ce sera la chaîne numérotée de 1 à 7 qui comporte 7 atomes de carbone. Listons les chaines : Alcanes linéaires Dans le tableau figure l’alcane, le radical et lae nom du squelette. radical
méthane
CH4
Nom du squelette
méthyl
éthane
éthyl
C2H6
propane
prop
propyl
but
Butane
butyl
pentane
pentyl
hexane
pent
hexyl
heptane
hex
heptyl
Octane
hept
octyl
oct
octa
Exemple : Nommer la molécule suivante : 6
4
2
3
5
O
1
H
La fonction principale est la fonction aldéhyde par conséquent le suffixe est (al). On choisit la chaîne la plus longue, c’est celle de C1 à C6 ( 6 atomes de carbone) et le squelette se nommera hex. On aperçoit sur le carbone 3 un CH3 (un méthyl) Le nom du composé est : 3-­‐méthylhex-­‐1-­‐al. Le squelette peut être une chaîne ramifiée ou un radical cyclique : Nom du squelette
cyclopropane
Cycloprop
cyclobutane
cyclobut
cyclopentane
cyclopent
cyclohexane
cyclohex
cycloheptane
cyclohept
cyclooctane
cyclooct
les ramifiées
Isopropyl
tert-Buthyl
C) Le préfixe Isobutyl
sec-Butyl
Le préfixe vient avant le squelette. Il désigne toutes les ramifications et les autres fonctions sur le squelette. Dans le tableau suivant figure le nom des préfixes : Groupement préfixe Acide carboxylique Carboxy -­‐COOH Acide sulfonique Sulfo -­‐SO3H Anhydride –COOCO-­‐ oïque Ester R-­‐oxycarbonyl -­‐COOR Halogénure d’acide Haloformyl -­‐COX Amide carbamoyl -­‐CONR2 R =H ou alkyl Nitrile cyano -­‐CN Aldéhyde formyl -­‐COH Cétone -­‐COR Amine -­‐NR2 R= H ou alkyl oxo amino 4) Règles et conduite à tenir pour la nomenclature -­‐
-­‐
-­‐
-­‐
-­‐
-­‐
-­‐
-­‐
La première étape pour déterminer le nom de la molécule est la recherche de la chaîne principale La fonction principale détermine le suffixe Le péfixe placé juste devant le squelette n’est pas séparé par un trait d’union Les indices sont devant la fonction auxquels ils s’appliquent Les virgules servent à séparer les indices Les traits d’union séparent les indices des différentes syllabes du composé. Les doubles liaisons et les triples liaisons ont la même importance (double liaison terminaison « ène », pour la triple liaison terminaison « yne ») Pour un même nombre de carbone, la chaîne cyclique est prioritaire 5) Détermination de la nomenclature de certaines molécules Pour chaque molécule, on appliquera les règles : CH3-­‐COOH Chaîne à 2 carbones donc éthan C’est un acide carboxylique, le suffixe sera oïque et le préfixe acide Le nom est : acide éthanoïque Autre exemple : 1
3
5
7
2
4
6
O
La chaîne principale est composée de 7 atomes de carbones donc ce sera : hept La fonction principale est une cétone, le suffixe sera one Une double liaison est en position 6 Le nom sera : hept-­‐6-­‐ène-­‐2-­‐one Autre exemple : O
2
8
6
1
4
7
5
3
Cl
La chaîne principale comporte 8 atomes de carbone, donc oct La foncion principale est un chlorure d’acide, le nom commencera par « chlorure de » et le suffixe sera oyle On a également 2 méthyl sur les carbones 4 et 7, alors 4 sera séparé de 7 par une virgule (diméthyl). Egalement, une double liaison sur le carbone 5, n’oubliez pas « ène ». Le nom sera : Chlorure de-­‐4,7-­‐diméthyloct-­‐5-­‐ène-­‐1-­‐oyle Autre exemple : 6
H3C
H3C
8
CH3
H2C
H
C
4
C
5H
C
1
H
C
C
2
3
CH2
CH3
CH3
7
Chaîne à 8 carbones : oct Triple liaison : yne Méthyl en 2 et 6 Éthyl en 5. Remarquez que la numérotation a été faite de telle manière la triple liaison ait le plus petit indice possible. Les substituants sont placés par ordre alphabétique devant le squelette. Le nom est : 5-­‐éthyl-­‐2,6-­‐diméthyloct-­‐3-­‐yne Autre exemple : 5
H 2C
4
C
O
H2
C
C
3
COOH
2
1
CH3
Chaîne à 5 carbones : pent Fonction principale : acide carboxylique alors, le nom commence par acide et se termine par oïque Doule liaison en position 4 (ène) Fonction cétone en position 3 ( attention, la cétone sera en préfixe et sera OXO) Le nom sera : acide 4-­‐méthyl-­‐3-­‐oxo-­‐pent-­‐4-­‐ènoïque Autre exemple : 1
5
H2C
4
C
3
CH3
Chaine en C5 : pent H2
C
C
N
C
H
CHO
2
Double liaison en 4 (ène) La fonction principale est la la fonction nitrile ( reportez-­‐vous au tableau) La fonction aldéhyde sera en préfixe donc formyl Le nom sera : 2-­‐formyl-­‐4-­‐méthylpent-­‐4-­‐ènenitrile Autre exemple : 2
3
1
La chaîne principale est le cycle benzénique : Un substituant éthyl en 1 et un méthyl en 3. Le nom sera : 1-­‐éthyl-­‐3-­‐méthylbenzène. Un dernier exemple : 8
7
6
O
1
5
2
4
3
Chaîne à 8 carbones : oct Deux doubles liaisons : diène Fonction principale : aldéhyde ( terminaison al) 2 groupes méthyl en position 3 et 7 Le nom sera : 3,7-­‐diméthylocta-­‐2,6-­‐dièn-­‐1-­‐al ou 3,7-­‐diméthylocta-­‐2,6-­‐diénal