Chimie, Chapitre 6 Terminale S MODIFIER LA STRUCTURE D`UNE

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Chimie, Chapitre 6 Terminale S
MODIFIER LA STRUCTURE D’UNE MOLECULE EN CHIMIE ORGANIQUE
I – MODIFICATIONS DE LA CHAINE CARBONEE
1) Avec conservation du nombre d’atomes de carbone
Les modifications de chaîne peuvent avoir lieu avec conservation du nombre d'atomes de carbone dans la
molécule. C'est alors le type de chaîne (linéaire, ramifiée, cyclique saturée ou insaturée) qui est modifié.
Exemples :
 Passage d’une chaîne linéaire à une chaîne ramifiée :
 Passage d’une chaîne saturée à une chaîne insaturée : + H2
 Passage d’une chaîne linéaire à une chaîne cyclique : + H2
2) Avec diminution du nombre d’atomes de carbone
Les molécules à longue chaîne carbonée peuvent être « cassées » et subir un raccourcissement de chaîne.
Exemples :
+ + +
3) Avec augmentation du nombre d’atomes de carbone
La réaction entre plusieurs molécules carbonées peut conduire à un allongement de chaîne. Si une chaîne
carbonée est utilisée comme un maillon, il est possible d'en associer plusieurs.
Exemples : n
II - LA MODIFICATION DU GROUPE CARACTERISTIQUE
Exemple : la fermentation acétique transforme de l’éthanol en acide éthanoïque :
III - COMMENT EFFECTUER LA MODIFICATION ?
1) La réaction d’addition
Exemple 1 :
Au cours d’une réaction d’addition d’eau (ou réaction d’hydratation), un alcène est transformé en alcool :
CHCH2CH3
CH3
n
CHCH2

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Exemple 2 :
Au cours d’une réaction d’addition de dihydrogène (ou réaction d’hydrogénation),
 un alcène peut être transformé en alcane :
 une cétone peut être transformée en alcool :
 un alcane cyclique peut être transformé en alcane linéaire :
Exemple 3 :
Au cours d’une réaction d’addition de dihalogène (ou réaction d’halogénation), un alcène peut être transformé
en halogénoalcane :
2) La réaction d’élimination
Exemple 1 :
Au cours d’une réaction d’élimination d’une molécule d’eau, un alcool est transformé en alcène :
Exemple 2 :
Parfois, les groupes d’atomes ne sont pas fixés sur des atomes adjacents :
3) La réaction de substitution

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Exemple 1 :
Une réaction d’estérification remplace les groupes hydroxyle et carboxyle de deux molécules par un groupe
ester :
Exemple 2 :
Une réaction d’alkylation remplace un atome d’hydrogène par une chaîne carbonée (groupe alkyle) :
4) D’autres réactions
 La réaction de polymérisation consiste à accrocher des monomères les uns aux autres pour former un
polymère ( Cf. § I-3) ).
 La réaction de cyclisation transforme un alcane linéaire en alcane cyclique ( Cf. § I-1) 3ème exemple ).
 La réaction d’isomérisation transforme un alcane en un isomère plus ramifié ( Cf. § I-1) 1er exemple ).
 La réaction de craquage transforme une molécule contenant beaucoup d’atomes de carbone en molécules
en contenant moins ( Cf. § I-2) ).
5) Produits de réactions
Certains produits de réactions vont comporter plusieurs groupes caractéristiques différents : elles sont dits
polyfonctionnelles.
Le nom d'une espèce chimique organique polyfonctionnelle s'organise en trois parties :
 un radical qui informe sur la chaîne carbonée ;
 un suffixe qui permet d'identifier le groupe caractéristique par rapport auquel la ou les
chaînes sont numérotées. Le sens de numérotation est celui pour lequel l'atome de
carbone associé au suffixe porte le numéro le plus petit possible ;
 un ou plusieurs préfixes qui permettent d'identifier les autres groupes caractéristiques de
la molécule ou des groupes alkyle.
Remarque :
 Si un même groupe caractéristique apparaît plusieurs fois dans une molécule, on ajoute un préfixe
multiplicatif ( di-, tri-, tétra-, etc.)
 Préfixes usuels :
Exemple : acide 2-oxobutanoïque
Groupe caractéristique
Préfixe
= O
oxo-
– OH
hydroxy-
– NH2
amino-

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IV - MODELISATION DE LA MODIFICATION D’UNE MOLECULE ORGANIQUE
1) Rappel : la polarisation des liaisons
a) L’électronégativité de Linus Pauling
 L’électronégativité est une grandeur physique traduisant la tendance d’un atome à attirer à lui les électrons
de la liaison dans laquelle il est engagé.
Extrait de la classification :
H
2,2
He
Li
1,0
Be
1,6
B
2,0
C
2,6
N
3,0
O
3,4
F
4,0
Ne
Na
0,9
Mg
1,3
Aℓ
1,6
Si
1,9
P
2,2
S
2,6
Cℓ
3,2
Ar
b) La polarisation d’une liaison
 Lorsque deux atomes liés possèdent une différence d’électronégativité au moins supérieure à 0,3 mais
inférieure à 2,0 ,la liaison covalente entre ces atomes peut être considérée comme polarisée. L’atome le
plus électronégatif ne porte pas une charge négative entière mais partielle. De même, l’atome le moins
électronégatif ne porte pas une charge positive entière mais partielle.
Exemples :
Liaison
Différence d’électronégativité
 Lorsque la différence d’électronégativité est supérieure à 2,0 ,la liaison covalente n’est plus polarisée mais
de type ionique.
Exemple : la liaison ionique sodium – chlore : Na+ Cℓ-
2) Notion de sites donneur ou accepteur d’électron(s)
Exemple 1 : L’ion hydroxyde HO- : H – O
Le site donneur de doublet d’électrons est localisé sur l’atome d’oxygène.
Le doublet d’électrons susceptible d’être donné est l’un des 3 doublets non liants.
Exemple 2 : La molécule d’éthène C2H4 :
Le site donneur de doublet d’électrons est situé entre les deux atomes de carbone.
Le doublet d’électrons susceptible d’être donné est l’un des 2 doublets liants.
Exemple 1 : L’ion hydrogène H+ : H
Le site porte une charge positive entière.
Exemple 2 : La molécule de méthanal :
Le site accepteur de doublet d’électrons est situé sur l’atome de carbone lié
à l’atome d’oxygène.
C C
H
H H
H
CO
H
H

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3) Mouvement d’un doublet d’électrons
a) Notion de mécanisme réactionnel
Un mécanisme réactionnel décrit le déroulement, à l’échelle moléculaire, de chaque étape d’une transformation
chimique, en particulier la nature des liaisons formées et rompues, et l’ordre dans lequel ont lieu ces formations
et ruptures.
b) Transfert de doublet d’électrons
Exemple 1 :
Exemple 2 :
Exemple 3 :
+
Br
CBr
CH3
CH3
CH3
CH
CH3
CH3
CH3
CHCH2
CH3
CH3H
C CH2
CH3
CH3
+
H
H – O
+
CH3CH CH3
CH3
C CH3
CH3
CH3
O
H