Chimie Organique

CATEGORIE PARAMEDICALE
Formation de bachelier en Biologie Médicale
1ère année
CHU-B36/ Tour 4 / Bureau 4/35
Avenue de l'Hôpital, 1, B-4000 LIEGE
Tél. : 04 / 366 43 70 / Fax : 04 / 366 43 74
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Chimie Organique
2009-2010
Steve Gillet, D. Sc.
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Chimie Organique
Gillet Steve, D.Sc. -1-
Sommaire
U1. Les composés carbonés : GénéralitésU ............................................................................... 12
U1.1. IntroductionU .................................................................................................................. 12
U1.2. Tracer des structuresU ................................................................................................... 12
UFormules empiriques et moléculairesU ............................................................................. 12
UFormule structurale et modèles « boules et bâtonnets »U ................................................ 12
U1.3. Types de composés carbonésU ..................................................................................... 14
UQu’est-ce qu’un hydrocarbone ?U ..................................................................................... 14
UGéométrie et hybridationU ................................................................................................. 15
UGroupes fonctionnelsU ...................................................................................................... 16
U1.4. Le squelette des hydrocarbones et la nomenclatureU ................................................... 20
ULes familles des hydrocarbones aliphatiquesU ................................................................. 21
ULes alcanes à chaîne droiteU ............................................................................................ 21
ULes alcanes à chaîne branchéeU ...................................................................................... 22
ULes alcènesU ..................................................................................................................... 22
ULes alcynesU ..................................................................................................................... 23
U1.5. Atomes de carbone primaires, secondaires, tertiaires et quaternairesU ........................ 24
U1.6. L’isomérisme structuralU ................................................................................................ 24
ULes alcanesU ..................................................................................................................... 25
ULes substituants alkylesU .................................................................................................. 25
U1.7. Stéréoisomérisme : composés chirauxU ........................................................................ 26
UAtomes de carbone asymétriques et énantiomèresU ........................................................ 26
URotation spécifique et notation des isomèresU ................................................................. 28
ULes diastéréoisomèresU .................................................................................................... 31
UMélanges racémiques et résolution d’énantiomèresU ....................................................... 33
ULes composés mésoU ....................................................................................................... 34
U1.8. ConformationU ............................................................................................................... 35
ULes conformations décalées, éclipsées et intermédiairesU ............................................... 35
UProjection de Newman et utilisation de traits gras ou hachésU ......................................... 36

Chimie Organique
Gillet Steve, D.Sc. -2-
UModification de l’énergie stérique associée à la rotation autour d’une liaisonU ................ 36
U1.9. Quelques notions importantes lorsque nous aborderons les mécanismes réactionnelsU
............................................................................................................................................ 37
ULe clivage de liaisonsU ...................................................................................................... 37
UElectrophiles et nucléophilesU ........................................................................................... 37
U2. Les alcanes cycliques et acycliquesU ................................................................................... 38
U2.1. Les cycloalcanes : structure et nomenclatureU .............................................................. 38
U2.2 Cycloalcanes : conformation de cycle et tension de cycleU ............................................ 39
ULa conformation de cycleU ................................................................................................ 39
ULa tension de cycleU ......................................................................................................... 41
URésuméU ........................................................................................................................... 42
U2.3. Les propriétés physiques des alcanesU ......................................................................... 43
ULes températures de fusion et d’ébullitionU ....................................................................... 43
UDensité et miscibilité avec l’eauU ...................................................................................... 44
U2.4. Combustion des alcanes à chaîne droiteU ..................................................................... 45
U2.5. La chloration du méthane : une réaction en chaîne radicalaireU ................................... 45
UCaractéristiques générales d’une réaction en chaîne radicalaireU ................................... 45
ULe mécanisme de chloration du méthaneU ....................................................................... 46
U2.6. Des processus en compétition : la chloration du propane et du 2-méthylpropaneU ...... 47
ULa réaction entre Cl2 et le propaneU.................................................................................. 48
ULa stabilité des radicauxU .................................................................................................. 48
ULa réaction entre le Cl2 et le 2-méthylpropaneU ................................................................ 49
U2.7. Les réactions des cycloalcanesU ................................................................................... 50
ULes réactions de substitutionU ........................................................................................... 50
ULes réactions d’ouverture de cycleU .................................................................................. 50
U3. Les alcènes et alcynesU ....................................................................................................... 50
U3.1. GénéralitésU .................................................................................................................. 50
U3.2. Les cycloalcènes : structures et nomenclatureU ............................................................ 51
UNoms et structuresU .......................................................................................................... 51

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UConformation de cycleU .................................................................................................... 52
U3.3 Synthèse d’alcènes cycliques et acycliquesU ................................................................. 53
URéactions d’éliminationU ................................................................................................... 53
UCyclisation de Diels-AlderU ............................................................................................... 53
U3.4. Réaction des alcènes : IntroductionU ............................................................................. 54
UHydrogénationU ................................................................................................................. 55
UAddition de X2 (X = Cl ou Br) : formation de dihalogénures vicinauxU .............................. 56
UAddition de HX (X = Cl, Br ou I) : formation d’halogénoalcanesU ..................................... 56
U3.5. Le mécanisme d’addition électrophileU .......................................................................... 57
UAddition de HBr à une liaison C=C symétriqueU ............................................................... 57
UAddition de HBr à une liaison C=C asymétriqueU ............................................................. 58
UAddition de X2 (X = Cl ou Br)U ........................................................................................... 59
UAddition syn- et anti-U ....................................................................................................... 60
U3.6. Réactions des alcènes : additions, oxydation des liaisons C=C et clivageU .................. 62
UAddition d’H2O : formation d’alcoolsU ................................................................................ 63
UAddition d’H2O et X2 (X = Cl ou Br) : formation d’halogénohydrines (halogénoalcool)U ... 64
UOxydation : formation de diolsU ......................................................................................... 65
ULe clivage des alcènes : réaction avec O3 (ozonolyse)U ................................................... 66
U3.7. Substitution et addition radicalaires dans les alcènesU ................................................. 67
USubstitution radicalaire : bromationU ................................................................................. 67
UAddition radicalaire : bromationU ....................................................................................... 68
U3.8. Polymérisation des alcènesU ......................................................................................... 70
UPolymérisation radicalaireU ............................................................................................... 70
U3.9. Migration de la liaison double et isomérisation des alcènesU ........................................ 70
ULe mécanisme de migration de la liaison C=C catalysée par l’acideU .............................. 71
ULe mécanisme de migration de la liaison C=C catalysée par l’acideU .............................. 71
U3.10. Hydroboration des alcènesU ........................................................................................ 72
UHydroboration avec BH3U .................................................................................................. 72
U3.11. Synthèse des alcynesU ................................................................................................ 73

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U3.12. Réactions des alcynesU ............................................................................................... 74
UCombustionU ..................................................................................................................... 74
UHydrogénationU ................................................................................................................. 74
UAddition de X2 et HX (X = Cl, Br)U ..................................................................................... 75
UAddition d’H2O : formation d’une cétoneU ......................................................................... 76
UOxydation : formation d’acide carboxylique et de dioneU .................................................. 77
ULes alcynes en tant qu’acidesU ......................................................................................... 78
URéactions de couplage pour donner des alcynes multi-fonctionnelsU .............................. 80
U3.13. Protection d’un alcyne terminal : le groupe protecteur Me3SiU .................................... 80
U4. Les molécules organiques polaires : IntroductionU .............................................................. 81
U4.1. ObjectifsU ....................................................................................................................... 81
U4.2. Electronégativités et liaisons polairesU .......................................................................... 82
U4.3. Moments dipolaires moléculairesU ................................................................................ 82
UMolécules polaires et non polairesU .................................................................................. 82
ULimitation des prédictions quantitativesU .......................................................................... 84
U4.4. Effets inductifU ............................................................................................................... 85
UEffets des groupements électro-attracteurs sur les valeurs de pKaU ................................ 86
U5. Les halogénoalcanesU ......................................................................................................... 87
U5.1. Structure et nomenclatureU ........................................................................................... 87
ULes halogénoalcanes avec un seul atome d’halogèneU ................................................... 87
ULes halogénoalcanes avec plus d’un atome d’halogèneU ................................................. 88
UHalogénoalcanes primaires, secondaires et tertiairesU .................................................... 88
U5.2. Synthèse des halogénoalcanesU ................................................................................... 89
U5.3. Les propriétés physiquesU ............................................................................................. 91
ULes liaisons C-XU .............................................................................................................. 91
UTempératures d’ébullitionU ................................................................................................ 91
UChloro-, bromo- et iodoalcanes liquidesU .......................................................................... 92
U5.4. Les réactions des halogénoalcanes : formation de réactifs de Grignard et
d’organolithiensU ................................................................................................................... 92