UE 1 Chimie Organique : Deuxième partie PRINCIPALES

POLE SANTE
PACES 2013-2014
UE 1
Chimie Organique : Deuxième partie
PRINCIPALES FONCTIONS ORGANIQUES
Avant-propos :
Pourquoi ce cours sur les fonctions organiques ?
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Pour acquérir des connaissances de base dans l’objectif notamment de :
 comprendre l’action des principes actifs des médicaments
 comprendre les principales dysfonctions métaboliques
Pour construire et développer un mode de raisonnement de façon logique et réfléchie, capacité qui sera
utilisée tout au long des études universitaires quelle que soit la filière choisie.
Les réactions données dans ce cours sont loin d’être exhaustives : il s’agit ici de décrire les réactions les plus
couramment utilisées, sachant qu’il existe de nombreuses réactions inattendues et que des composés de structure non
prévue sont souvent obtenus même lors de réactions très simples et très couramment utilisées.
Toutes les notions vues dans la première partie du cours - Représentations, Nomenclature, Effets électroniques seront utilisées et doivent être comprises et assimilées. De plus, il est indispensable de bien maîtriser la représentation
simplifiée des molécules. Les mécanismes des réactions seront souvent donnés afin de démontrer que le déroulement
de ces réactions répond à une certaine logique ce qui permet de faciliter leur rationalisation et leur mémorisation.
Ce qui ne sera pas évoqué dans le cadre de ce cours :
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-
La réalisation pratique au laboratoire de ces réactions qui permet à l’expérimentateur de se rendre
compte que chaque réaction est unique et que les produits obtenus dépendent d’un très grand nombre de
facteurs, dont certains sont difficiles à maîtriser :
 Conditions expérimentales : température, solvants…
 Qualité des matières premières
 Présence de catalyseur, d’impuretés
 Expérimentateur
 ….
La caractérisation des molécules par utilisation des techniques analytiques et spectroscopiques qui est
pourtant partie intégrante du travail du chimiste organicien
Les parties en amont et en aval du travail du chimiste organicien qui consiste à choisir les molécules cibles en
fonction de données biologiques ou de contraintes industrielles, à imaginer les stratégies de synthèse, et à
adapter en permanence ses voies de synthèse en fonction des produits obtenus et de leurs propriétés et
potentialités.
Sylvie Baltora
UFR de Pharmacie – Institut d’Ingénierie de la Santé (2IS)
[email protected]
http://www.u-picardie.fr/edysan/
CHAPITRE 1 : HYDROCARBURES
A- HYDROCARBURES SATURES : ALCANES
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure et réactivité
II- Réactions d’halogénation
III-Réactions d’oxydation
III-1 Oxydation ménagée
III-2 Combustion
B- HYDROCARBURES INSATURES – ALCENES
OH
Vitamine A
Myrcène
2
I-Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Stabilité
I-5 Réactivité
II- Réactions d’addition
II-1 Réaction d’hydrogénation
II-2 Addition des halogénures d’hydrogène HX
II-2-1 Addition ionique
II-2-2 Addition radicalaire - Effet Kharash
II-3 Addition des halogènes X2
II-4 Réactions d’hydratation - Formation d’alcools
II-4-1 Addition d’eau
II-4-2 Addition de borane : Hydroboration
III- Réactions d’oxydation des alcènes
III-1 Oxydation sans coupure de la double liaison
III-1-1 Réaction de dihydroxylation : formation de diols cis
III-1-2 Réaction d’époxydation
III-2 Oxydation avec coupure de la double liaison
III-2-1 Réaction avec KMnO4 concentré et chaud
III-2-2 Réaction avec l’ozone
C- HYDROCARBURES INSATURES - ALCYNES
(CH3)2N
OH
Mifépristone (RU 486)
O
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Réactivité
II- Réactions d’addition
II-1 Réaction d’hydrogénation
II-2 Addition des halogénures d’hydrogène HX
II-3 Addition d’eau : oxymercuration
III- Réaction des alcynes vrais
III-1 Propriétés acides
III-2 Réactions des alcynures
D- HYDROCARBURES AROMATIQUES - ARENES
CHO
COOH
COOH
CH
HO
Vanilline
CH3
OCOCH3
Aspirine
H3C
CH
OCH3
H3C
C
H2
Ibuprofen
O
O
Dioxine
Benzo[a]pyrene
3
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Stabilité - Energie de résonance
I-5 Réactivité
II- Substitution Electrophile Aromatique SEAr
II-1 Mécanisme général
II-2 Réaction d’halogénation
II-3 Réaction de nitration
II-4 Réaction de sulfonation
II-5 Réaction de Friedel et Crafts
III- Substitutions sur les arènes monosubstitués
III-1 Effet d’activation
III-2 Effet d’orientation
III-2-1 Substituant donneur
III-2-2 Substituant attracteur
III-2-3 Règles de Holleman
IV- Réactions d’addition
IV-1 Réaction d’hydrogénation
IV-2 Réaction d’halogénation
V- Réactions d’oxydation
CHAPITRE 2 : ALCOOLS-PHENOLS-THIOLS
OH
HO
Farnésol
Cholestérol
ALCOOLS
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Réactivité
II- Réactions par rupture de la liaison RO-H
II-1 Réactions acido-basiques
II-2 Réaction d’éthérification : synthèse de Williamson
II-3 Réaction d’estérification
III- Réactions par rupture de la liaison R-OH
III-1 Formation de dérivés halogénés
III-2 Formation d’alcènes : réactions de déshydratation
IV- Réactions d’oxydation
IV-1 Généralités
IV-2 Sélectivité
4
CHAPITRE 3 : AMINES
O
O
Nicotine
NH(CH2)6-NH-C-(CH2)4-C
N
n
Polyamide - nylon 6,6
CH3
N
O
O
CH3
NH
H3C
N
N
O
AZT
N
N
CH3
N
O
OH
O
Caféine
N3
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Réactivité
II- Propriétés acido-basiques
II-1 Propriétés basiques
II-2 Propriétés acides
III- Propriétés nucléophiles
III-1 Réaction d’alkylation des amines : élimination d’Hofmann
III-2 Réaction d’acylation : préparation d’amides
III-3 Réaction avec les dérivés carbonylés
III-4 Réaction de l’acide nitreux avec les amines
CHAPITRE 4 : COMPOSES CARBONYLES – ACIDES et
DERIVES
A- COMPOSES CARBONYLES
O
O
-Ionone (violette)
Jasmone (jasmin)
O
CHO
O
Progestérone
Citronellal
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Réactivité
5
II- Réaction d’addition nucléophile
II-1 Action des carbanions
II-2 Action des hydrures : réduction chimique
II-3 Action de l’ammoniac et des amines
II-4 Action des alcools
III- Réactivité des anions énolates
III-1 Aldolisation-Cétolisation
III-2 Alkylation
IV- Réactions de réduction et d’oxydation
IV-1 Réduction des aldéhydes et des cétones
VI-1-1 Réduction en alcool
IV-1-2 Réduction en alcanes : réactions de Wolff-Kishner et de Clemmensen
IV-2 Oxydation des aldéhydes
B-ACIDES CARBOXYLIQUES ET DERIVES D’ACIDE
OCH2COOH
Cl
O
NH
H3COOC
COOH
C
NH2
Aspartame
2,4-D
Cl
acide 2,4-dichlorophénoxyéthanoïque
O
O
CH(OH)CH2OH
acide ascorbique
Vitamine C
HO
OH
I- Généralités
I-1 Nomenclature
I-2 Propriétés physiques
I-3 Structure
I-4 Réactivité
II- Réactivité
II-1 Propriétés acidobasiques
II-2 Réaction de réduction
II-3 Réaction de décarboxylation
III- Dérivés des acides
III-1 Chlorures d’acide
III-2 Esters
III-3 Amides
III-4 Nitrile
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