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Terminales S Comprendre : Lois et modèles 2016-2017
Chapitre 14 :
Transformations,
Stratégie de synthèse
et Sélectivité
en chimie organique
Compétences exigibles
Mobiliser ses
connaissances
Expliquer la formation ou la rupture de liaisons lors d'une ou plusieurs étapes d'un
mécanisme réactionnel.
Reconnaître les groupes caractéristiques dans les alcool, aldéhyde, cétone, acide
carboxylique, ester, amine, amide.
Distinguer une modification de chaîne d'une modification de groupe caractéristique
Utiliser le nom systématique d’une espèce chimique organique pour en déterminer les
groupes caractéristiques et la chaîne carbonée.
Identifier un site donneur, un site accepteur de doublets d'électrons.
Réaliser, calculer,
appliquer des
consignes, modéliser
Déterminer la polarisation des liaisons en lien avec l'électronégativité
Identifier des réactifs et des produits à l’aide de spectres et de tables fournis. (voir partie 1
chap. 5)
Rechercher, extraire
et organiser
l'information utile
Extraire et exploiter des informations sur :
─ l’utilisation de réactifs chimiosélectifs ;
─ sur la protection d’une fonction dans le cas de la synthèse peptidique pour mettre en
évidence le caractère sélectif ou non d’une réaction.
Mettre en œuvre une
démarche
expérimentale
Pratiquer une démarche expérimentale pour synthétiser une molécule organique d’intérêt
biologique à partir d’un protocole.
Raisonner
Déterminer la catégorie d’une réaction (substitution, addition, élimination) à partir de
l’examen de la nature des réactifs et des produits.
Effectuer une analyse critique de protocoles expérimentaux pour identifier les espèces mises
en jeu, les quantités et les paramètres expérimentaux.
Justifier le choix des techniques de synthèses et d’analyses utilisées.
Comparer les avantages et les inconvénients de deux protocoles.
Livre Chapitre 15 (Pages 303-320) ; 24 et 25 (Pages 483 à 517)
A. LES DIFFÉRENTS CATÉGORIES DE TRANSFORMATIONS
Activité 1 p. 304
Les transformations subies par une molécule organique modifient ses groupes caractéristiques et/ou sa chaîne
carbonée.
On distingue essentiellement 3 catégories de réactions : addition, élimination, substitution.
1. LES RÉACTIONS D'ADDITION
Lors d'une réaction d'addition, une petite molécule vient se lier à une plus grosse. Le produit de la réaction contient
tous les atomes initialement présents dans les réactifs.
Exemple : Addition du dichlore sur l'éthène
produisant du 1,2 dichloroéthane
C. Troubat / LP2I Partie 2 / Chapitre 14 page 1/7

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2. LES RÉACTIONS D'ÉLIMINATION
Lors d'une réaction d'élimination, des atomes ou groupes d'atomes, dits éliminés, sont détaché du réactif d'intérêt.
En général, les groupes d'atomes éliminés étaient liés à deux atomes différents et adjacents. Il en résulte une double
liaison entre les deux atomes. Les groupes éliminés forment une petite molécule. On peut également observer la
formation d'une molécule cyclique.
Exemple 1 : Déshydratation d'un alcool et formation d'un alcène
Exemple 2 : Synthèse de Knorr
+ H2O (l)
3. LES RÉACTIONS DE SUBSTITUTION
Lors d'une réaction de substitution, un atome ou un groupe d'atomes du réactif d'intérêt est remplacé par un autre
atome ou groupe d'atomes.
Exemple : Formation d'un alcool à partir d'un dérivé chloré CH3 – Cl + H – OH → CH3 – OH + H – Cl
4. RACCOURCIR OU MODIFIER LA CHAÎNE CARBONÉE
Les molécules utilisées dans l'industrie chimique proviennent en grande partie du pétrole. Les hydrocarbures
constituants le pétrole brut doivent être séparés. Le précédé utilisé est la distillation fractionnée. Le mélange,
préalablement chauffé est injecté en bas de la colonne. Les constituants vaporisés s'élèvent : plus ils sont volatils, plus
ils seront dans une fraction haute (figure 1). Les molécules récupérées sont ensuite exploitées directement (bitume,
fioul, …) ou transformées.
Il existe plusieurs types de transformations, voici les plus courantes :
– Le craquage catalytique et le vapocraquage permettent de réduire la taille des hydrocarbures :
Le craquage catalytique consiste à chauffer une molécule en présence d'un catalyseur afin d'obtenir des
chaînes carbonées plus courtes dont certaines possèdent des doubles liaisons.
Le vapocraquage consiste à chauffer une molécule en présence de vapeur d'eau afin d'obtenir des molécules
C. Troubat / LP2I Partie 2 / Chapitre 14 page 2/7
Figure 1 : Distillation fractionnée du pétrole

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ayant des chaînes carbonées plus courtes et des doubles liaisons.
–Le reformage qui permet de ramifier, cycliser ou déshydrogéner (enlever des hydrogènes pour créer des
doubles liaisons entre deux carbones ou des molécules cycliques)
5. CAS PARTICULIER DE RÉACTIONS : LES POLYMÉRISATIONS
Il existe plusieurs types de réaction aboutissant à la formation de polymères.
Les propriétés physiques des polymères (plastiques dans le langage courant)
sont très variées : mous, durs, déformables, résistants ou non à la chaleur, à
l'abrasion, à la corrosion... Tous sont constitués d'un motif se répétant un grand
nombre de fois.
Les polymères, sont des matériaux organiques composés de
macromolécules (molécules géantes). Ces macromolécules sont généralement
formées par la répétition d’un même motif ou unité monomère n fois tout au long
de la molécule.
Notation :
n est appelé « degré de polymérisation » : c’est le nombre d’unités monomères ou motifs qui constituent une
chaîne de polymère. En général, les chaînes de polymères n’ont pas toutes exactement la même longueur, n donc est
une moyenne. n peut être très élevé : de l’ordre de plusieurs millions.
La polyaddition est une réaction au cours de laquelle des monomères identiques contenant une double liaison
s'additionnent pour former un polymère.
Exemple : Polyaddition de l'éthène (aussi appelé éthylène) pour former du polyéthylène.
Exercices : 4 et 5 p. 313 ; 15 p. 316
B. COMMENT INTERPRÉTER LES TRANSFORMATIONS CHIMIQUES ?
Activité 2 p. 305
Au cours d'une réaction chimique, certaines liaisons sont rompues, d'autres formée. L'environnement électronique de
certains atomes change. Il y a donc réarrangement des doublets d'électrons autour des atomes.
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La Bakélite, premier polymère de
synthèse
H
H H
H
nn
C C
H
H H
H

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1. POLARISATION DES LIAISONS
Rappels de 1°S :
Lorsqu'une liaison covalente relie un atome A plus électronégatif (qui attire plus les électrons) qu'un atome B, alors
la liaison A — B est dite polaire.
On la notera : - +
A — B
L'atome A porte un excès de charge négative (noté -) ; l'atome B porte un excès de charge positive (noté +).
Les charges - et + ne sont pas des charges "entières" : ce sont des fractions de la charge élémentaire e.
Lorsqu'il n'y a pas de différence d'électronégativité, la liaison est dite apolaire.
2. LE MOINS À L'ATTAQUE DU PLUS
La formation d'une liaison covalente peut être modélisée par le transfert d'un doublet d'électrons de valence. Le
doublet est transféré entre un site donneur et un site accepteur de doublets d'électrons.
Lors de la formation d'une liaison, le transfert se schématise par une flèche courbe issue de la liaison rompue
de l'atome donneur et pointant vers l'atome accepteur (flèche bleue sur le schéma suivant).
Lors de la rupture d'une liaison, le transfert se schématise par une flèche courbe issue de la liaison rompue de
l'atome donneur et pointant vers l'atome le plus électronégatif (flèche rouge sur le schéma suivant).
Exemple : Réaction entre la N,N-diéthylamine et le chlorométhane
Exercices : 8 et 9 p. 313, 19 p. 316, 28 p. 318
Sujet de bac : Liban 2014 et sa correction
C. STRATÉGIE DE SYNTHÈSE
Synthétiser une molécule c’est bien, le faire avec un maximum d’efficacité c’est mieux ! Pour cela, il faut choisir ajuster
correctement un certain nombre de paramètres.
1. AVANT L'EXPÉRIENCE
Avant de réaliser la synthèse, il faut choisir :
– les réactifs appropriés et leurs quantités, généralement on introduit un des deux réactifs en excès (le moins
cher)
– un solvant adapté, si les deux réactifs ne se mélangent pas entre eux (deux liquides non miscibles, un réactif
solide insoluble dans l’autre réactif en phase liquide)
– un catalyseur
– les paramètres expérimentaux : température, durée de la réaction, pH...
– le montage adapté
L'objectif principal est d'avoir un rendement le plus élevé possible. Cependant, il faut aussi prendre en compte la
sécurité, les coûts et l'impact environnemental.
Une synthèse peut être détaillée en 5 étapes : réaction, isolement, purification, analyse et calcul du rendement.
Avant d'être commercialisé, le produit pourra éventuellement entrer dans une autre phase de production : la
formulation. La formulation (voir cours de seconde) d’un produit consiste à déterminer la nature et les proportions des
différents ingrédients qui entrent dans sa composition en plus du composé actif. Dans le cas des médicaments le
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principe actif (qui soigne) est mélangé à des d’excipients (qui améliorent l’assimilation et la prise du médicament).
2. LA RÉACTION
Hormis certaines réactions dégageant de la chaleur, il est
souvent souhaitable de chauffer le milieu réactionnel afin
d'accélérer ou de permettre la réaction.
Le montage à reflux permet de chauffer tout en limitant les
pertes par évaporation. En fin de réaction, le milieu sera refroidi
pour condenser les vapeurs de solvant qui pourraient s'échapper
et diminuer la solubilité des produits ce qui facilitera l'étape
suivante.
Figure 1 : Montage à reflux et ampoule de coulée
3. L'ISOLEMENT
L'isolement consiste à séparer
au mieux le produit des réactifs
n'ayant pas réagi, des produits
secondaires, du catalyseur, du
solvant et des sous-produits dus à
des réactions parasites. L'isolement
conduit au produit brut.
Une fiole à vide munie d'un
entonnoir Büchner (principe)
permet une filtration rapide et un
essorage efficace sous pression
réduite.
L'extraction liquide-liquide
(principe et manipulation) permet
de transférer sélectivement des
espèces présentes dans un solvant
vers un autre solvant, non miscible
au premier, dans lequel elles sont
plus solubles.
Figure 2 : Les étapes d'une synthèse
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