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1. Modifications de chaîne   Une chaîne carbonée peut être linéaire, ramifiée, ou cyclique.   Elle est saturée si elle ne contient que des liaisons simples.   Elle est insaturée si elle contient au moins une liaison double.   Les réactions subies par les molécules organiques peuvent impliquer des modifications de la chaîne carbonée, soit a) Avec conservation du nombre d’atomes de carbone b) Avec diminution du nombre d’atomes de carbone c) Avec augmentation du nombre d’atomes de carbone a) Modification de la chaîne avec conservation du nombre d’atomes de carbone C’est le type de chaîne qui est alors modifié. Par exemple, dans l’industrie pétrolière, le reformage permet d’obtenir, à partir d’hydrocarbures légers et saturés, à pression et température élevées avec catalyseur, des essences plus performantes (molécules ramifiées, insaturées), des dérivés cycliques et du dihydrogène. Trois types de réactions peuvent avoir lieu : l’isomérisation, la déshydrogénation, et la cyclisation. Exemples Un hydrocarbure saturé (alcane linéaire) est transformé en un de ses isomères ramifiés. Un alcane saturé est transformé en alcène avec formation de dihydrogène Un alcane linéaire est transformé en cyclane avec formation de dihydrogène Application : nommer la transformation suivante en la comparant aux trois précédentes… b) Modification de la chaîne avec diminution du nombre d’atomes de carbone   Les molécules à longues chaîne carbonée peuvent être « cassées » et subir un raccourcissement de chaîne.   Dans l’industrie pétrolière, le craquage est la conversion des hydrocarbures saturés en hydrocarbures plus légers.   Exemple c) Modification de la chaîne avec augmentation du nombre d’atomes de carbone   La réaction entre plusieurs molécules carbonées peut conduire à un allongement de chaîne.   Exemple 2.Modification de groupe caractéristique   Un groupe caractéristique est un groupe d’atomes qui confère à la molécule qui le possède des propriétés spécifiques.   Les réactions subies par les molécules organiques peuvent impliquer des modifications de groupe(s) caractéristique(s) de la molécule.   Exemple 3. Grandes catégories de réactions chimiques   Réaction de substitution Une molécule subit une réaction de substitution si l’un de ses atomes ou groupes d’atomes, lié à un carbone par une liaison simple, est remplacé par un autre atome ou groupe d’atomes.   Exemples Transformation d’une amine en alcool : le groupe -­‐NH2 est substitué par le groupe –OH L’atome -­‐H est substitué par le groupe – CH2CH3   Réaction d’addition Une molécule possédant une liaison double subit une réaction d’addition si cette liaison double se transforme en liaison simple.   Exemples   Hydratation d’un alcène en alcool, la molécule H2O se fragmente en H et OH, chaque fragment s’additionnant sur la liaison double C=C. La liaison double C=C se transforme en liaison simple C-­‐C :   Réduction d’une cétone en alcool, H-­‐ puis H+ s’additionnent sur la double C=C. La liaison double C=C se transforme en liaison simple C-­‐O :   Réaction d’élimination Une molécule subit une réaction d’élimination si l’une de ses liaisons simples se transforme en liaison double (réaction inverse d’une réaction d’addition), ou si cette molécule subit une cyclisation. Il y a alors élimination d’une « petite molécule » (H2, H2O…) qui apparaît dans les produits.   Exemples C’est la déshydratation d’un alcool en alcène : deux atomes de carbones voisins perdent respectivement un groupe -­‐OH et un atome H. Il y a formation d’une liaison double C=C et élimination d’une molécule d’eau H2O:   Cyclisation d’un alcane en cycloalcane (ou cyclane) avec élimination d’une molécule H2 : 4.Notion de mécanisme réactionnel a) Electronégativité C’est une grandeur sans dimension (sans unité) qui traduit la tendance d’un atome à attirer à lui les électrons de la liaison dans laquelle il est engagé.   Il existe plusieurs échelles d’électronégativité, la plus couramment utilisée est l’échelle de Pauling :   L’électronégativité des atomes augmente dans une période de gauche à droite   Elle augmente de bas en haut dans un groupe. b) Polarisation d’une liaison La liaison covalente entre deux atomes A et B est polarisée lorsqu’elle relie deux atomes ayant une différence d’électronégativité moyenne à forte , c’est-­‐à-­‐dire comprise entre 0,3 et 2,0.   Le doublet d’électrons mis en commun est alors plus attiré vers l’atome le plus électronégatif . On modélise cela en notant que l’atome le plus électronégatif A porte une charge « partielle » négative δ-­‐ , alors l’atome le moins électronégatif B porte une charge partielle δ+ : Quelques liaisons polarisées Remarque : La liaison covalente polarisée est une situation intermédiaire entre 2 cas « limites »   La liaison covalente apolaire qui relie deux atomes identiques ou ayant une différence d’électronégativité faible inférieure à 0,3. Le doublet liant est alors équitablement réparti entre les deux atomes.   la liaison ionique qui relie deux atomes ayant une différence d’électronégativité très forte, supérieure à 2,0. Le doublet liant est alors complètement capté par l’atome le plus électronégatif, et les deux atomes deviennent des ions. c) Sites donneurs ou accepteurs de doublet d’électrons   Représentation de Lewis Elle fait apparaître tous les électrons des couches externes des atomes, répartis en doublets liants (liaison covalente) ou doublet non liants : Valence ou nombre de liaisons formées Les atomes dans les molécules ou les ions vérifient la règle du duet et de l’octet.   Site donneur de doublet d’électrons Il peut être constitué par un atome porteur de doublet(s) non liant(s) , d’une charge négative , ou par une liaison multiple (doublet liant). exemples :   Site accepteur de doublet d’électrons Il peut être constitué par un atome portant une charge positive (élémentaire ou partielle). exemples : d)Mouvement d’un doublet d’électrons   Mécanisme réactionnel Alors que l’équation d’une réaction chimique modélise le bilan de la transformation à l’échelle macroscopique, un mécanisme réactionnel décrit le déroulement, à l’échelle moléculaire, de chaque étape de la transformation, en particulier la nature des liaisons formées et rompues.   Modèle de la flèche courbe Un mouvement de doublet d’électrons permet d’expliquer la formation ou la rupture de liaison. La flèche courbe part d’un doublet d’électrons d’un site donneur de doublet d’électrons et pointe vers un site accepteur de doublet d’électrons. Exemples: Formation d’une liaison O-­‐C Formation d’une liaison C-­‐H   Remarque : L’arrivée d’une flèche (doublet d’électrons) sur un atome provoque souvent le départ d’une autre flèche afin d’éviter l’apparition de charges défavorables sur cet atome et pour qu’il respecte au mieux la règle de l’octet. Synthèse du propan-­‐2-­‐ol à partir du propène