chapitre-1-notions-de-base

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1 NOTIONS DE BASE
Avant de résoudre les applications ci-dessous, les notions suivantes doivent impérativement être
revues :
effet inductif ; effet mésomère ; charges formelles ; système conjugué ; résonance ; formes
limites ; hybride de résonance ; hybridation; groupement fonctionnel; isomère; acide et base
organique ; nucléophile ; électrophile ; homolyse ; hétérolyse; mécanisme réactionnel.
- Quelle est la géométrie des atomes hybridés sp
3
, sp
2
, sp ?
Quelles sont les valeurs des angles de liaison dans un carbone hybridé sp
3
, sp
2
, sp ?
- Quel est l'ordre décroissant de la longueur des liaisons entre 2 C si vous comparez l'éthane,
l'éthène (ou éthylène) et l'éthyne (ou acétylène) ? Pourquoi ?
1.1 Applications
1. Comparez l’acidité de l’éthanol, de l’éthanethiol et du phénol.
2. Classez dans l'ordre des K
a
croissants les quatre acides carboxyliques suivants :
HCOOH ; CH
3
COOH ; C
6
H
5
COOH ; ClCH
2
COOH
3. Voici quatre amines dont les K
b
sont données. Justifiez les différences entre les valeurs.
a) CH
3
NH
2
(K
b
= 4,4⋅10
−4
) b) (CH
3
)
2
NH (K
b
= 5,2⋅10
−4
)
c) C
6
H
5
NH
2
(K
b
= 3,8⋅10
−10
) d) (CH
3
)
3
N (K
b
= 7,4⋅10
−5
)
4. Voici une série de molécules écrites en formule "semi-développée" dans lesquelles on a omis
d'indiquer les liaisons. Ecrivez, pour chaque molécule, une formule développée complète et une
structure simplifiée.
Donnez l’état d’hybridation des atomes de C, N et O.
a) HOCH
2
COCH
3
; b) HCCCH
3
; c) CH
2
CHCH
2
CONH
2
; d) (CH
2
)
6

90
5. Entourez les différentes fonctions chimiques que vous reconnaissez dans ces molécules et donnez-
en leur nom :
ONCH3
H
F
F
F
OH
OH NH
CH
3
CH
3
CH
3
OH
Fluoxétine (Prozac®) Salbutamol (Ventolin®)
O
CH
3
CH
3
O
O
OH
O
O
CH
3
N
O
CH
3
OH
H
H
O
OH
NH
2
( )
3
Cortisone Thienamycine
NH NH
S
O
H H COOH
Biotine
6. Dessinez, pour chaque molécule, une formule développée complète et une structure simplifiée :
a) 4-hydroxyhexan-3-one
b) 3-(prop-2-enyloxy)prop-1-ène
c) 3,4-diéthyl-6-isopropyl-2,2,5-triméthylnonane
d) acide 3-cyclohexyl-2-méthylpentanoïque
e) acide 4-chloro-2-méthyl-5-propylbenzoïque

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7. Proposez 6 isomères différents correspondant à la formule C
4
H
7
NO.
Précisez à chaque fois le type d’isomère et les groupements fonctionnels présents.
8. Quelles structures parmi les suivantes permettent une résonance ?
Indiquez les formes limites et notez au moyen du sigle # si certaines d’entre elles ont un poids plus
important dans l’hybride de résonance.
CH
3
CH
3
O
OH
CH
3
a) b)
OH
CH
2
CH
3
O
OH
c) d)
CH
2+
CH
3
e) f)
CH
3
N
+
CH
3
CH
3
CH
2
NH
2
O
OH
g) h)
i)
O
9. Indiquez si les molécules suivantes sont électrophiles ou nucléophiles.
Dessinez le mécanisme de réaction avec un nucléophile (Nu
−
) ou avec un électrophile (E
+
) en
indiquant à chaque fois le produit formé.
a) CH
3
NH
2
; b) (CH
3
)
2
CH
+
; c) AlCl
3
; d) NO
+
; e) CH
3
SCl ; f) cyclobutanone ; g) (MeO)
3
P

92
10. Ajoutez sur les molécules représentées ci-dessous, les paires d’électrons manquantes.
Ajoutez, dans le second membre de chaque équation, sur l’atome (ou les atomes) approprié(s), la
charge (⊕ ou ) qui devraient y apparaître.
Si possible, repérez le site électrophile (ou nucléophile) dans la molécule et justifiez l’attaque par la
particule nucléophile (ou électrophile).
11. Proposez un mécanisme pour la réaction suivante en précisant à chaque étape l’électrophile et le
nucléophile :
OH
CH3
Si
CH3
CH3
Cl
CH3
CH3
CH3
+
Si
CH3
CH3
O
CH3
CH3
CH
3
CH3
NEt3

93
1.2 Travaux personnels
1. Les représentations schématiques des molécules suivantes sont-elles correctes ?
Sinon, corrigez-les et indiquez à quelle molécule correspondrait le schéma.
OH OH
CH
3
CH
2
CH
2
OH CH
2
CH CH
2
OHb)a)
2. Voici une série de molécules écrites en formule "semi-développée" dans lesquelles on a omis
d’indiquer les liaisons.
Ecrivez, pour chaque molécule, une formule développée complète et une structure simplifiée.
Donnez l’état d’hybridation des atomes de C, N et O.
a) C
6
H
5
NH
3+
; b) CH
3
CH(OH)CN ; c) ClCH
2
CO
2
H ; d) N(CH
3
)
3
3. Donnez les noms de toutes les fonctions organiques présentes dans les molécules biologiques
suivantes :
NH
2
CH COOH
CH
2
OH
Sérine (acide aminé)
CH
3
C O
C
O OH
Acide pyruvique
N
H
2
C
H
C
O
O
H
CH
2
SH
Cystéine
NH
2
CH
CH
3
C
O
NH CH
CH
3
COOH
CH
2
O C
O
(CH
2
)
14
CH
3
CH O C
O
(CH
2
)
14
CH
3
CH
2
O C
O
(CH
2
)
14
CH
3