Travaux Dirigés Chimie Organique
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TD n°1 : Stéréochimie
Exercice 1
Déterminer si les paires de molécules suivantes sont des isomères de constitution ou des stéréoisomères. Dans le cas d’isomères de constitution, préciser s’il s’agit d’isomères de squelette, de position ou de fonction. Dans le cas de stéréoisomères, préciser s’il s’agit de conformères ou d’isomères de configuration (énantiomères ou diastéréomères)
1-
O
H
O
H 2-
Cl 3- Cl
H H Cl CH3 H Cl
H H Cl Cl
CH3 H
4- OH OH
5-
OH 6- O
8- CH3
Br
CH3 Br
HO
C2H5 H3C
CH3
H H
HO
CH3 H3C
C2H5
H H
7-
CH3CHCH2CH2CH3 CH3
CH3CH2CH2CHCH3 CH3 9-
Exercice 2
Pour chacun des composés, préciser soit la stéréochimie de la double liaison, soit la configuration absolue du carbone asymétrique.
CD3 CH3
Cl Br
H CH3 HO
O
1- 2- Cl
CO2H H3C
H
CN F O2N
Cl H
O
CHO CO2H H3C HO
HN
O O
N O
O
3- 4-
5- 6- 7- 8-
Exercice 3
Quelle est la configuration absolue des molécules ci-dessous :
Br
H D
CH3
Cl F Br
I
CH3 H2N CO2H
H
Exercice 4
L’alléthrine est une molécule très étudiée en raison de ses propriétés insecticides. Sa structure est représentée ci-contre.
1) Considérer le nombre de stéréoisomères possibles et les décrire.
2) Le produit commercial (société Roussel-Uclaf) contient surtout l’isomère le plus actif de configuration (R,R) au niveau du cyclopropane et de configuration S au niveau de la cyclopenténone. Représenter cet isomère.
O O
alléthrine O
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TD n°2 : Composés organiques
Exercice 1
Pour les composés ci-contre :
- donner la formule semi-développée, la forme bâton et la formule brute - donner la classe de chaque atome de
carbone
CH3(CH2)2CH3 CH3CH(OH)CH3 (CH3)2C(CH2CH3)2 (CH3)2C(OH)(CH2)2CH3
Exercice 2
Pour les composés ci-contre : - donner la forme bâton
- énoncer les fonctions présentes - repérer les structures acycliques,
carbocycliques et hétérocycliques
CH3 CH2 C CH3 O
CH3 CH CH CH2 Br
CH3 CH CH2 C O CH3 OH
CH3 CH CH CH3 CH3
OH
C H2
C H2
CH CH2 C CH CH3
C CH2 C
H3
NH HC CH2
C H2 C H2
C O
OH
Exercice 3
Pour les composés ci-contre :
- donner la formule semi-développée et condensée
- énoncer les fonctions présentes
OH
N O
S
O
O HO O
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OHExercice 4
Identifier les fonctions présentes dans les composés ci-contre :
N H O
Me
ParacétamolOH
O O
OH O
H3C
Aspirine
O
N
O O O
O Cocaïne Anisole
(anis)
SH
Gaz de la mouffette rayée O
Carvone (essence de menthe)
O H
Hyacinthine (parfum de jacinthe) O
Acétone
NH
O O
OH NH2 O
O Aspartame OH
Menthol
HO OH
HN OH
Adrénaline
Exercice 5
Entourer et nommer les différentes fonctions présentes dans les alcaloïdes naturels suivants
NHCH3 H3C
H OH
CH3
ephedrine broncodilatateur HO
O
HO H
N
morphine analgésique puissant N
N
nicotine
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TD n°3 : Nomenclature
Exercice 1
Nommer les composés suivants :
Exercice 2
Donner les formules baton des composés suivants :
3-éthyl-4-méthylhexane 4-butyl-4-vinylhept-5-ényne 1-allyl-3-méthylcyclohexène
4-(1-éthylpropyl)-2,3,5-triméthylnonane p-éthylvinylbenzène
3-isopropylhept-2-én-4-yne 1-éthyl-1-méthylcyclopropane 3-éthynylhexa-1,5-diène pent-4-énylcyclooctane
6-éthyl-3,7-diméthylocta-1,4-diyne
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Exercice 3
Nommer les composés suivants :
Série 1 :
OH OH
OH HO Br
OH OH
H N OH
OH
O
1 2 3 4 5 6 7
Série 2 :
Cl H
O
H
O O O
1 2 3 4
Série 3 :
COOH HO2C Br
CO2H
OH
COOH NH2
O O
O O O
O O
1 2 3 4 5 6
Série 4
geraniol, terpène contenu dans les huiles essentielles de rose,
de palme et de citron HO
OMe MeO
Br
OMe
CHO O OH aspirine
O O
O OH Cl
H2N
baclofène
Exercice 4
Donner les formules baton des composés suivants :
a) 1,1-Diméthoxy-2-méthylcyclohexane b) (1S,2S)-1-Bromo-1,2-diméthylcyclohexane c) (1-méthoxyéthyl)benzène
d) 4-(1-chloroéthyl)cyclopentène e) 5-fluorohex-3-én-2-ol
f) (3R,4R)-4-Méthylheptan-3-ol
g) (2R,3S)-2-Ethylhexane-1,3-diol h) 3-Bromo-2-méthylpropanol i) Cyclohexanecarbaldéhyde j) Ethanal ou Acétaldéhyde k) (3E)-4-Chlorobut-3-énal l) Propynal
m) 4-Méthyl-pent-3-én-2-one
n) 3-Méthyl-6-isopropyl-cyclohex-2-énone p) Acide 2-aminoéthanoïque
q) (2E)-Acide 2-méthylbut-2-énoïque s) 3-Oxohept-6-énoate d’éthyle t) (S)-2-Bromo-3-phénylpropanal
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TD n°4 : Effets électroniques inductifs et mésomères – Polarisation – Polarisabilité
Exercice 1
Expliquer les conséquences des effets de polarisation sur les caractères physiques indiqués ci-dessous :
1) Longueurs de liaisons : commenter les différences de longueur entre les deux liaisons C-C, puis entre les deux liaisons C-Cl
Exercice 2
Ecrire les différentes formes limites des molécules suivantes :
1- 2- O 3- Cl H
O
4-
NH2
5-
NH2
O H
6- 9-
MeO
H O
7- 8-
OH O
O
Exercice 3
Pour comprendre l’effet inductif, considérons le pKa de l’acide acétique et de ses dérivés substitués :
Acide H3C-COOH ClH2C-COOH Cl2HC-COOH Cl3C-COOH (CH3)3C-COOH
pKa 4.7 2.9 1.3 0 6
1) Pour l’acide acétique, rappeler la définition du pKa. Un acide est-il d’autant plus fort que son pKa est plus petit ?
H HH
HH H
0.154 nm 0.139 nm 0.176 nm
Cl
0.169 nm Cl
H HH
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2) Quelle est l’influence du chlore sur les valeurs du pKa ? 3) Trouver une explication à cet effet.
4) Quelle est l’influence des groupes méthyles ? pourquoi ? D’autres facteurs interviennent, considérons par exemple :
Acide H3C-CH2-COOH H3C-ClHC-COOH ClH2C-CH2-COOH ClH2C-CH2-CH2-COOH ClH2C-CH=CH-COOH
pKa 4.8 2.8 4.1 4.5 2.9
5) Que peut-on dire de l’effet inductif du chlore sur la polarisation de la liaison O-H en fonction de son éloignement ? 6) Quelle est l’influence de la présence d’une double liaison dans la chaîne carbonée ?
Exercice 4
Placer les composés ci-contre : 1) dans l’ordre croissant de basicité, 2) dans l’ordre croissant d’acidité.
Exercice 5
Soit les deux isomères géométriques suivants :
Cl CH3 H3C Cl
(E)-2,3-dichlorobut-2-ène Eb760 = 102 °C
H3C CH3
Cl Cl
(Z)-2,3-dichlorobut-2-ène Eb760 = 125 °C
Pourquoi la température d’ébullition de l’isomère Z est-elle plus élevée que celle de l’isomère E ? Exercice 6
Placer les signes δ+ et δ- sur le site le plus déficitaire et le site le plus excédentaire en densité électronique dans les molécules suivantes :
a) CH3-CH2-Zn-CH2-CH3 b) FCH2-CH2F c) CH3-CH2-CH2-Li d) Cl3C-CH2Cl e) HO-CH2-CH=O
NH O
CH3
acétanilide
NH2
cyclohexanamide
NH2
aniline
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TD n°5 : La réaction chimique Exercice 1
Classer les réactifs suivants selon trois catégorie de réactifs : nucléophiles, électrophiles et autres :
c) d) a)
b)
e) f)
g) h) AlCl3 FeBr3
MeO-
NO2+ OH-
NH3 H3O+
i) j)
k) K2Cr2O7
H-
Exercice 2
a) Indiquer le type de réaction (substitution, addition, élimination, transposition) dans chacun des trois cas suivants.
b) Identifier le réactif et le substrat, puis qualifier (nucléophile, électrophile, radicalaire) la réaction (justifier votre réponse).
+ Cl2 +
c) Cl
d) O +
O N
Br + CN CN + Br
a)
H3C Cl + HCl
b) + cat. CH3
HCl
CN
e)
f)
OH
Cl Cl
+ H2O
+
Cl
g) + HCl
h) H + H2O
Δ
+
H HCl
Cl
OH
i)
j)
k)
+ Br2
Br Br
Br + NaI I + NaBr
+ HBr
hν peroxydes
Br
Exercice 3
Soit le schéma réactionnel suivant :
a) Le chloroalcane A traitée par une solution aqueuse diluée de soude conduit majoritairement à l’alcool B. Quelle est la nature de cette transformation ? Quel est le nombre de stéréoisomères possibles pour l’alcool B ?
b) Le chloroalcane A traitée par une solution aqueuse concentrée de soude conduit majoritairement à l’alcène C.
Quelle est la nature de cette transformation ? Quel est le nombre de stéréoisomères possibles pour l’alcène C ? Donner le nom systématique de l’alcène C, stéréochimie comprise.
Cl t-Bu NaOH concentrée t-Bu NaOH diluée
HO t-Bu
B A C
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Exercice 4
a) Pour les équations a) et b), indiquer le type de réaction (substitution, addition, élimination, transposition).
Identifier le réactif et le substrat et qualifier la réaction.
b) Dans l’équation b), qualifier l’intermédiaire réactionnel A formé.
c) Dans l’équation b) la réaction est-elle élémentaire ou se fait-elle en plusieurs étapes ?
O
+ Na+ -CN
ONa CN
+ H+
Br-
Br
A a)
b)
Exercice 5
Déterminer si chaque carbocation est primaire, secondaire ou tertiaire. Quelle est l’hybridation des carbocations, lequel est le plus stable ?
Classer en ordre décroissant de stabilité les anions d), e), f).
a) b) c) d) e) f)
N N N
Exercice 6
A l’aide des diagrammes énergétiques ci contre : a) en combien d’étapes s’effectue la réaction ? b) combien il y a-t-il d’intermédiaires réactionnels ? c) la réaction est-elle endo ou exothermique ? d) quelle est l’étape limitante et pourquoi ?
Exercice 7
Représenter le mouvement d’électrons par des flèches qui correspondent aux
transformations suivantes :
+ H3C
H CH2CH3
Br C CH3
H CH2CH3 H3C C
+ NaBr H3C C C Na
1.
2. RNH2 + H+ RNH3 3.
OCH3
OCH3 +
Cl
H
O-t-Bu +
4.
+ t-BuOH + Cl-
5. O
H
OLi
CH3CH2CH2CH2Li H
+
CH2CH2CH2CH3
6.
H3C
H
H
H
2 + H+ CH3
H3C
H
+ H2C H3C H
H
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Exercice 8 (mécanismes)
a – Déterminer la structure de tous les produits possibles formés par la réaction du 2-bromo-2-méthylpentane avec une base. Le mécanisme est une élimination unimoléculaire (E1).
b – Dans la réaction chimique suivante, donner le mécanisme et déterminer les configurations absolues du substrat et du produit final.
Na CN +
H I
EtMe
SN2
c – Lorsqu’elle est traitée avec de l’iodure de sodium, une solution de (R)-2-iodooctane dilué dans l’acétone perd graduellement son activité optique.
Expliquer.
d – Donner les différents produit d’élimination pour la réaction suivante en faisant clairement apparaître les mécanismes.
CH3
Cl E2
Base
