1 CHIMIE ORGANIQUE GENERALE ET PHYSIQUE

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CHIMIE ORGANIQUE GENERALE ET PHYSIQUE

1A-LES STRUCTURES ORGANIQUES

La chimie organique est la chimie des composés du carbone (structures organiques).

Ces structures regroupent: carburants/combustibles, polymères, colles, vernis, peintures, médicaments, textiles, produits agroalimentaires et cosmétiques, insecticides, pesticides, engrais…

1) Liaisons inter-atomiques: elles contribuent à la formation d’édifices stables.

• la liaison ionique (ou hétéropolaire) résulte du transfert électronique:

• la liaison covalente (ou homopolaire), la plus courante en chimie organique, résulte de la mise en commun d’un doublet de liaison par la contribution de chaque atome lié : ou

A noter:

- dans la liaison semi-polaire le doublet de liaison est fourni par l’un des atomes liés:

- dans la liaison métallique, les cations métalliques sont entourés d’électrons - les liaisons intramoléculaires (chélation) et intermoléculaires (agrégation) expliquent certaines caractéristiques physico-chimiques: interactions ions-dipôle, dipôle- dipôle (Van der Waals), liaison hydrogène.

2) Représentations:

• la formule brute représente la nature et le nombre d’atomes de chaque élément

• la formule moléculaire (ou réelle) peut être un multiple de la formule brute

• les formules structurales :

- la formule développée plane représente en plus les liaisons interatomiques de la molécule

- la formule semi-développée (ou combinée) ne représente pas les liaisons C-H

- la formule condensée

- la représentation stylisée (ou topologique) fait ressortir les liaisons C-C (squelette carboné), les hétéroatomes et H liés .

Cl Cl Cl Cl

H₃N H

(C₂H₆O)_n C₂H₆O

H C H

H C H

H O

H

CH₃ CH₂ OH

CH₃CH₂OH

OH

Na , Cl F.Wöhler,1828

NH₄, N C O (NH₂)₂C O

La formule stéréochimique représente la connectivité dans l’espace. Elle fait ressortir le type d’hybridation :

- sp³

- sp²

les C et les atomes liés sont dans le même plan - sp

les C et les atomes liés sont alignés.

Remarques:

• la molécule est en conformation éclipsée, la chaîne la plus longue est disposée verticalement et le C de plus faible indice en haut (Fischer)

• la stéréoisomérie se rapporte à la représentation stéréochimique

• les valences des éléments dans les différentes représentations doivent être scrupuleusement respectées

• la formule moléculaire est utilisée dans la détermination de l’indice de non-saturation (INS), i.

Pour : CcHhNnXx ,

• les structures organiques intègrent les groupes fonctionnels (responsables des activités biochimiques)

• dans l’écriture de la formule brute après C et H, les autres éléments sont placés par ordre alphabétique C17H19NO3 (la morphine).

3) Nomenclature

L’IUPAC fixe les règles de nomenclature systématique au terme des étapes suivantes : i. Recenser les fonctions organiques et identifier la fonction principale (ou prioritaire): Acide carboxylique; Anhydride; Ester; Halogénure d’acide; Amide; Nitrile;

Aldéhyde; Cétone; Alcool; Amine; Dérivé halogéné; Ether; Nitro (ordre décroissant de

Cram Fischer Perspective Newman

C C

C C

C C

OH

H H H

H

H OH

H H H H

H

C , C , C ,H , N , N , N , X , O , O

2 2

2c h n x

i= + − + −

priorité).La fonction principale engendre le suffixe tandis que les autres fonctions s’expriment dans les substituants.

ii. Répertorier les cycles et insaturations.

iii. Identifier la chaîne principale (la plus longue renfermant la fonction principale et le maximum d’insaturations).La fonction prioritaire sur un cycle fait du cycle la chaîne principale.

iv. Répertorier les ramifications (s’exprimant dans les substituants).

v. Numéroter la chaîne principale de telle manière que le plus petit indice de localisation possible soit attribué à la fonction principale. Dans l’alternative, attribuer le plus petit indice de localisation aux insaturations et/ou le plus petit indice au premier point de différence.

vi. Construire le nom en le faisant précéder de stéréodescripteurs, en italique, entre parenthèses suivis de tiret de la façon suivante : (3S)-3-amino-6-méthylhept-5-én-2-one pour l’aminocétone (ci-dessous), éthylénique à sept atomes de carbone dans la chaîne principale dont le 3^e carbone possède une configuration absolue S ;avec les positions des fonctions, de l’insaturation et de la chaîne latérale précisées dans l’esprit de l’IUPAC

Stéréodescripteurs Substituants Chaîne principale

Alc-ane,ène,yne Fonction principale

R/S,+/Z/E,cis/trans,o/m/p, syn/anti,érythro/thréo,méso

Par ordre alphabétique

Exprime le nombre de carbone

« an »,« èn »,« yn » Suffixe

S Amino,méthyle hept ène one

O H NH₂

EXERCICES

1A-LES STRUCTURES ORGANIQUES

1A1-Représenter selon Cram (cycle plan du cyclohexane):

a) b) c)

1A2-Représenter en perspective:

a) EtCH(Cl)-CH(Cl)-Et b) CH2=CH-CH(CH3)-CH(OH)-C2H5 c)

1A3-Représenter selon Newman:

a) b) c)

1A4-Représenter selon Fischer

a) b) c)

1A5-Expliciter les liaisons de l’isocyanate de méthyle de formule condensée CH3NCO. On donnera l’état de l’hybridation des atomes de C.

1A6-Quels composés listés ci-dessous sont des composés organiques ?

a) NaCN b) C6H5Cl c) NaHCO3 d) N2H4 e) C2H6O f) C5H10 g) H3PO4. On attribuera une formule développée à chacun des composés.

1A7-L’analyse organique attribue à une substance la formule brute C₇H₁₄O₂. Sachant que sa masse moléculaire est de 130g, quelle est sa formule moléculaire ? Comparer les 4

propositions de représentation topologique :

a) b) c) d) MeCHCHEt

OH

Me H₂NCHCONHCHCOOH

CH₃ CH₃ CHCH₃

CH₃ X

CH₃

CH₃ Cl HO

CH CH₂ OH

H₃C H Et H

suivant C(4)-C(3)

C₆H₅

Et H H₃C Et

H HO

CH₃

C C

CH₃ H₃C H

CH CH₂ Me

HO H

COOH H NH₂ Et

OH H

OH Me CHO CHO Me

HO

O

OH O

OH

O HO HO

O

1A8-Identifier les représentations impossibles de la série :

a) b) c)

d) e)

1A9-Trouver selon les règles de l’IUPAC les noms des structures suivantes :

NH₂ O

1) 2)

O OH

3) NH

1A10-Représenter: 3-halogénopentan-1-olate de lithium; 2-(1-fluoroéthyl)cyclopentanone;

acide 3-hydroxy-4-méthylhex-5-ynoïque.

Me CH X

O CH CH₂ ^{HN CH CH}2OH CH₃ HOCH₂ CHOH CH₂OH