CHIMIE ORGANIQUE GENERALE ET PHYSIQUE

CHIMIE ORGANIQUE GENERALE ET

PHYSIQUE

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…

Le carbone occupe 18% du corps humain

F.Wöhler,1828 NH

, N C O (NH

)

C O

Cyanate d'ammonium



Urée

1- Liaisons inter-atomiques

Les liaisons inter-atomiques contribuent à la formation d’édifices stables. On distingue:

- la liaison ionique (ou hétéropolaire) qui 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

- la liaison semi-polaire qui est une liaison covalente particulière où 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.

Na , Cl

C l C l

H

N H

2- Représentations

2-1 la formule brute( formule empirique). Elle représente la nature et le nombre d’atomes de chaque élément. Ex: L’éthène, le cyclopentane et le cyclohexane partagent la même formule empirique : CH₂

2-2 la formule moléculaire (ou réelle) peut être un multiple de la formule brute : (CH₂)n

n=2: C₂H₄ formule moléculaire de l’éthène et n=6 ; C₆H₁₂ pour le cyclohexane 2-3 les formules structurales

- la formule développée plane représente en plus, les liaisons interatomiques de la molécule Donner la formule développée plane de C₂H₄ et C₆H₁₂

- 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

H C H H

C H H

O H

CH₃ CH₂ OH

CH

CH

OH

OH

2-4 Les formules stéréochimiques

Elles représentent la connectivité dans l’espace. Elles font ressortir le type d’hybridation:

2-4-1 hybridation sp³

Explique la structure tétraédrique du carbone a) Cram

b) Fischer

On représente par des traits horizontaux les liaisons en avant du plan de la figure et par des traits verticaux les liaisons en arrière de ce plan

La représentation de fischer suppose que l’on regarde la molécule dans une position déterminée, 2 liaisons vers soit dans un même plan horizontal, les 2 autres dans un même plan vertical

Conventions:

-La plus longue chaîne est représentée verticalement: c’est l’épine dorsale de la molécule

-Le substituant le plus oxydé (s’il y en a) est en haut , si non on doit veiller à attribuer les indices les plus bas à partir du haut

liaisons dans le plan liaison devant le plan liaison derrière le plan

C a

d e

b

a d

e b

=

C a

d eb e b

a

d

= C

a d

e b

=

Exemples et remarques

Ex: Représenter en Fischer:

Rép:

Rép:

Remarques:

1- Une rotation de 180° dans le plan de la figure ne change pas la configuration

2- Une rotation de 90° dans le plan de la figure transforme une structure en son image dans un miroir plan

3- Une rotation de 180° hors du plan transforme la structure en son image dans un miroir Plan

CH₃ CH

Br

CH₂ CH₃

CH₃ CHBr COOH

CH₃

CH₃

Br H

H H

CH₃ C₂H₅

Br H

CO₂H

CH₃

Br H

a

d

e b

d a

b e

a

d

e b

e

b

d a

a

d

e b

a

d

b e

c) Représentation de Newmann

Pour une molécule comme pour celle de l’éthane par exemple en perspective cavalière :

L’observateur regarde dans l’axe de la liaison C

C

: le carbone perçu en premier est représenté par un cercle,

celui situé en arrière est caché par le premier. Les liaisons portées par ce dernier partent de la périphérie du cercle.

C C

H H

H H

H H

1 2

H H

H

H H

H

1

C C

OH H H

H H

H OH

H H H

H H

1 1

2

2-4-2 hybridation sp

les C et les atomes liés sont dans le même plan

2-4-3 hybridation sp

les C et les atomes liés sont alignés.

N.B. Les valences des éléments dans les différentes représentations doivent être scrupuleusement respectées

Travaux dirigés

*1- Ecrire les formules semi-développées de C3H4 ,CH5N , CH4O, C3H8O a) C3H4 :

2- Les composés suivants sont en formules condensées. Ecrivez pour chacun d’eux une formule semi-développée et une formule topologique.

CH3CHOHCHO, CH3CH2CH2C(CH2)2Cl, (CH3)2C(CH2CH3)2

3- Ecrire la formule semi-développée du composé CH3C(CH3)CHCH(CH3)2 et donner l’état d’hybridation de chacun de ses atomes de carbone.

*4- Attribuer à chacun des composés A,B,C,D l’un des points d’ébullition suivants: -42°c ; 48°c; 97°c;141°c

A: CH3CH2CH3 ; B: CH3CH2CH2OH; C: CH3CH2CH2NH2; D: CH3CH2COOH

Rép: pour B, C, D La liaison H intermoléculaire leur confère des points d’ébullition élevés, donc pour A téb = -42°c ; N moins électronégatif que O et dans D il y a 2 liaisons H : A = -42°c; B= 97°c: C= 48°c; D= 141°c

CH₃ C C H CH₂ C CH₂ ^{CH CH}

CH₂

H O CH₂

H C₂H₅

O CH₂ C₂H₅ liaisonH

C O O

C₂H₅ H C H O

C₂H₅ liaisonH

liaisonH

TD (suite)

4- Quels sont les conformères remarquables du glycol ou éthan-1,2-diol ? Lequel est le plus stable et pourquoi?

*5-Donner les représentations perspective, Newmann et Fischer pour les composés suivants:

a) 3-Bromobutan-2-ol : les liaisons OH(C₂) et Br(C₃) et la liaison C₂-C₃ sont dans le plan de projection. Les 2 groupements méthyle sont en avant.

b) 2,3,4-trihydroxybutan-1-ol. Les liaisons OH(C₂),H(C₃) sont dans le plan de projection.

Rép5 a) Représentations:

en perspective en Newmann en Fischer

b)

CH₃ Br H

CH₃ HO

H

2

3

C H O O H H

C H₂O H H

O H ²

3

H CHO

OH CH₂OH HO

H

3

CHO

CH₂OH

HO H

HO H

2 3

OH

CH₃ H

CH₃ Br

H

2

Br H

H ² OH

3

CH₃ CH₃

FIN