Ex 1 : Identifier les différentes fonctions ou groupes caractéristiques présents dans les molécules suivantes :

Transcription

1 Exercices de chimie organique Ex 1 : Identifier les différentes fonctions ou groupes caractéristiques présents dans les molécules suivantes : Vitamine A (rétinol) Groupe hydroxyle : - fonction alcool (fonction principale) 4 fonctions alcènes : polyène cycle à 6 C et une double liaison : cyclohexène 2,6,6-triméthyl-1-cyclohexèn-1-yl-2,4,6,8-nonatetraèn-1-ol Vitamine B5 H NH 2 Groupe hydroxyle : - (fonctions secondaires) fonction amide : -C-NH Groupe carboxyle : -C- fonction acide carboxylique acide dihydroxy-2,4 diméthyl-3,3 butyramido-3 propionique Ex 2 : 1 Donner les formules brutes des molécules suivantes. Repérer les isomères éventuels. Le glucose ou 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal (présent dans les fruits) H H C 6 H 12 6 Isomères = composés de même formule brute mais de formule développée différente

2 H H H Isomères de constitution aldéhyde ( Glucose = aldose ) H cétone H ( ructose = cétose ) H H acide carboxylique H ( Acide 3,4,5,6 tétrahydroxy-hexanoïque ) H Pour chacun des isomères précédents, on peut y rajouter des isomères de position : il suffit de déplacer un ou plusieurs groupes hydroxyle. Remarque : il existe d autres composés isomères de constitution : H ester d acide H H H H ènol 2 Repérer les groupes fonctionnels et notamment les groupes hydroxyle dans les molécules suivantes. Préciser la classe des alcools correspondant. Glycérol (constituant des graisses) Hydroxynérol 3,7-diméthylocto-2-ène-1,7-diol (présent dans les vins vieux) Hydroxylinalol 2,6-diméthyloct-7-ène-2,6-diol (présent dans les vins vieux) H H R R R CH 2 - : alcool primaire R CH- : secondaire R C- : tertiaire R Glycérol : 3 groupes hydroxyles poly-ol 2 fonctions alcool primaire 1 fonction alcool secondaire Hydroxynérol : 2 groupes hydroxyles di-ol 1 fonction alcool tertiaire 1 fonction alcool primaire Hydroxylinalol : 2 groupes hydroxyles di-ol 2 fonctions alcool tertiaire

3 Ex 3 : L arôme de tomate est principalement dû à la molécule : CH 3 - (CH 2 ) 2 CH = CH CH L arôme des chanterelles est principalement dû à la molécule : CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C CH 3 1 Quels groupes caractéristiques possèdent ces deux molécules? CH 3 - (CH 2 ) 2 CH = CH CH groupement carbonyle R-CH : aldéhyde CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C CH 3 groupement carbonyle R-C-R : cétone 2 Représenter les stéréoisomères E des ces deux molécules en écriture topologique. H H H R C = C C = C R R R H E CH 3 - (CH 2 ) 2 CH = CH CH : CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C CH 3 : 3 Donner la formule des deux alcools qui par oxydation peuvent donner ces deux espèces. Préciser leur classe. xydation d un alcool primaire : R-CH oxydant R-CH= + H 2 Aldéhyde xydation d un alcool secondaire : R-CH- R + oxydant xydation d un alcool tertiaire : R-C-R + H 2 cétone impossible Remarque : aldéhyde et cétone peuvent éventuellement s oxyder en acide carboxylique CH 3 -(CH 2 ) 2 CH = CH CH 2 - primaire CH 3 -(CH 2 ) 2 CH = CH CH CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH CH CH 3 CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C CH 3 Secondaire 4 Ces molécules peuvent-elles être oxydées en acide carboxylique? Si oui préciser la formule semidéveloppée de l acide en question. xydation d un aldéhyde : R- CH= R- C= xydation d une cétone : R- C-R R- C= + R - C=

4 CH 3 -(CH 2 ) 2 CH = CH CH CH 3 -(CH 2 ) 2 CH = CH C= CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C CH 3 CH 3 (CH 2 ) 3 CH = CH C= + =C CH 3 Ex 4 : a) Le benzène est une molécules cyclique de formule C 6 H 6 comportant des doubles liaisons. Elle a la particularité contrairement au cyclohexane (C 6 H 12 ) d être une molécule plane. Dessiner les formules topologiques de ces deux molécules. Cyclohexane Benzène CH 2 CH n b) Voici le motif du polystyrène (PS). Dessiner son monomère Un polymère est une macromolécules engendrée par la répétition, un très grand nombre de fois, d une petite unité structurale appelée motif. Un polymère peut s obtenir par polyaddition d un très grand nombre de molécules de bases identiques appelées monomères. Les monomères comportent toujours au moins une double liaison C = C. CH 2 = CH + CH 2 = CH + C H 2 = CH CH 2 - CH CH 2 - CH CH 2 - CH.. Ex 5 : Les cucurbitacées : Les espèces A,B,C,D et E ci-dessous participent à l arôme de certains melons ou concombres : A(melon) B(concombre) C(melon d eau) D(melon) E(concombre) 1 Sagit-il de molécules saturées ou insaturées? Préciser la nature ou E des doubles liaisons. Les Hydrocarbures qui possèdent une (ou plusieurs) doubles liaisons sont dits insaturés (alcènes, diènes..). Les composés ne possèdant pas de double liaison seront dits saturés.(alcanes) Les molécules A,B,C,D,E sont des composés insaturés. R A : R R B : C : R R E R R E

5 D : R R E: R R 2 Quels groupes caractéristiques porte chacune de espèces ci-dessus? A et B portent chacune un groupe hydroxyle : - C, D et E : portent chacune un groupe carbonyle : - C= 3 Comment peut-on passer de A à D? A est un alcool primaire (plus précisément un ènol) et D est un aldéhyde ; il suffit de faire subir une oxydation à A 4 n oxyde le groupe hydroxyle de B avec une solution de permanganate de potassium en défaut. Et on isole le produit obtenu. a) Quel arôme présente-t-il? Alcool primaire + KMn 4 aldéhyde + KMn 4 arôme melon d eau (C) b) Pourquoi le permanganate doit-il être en défaut? Quelle molécule obtiendrait-on alors? dessiner sa formule topologique. KMn 4 en défaut pour arrêter l oxydation au niveau de l aldéhyde. Si KMn 4 en excès alors l aldéhyde obtenu sera lui-même oxydé en acide carboxylique : H + KMn 4 Ex 6 : 1 Donner la formule semi-développée du ()-hex-3-ène. CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH 3 : C 2 H 5 C 2 H 5 2 Le ()-hex-3-ène réagit avec le fluorure d hydrogène. Quelle molécule obtient-on? L intérêt de la double liaison dans un alcène est la possibilité d une réaction d addition au niveau de cette double liaison. CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH 3 + H CH 3 -CH 2 -CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 Dérivé halogéné + H 3-fluorohexane

6 3 La molécule obtenue au 2 réagit avec l eau. Quelle molécule obtient-on alors? La présence d un halogène sur une chaîne carbonée facilite la réactivité de la molécule au niveau de l halogène. Dans certaines conditions, l eau peut entraîner une réaction de substistution. n obtiendra alors un alcool : + H 2 + H hexan-3-ol Cette molécule peut alors être oxydée. Quel est le produit de cette oxydation? L hexan-3-ol est un acide secondaire, son oxydation donnera une cétone si l oxydant est en défaut ou un mélange d acides carboxylique si l oxydant est en excès. + KMn 4 + KMn 4 + hexan-3-one H ac.propanoïque + ac.butanoïque 4 Reprendre les questions précédentes en partant du propène. Attention il y a maintenant plusieurs possibilités. + H + + H 2 2-fluoropropane + fluoropropane + H 2 + KMn 4 + KMn 4 2 propan-2- ol propan-2one ac.acétique + H 2 + KMn 4 + KMn 4 propan-1-ol propanal ac.propanoique

7 Exo 7 : réaction à 25 C en présence de H + d'un volume V=20mL d'acide éthanoïque avec un volume V=15 ml de méthanol Réaction d'estérification : CH 3 C 2 (l) + CH 3 (l) = CH 3 C 2 CH 3 (l) + H 2 (l) K = [ CH 3 C 2 CH 3 ] éq.[ H 2 ] éq = n éq ( CH 3 C 2 CH 3 ).n éq ( H 2 ) [ CH 3 C 2 ] éq.[ CH 3 ] éq n éq ( CH 3 C 2 ).n éq (CH 3 ) la quantité d'acide initiale est : n i,a = V a.μ a = 20.1,044 = 0,348 mol M 60 la quantité d'alcool initiale est : n i,m = V m.μm = 15.0,791 = 0,371 mol M 32 CH 3 C 2 (l) + CH 3 (l) = CH 3 C 2 CH 3 (l) + H 2 (l) État initial 0,35 0, État final 0,35 - x éq 0,37 - x éq x éq x éq X éq est donc inférieur ou égal à 0,35 mol => K = x 2 éq = 4 => 3x 2 éq - 2,876x éq +0,516 = 0 (0,37 x éq ).(0,35 x éq ) 2 solutions : x éq = 0,239 mol ou x éq = 0,720 mol la quantité d'ester à l'équilibre est donc 0,239 mol