Chimie organique : alcanes, alcènes, alcynes

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1 Chimie organique : alcanes, alcènes, alcynes 24/08/2017 Benjamin KHOUMRI dit EpicBenji - O4 Dentaire ( remplacé par DEMIRDJIAN Daron ) THIEBAULT Guillaume L2 Pharmacie SUISSA Margaux L3 Médecine

2 Sommaire I) Introduction/Nomenclature II) Alcanes/hydrocarbures saturés III) Alcènes IV) Alcynes

3 Introduction

4 Introduction Acide carboxylique Aldéhyde Amine Ester Amide Alcool Cétone

5 Introduction

6 Introduction Chaque molécule possède un nom qui lui est propre, et que l on obtient via la nomenclature qui contient : - La fonction principale et non principale - La taille de la chaîne carbonée principale - Le degré d insaturation

7 Introduction Cette nomenclature se construit en plusieurs étapes : - Détermination de la chaîne carbonée linéaire la plus longue (comportant la fonction principale ou le maximum de degré d'insaturation) Placement des suffixes (insaturation/fonction principale) Placement des préfixes (fonction non principale/substituant) à ranger par ordre alphabétique Tout cela se fait de manière à ce que l indice de la fonction principale soit le plus faible, et s il y a 2 possibilités : il faut faire la somme des indices des substituants la plus faible

8 Introduction

9 Exemples

10 Exemples 4-ethyloctane

11 Exemples

12 Exemples ,3-diméthylhex-2-ène

13 Exemples

14 Exemples 3-méthylbutan-2-ol

15 Exemples

16 Exemples 3-propylheptan-2-ol

17 Exemples

18 Exemples Pentan-3-one Propanal Ethanoate de Propyle

19 Exemples

20 Exemples Acide 3-oxo butanoique

21 Exemples annales concours

22 Exemples annales concours

23 Exemples annales concours Hex-1-ène A. Vrai B. Faux

24 Alcane 1) structure et définition Les Alcanes ou hydrocarbures saturés sont des molécules uniquement composées d atome de Carbone et d atome d hydrogène définit notamment par la formule brute : CnH2n+2 et le suffixe ane

25 Alcane 1) structure et définition Exemple : hexane

26 Alcane 1) structure et définition Au niveau de la réactivité, il faut savoir que la différence d'électronégativité entre l atome de carbone et l atome d hydrogène est relativement faible on a ainsi affaire avec les alcanes à des liaisons peu polarisées : ce sont donc des molécules apolaires De plus, les liaisons C-H et C-C étant relativement solides, ces molécules ont une très faible réactivité due à la difficulté de rompre les liaisons

27 Alcane 2) Principale réactivité La réaction d Halogénation radicalaire (ou Substitution radicalaire) CH4 + Cl2 hv (lumière) CH3Cl + HCl On observe ici une Substitution d un atome d hydrogène par un atome de Chlore (et Halogénation car le Chlore fait simplement partie de la famille des halogènes )

28 Alcane 2) Principale réactivité De plus, on appelle cette réaction radicalaire car il y a génération de radicaux, et ces mécanismes se décomposent en 3 phases : - Phase d initiation - Phase de propagation - Phase d arrêt Les radicaux sont des espèces avec une durée de vie très courte (car déficitaire en électron), qui sont stables dans l ordre III > II > I (et la réaction sera favorisée pour l'espèce la plus stable)

29 Alcane 2) Principale réactivité (A ne pas connaître par coeur, mais à comprendre)

30 Alcène 1) structure et définition Ce sont des hydrocarbures insaturés, qui présente au moins une double liaison C=C, et qui possède une structure plane (les 6 atomes sont dans le même plan) définit notamment par la formule brute : CnH2n et le suffixe ène

31 Alcène 1) structure et définition Exemple : Butène

32 Alcène 1) structure et définition Attention : Si les 2 carbones de la double liaison sont substitués par 2 substituants différents, il y aura alors 2 configurations possibles, soit 2 stéréoisomères

33 Alcène 1) structure et définition Exemple : But-2-ene même côté : Z côté opposé : E

34 Alcène 1) structure et définition De plus la stabilité de la molécule sera influencée par la substitution de la double liaison Lors de la formation d un alcène, c est le plus substitué qui sera favorisé

35 Alcène 2) Principale réactivité - Réaction d addition (grâce à l insaturation) électrophile (car riche en électrons donc nucléophile) - Réaction d oxydation (réaction de coupure au niveau du point de fragilité : ici la double liaison C=C)

36 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Mécanisme : Il existe différentes variantes du mécanismes d action de l addition électrophile selon l'espèce électrophile mise en jeu durant la réaction Stéréochimie : une fois la réaction amorcée en cas de présence de 2 substituants le résultat sera soit une Trans addition, soit une Cis addition De plus elle peut se faire avec soit des réactifs symétriques (X2, H2, Br2) soit des réactifs dissymétriques (HBr, HCl, HX)

37 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Exemple : Réaction d hydrogénation avec réactif symétrique (avec mécanisme de cis addition, présence des 2 hydrogènes du même côté)

38 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Exemple : Réaction d halogénation avec réactif symétrique (avec mécanisme de Trans addition, présence des 2 hydrogènes de côté opposé)

39 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Attention : Dans le cas des réactifs dissymétriques, d autres mécanismes que la Cis ou Trans addiction rentrent en jeu : les mécanismes ioniques ou radicalaires

40 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Condition ionique : il n y aura qu un seul résultat car la réaction suivra la règle de Markovnikov qui assurera la régiosélectivité Cette règle stipule que l hydrogène du réactif ira toujours se fixer sur le carbone le plus hydrogéné c est à dire le moins substitué

41 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Exemple : Réaction d hydrohalogénation (avec un réactif dissymétrique, et suivant la règle de Markovnikov et donc les conditions ioniques)

42 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Condition radicalaire : il n y aura qu un seul résultat aussi mais cette fois ci suivant la règle de Karash qui en assurera la régiosélectivité Cette règle est exactement l inverse de la règle de Markovnikov, c est à dire que l hydrogène ira se fixer sur le carbone le moins hydrogéné soit le plus substitué

43 Alcène 3) Réaction d addition électrophile Ae Exemple : Réaction d hydrohalogénation (mais suivant les conditions radicalaires et la règle de Karash) La régiosélectivité des réactions en condition radicalaire dépend essentiellement de la stabilité des radicaux intermédiaires

44 Alcène 4) Réaction d oxydation Réaction avec KMnO4 dilué : oxydation douce ou dihydroxylation

45 Alcène 4) Réaction d oxydation Réaction avec un peracide : oxydation douce ou époxydation Un peracide est un composé très oxygéné!

46 Alcène 4) Réaction d oxydation Réaction de coupure oxydante : oxydation forte D autres réactifs peuvent être utilisés : - K2Cr2O7 [ ] - H2SO4

47 Bonne nouvelle les amis! On attaque la dernière partie de ce cours, je crois bien. Mon enseignement touche bientôt à sa fin. Oui, je débarque maintenant mais faites comme si j étais là depuis le début!

48 Alcynes 1) Structure et définition Ceci est un alcyne. Quelle est la majeure différence entre un alcyne et un alcène? C est pas très difficile :) Un alcyne possède une triple liaison carbone-carbone (un alcène en possède une double!)

49 Alcynes 1) Structure et définition Ce sont aussi des hydrocarbures insaturés. Ils possèdent donc une triple liaison : C C Leur formule brute est la suivante : CnH2N-2 Ils sont associés à des fonctions dites : dérivés acétyléniques La structure des deux atomes de carbone est linéaire. Le suffixe est : -yne

50 Alcynes 1) Structure et définition Alcyne vrai : Alcyne disubstitué : Comme je n ai rien d autre à dire sur cette diapo, voici une photo de chien qui tire la langue (on appelle ça un blep).

51 Alcynes 2) Addition électrophile Réaction d hydrogénation : on passe du stade d alcyne à alcène Z par une monohydrogénation, puis ensuite un alcane. On peut aussi passer directement d alcyne à alcane.

52 Alcynes 2) Addition électrophile Une autre méthode, dite radicalaire, permet d obtenir un alcène E, mais ne permet plus d obtenir d alcane. On utilise du sodium couplé à du NH3 liquide.

53 Alcynes 2) Addition électrophile Réaction d halogénation : par un mécanisme de trans-addition, on obtient d abord un alcène dihalogéné, et si on continue, un alcane tétrahalogéné (ou bien avec un halogène en excès).

54 Alcynes 2) Addition électrophile Réaction d hydrohalogénation : premièrement, sur un alcyne vrai. Deux étapes : d abord une première addition suivant la règle de Markovnikov, puis une seconde étape mettant en scène les effets électroniques du R (+I) et du Br (-I, +M)

55 Alcynes 2) Addition électrophile Toujours sur la même réaction, mais cette fois sur un alcyne disubstitué. Va-t-on utiliser la règle de Markovnikov? Vous avez 4 heures. NOPE

56 Alcynes 2) Addition électrophile Réaction d hydratation : de même, d abord sur un alcyne vrai. On obtient une tautomérie céto-énolique. WTF IS THAT? Tautomérie : déplacement d électrons et d hydrogène. Tautomérie céto-énolique : équilibre déplacé ici dans le sens de la cétone.

57 Alcynes 2) Addition électrophile Mais pour un alcyne disubstitué BONNE NOUVELLE MES AMIS!* On n applique toujours pas la règle de Markovnikov :) * Le Professeur Putricide aime ça

58 Alcynes 2) Addition électrophile Réaction d acide hypochloreux : uniquement sur un alcyn vrai. Avec, bien entendu, la tant acclamée règle de Markovnikov! Avec à nouveau une tautomérie céto-énolique!

59 Alcynes 3) Réaction d oxydation Il n existe qu une seule et unique réaction d oxydation : une réaction d oxydation mettant en jeu ces réactifs : KMnO4 [ ] / H+, K2Cr2O7 [ ] / H+, O3 Réaction d oxydation douce ou d oxydation forte? Vous avez 17 secondes très précisément. Une sucette sera donnée à celui qui répondra le plus vite.

60 Alcynes 3) Réaction d oxydation Gagné (ou pas, j ai pas précisé que la réponse devait être correcte) : il s agit d une réaction d oxydation forte! Au final, on obtient un mélange d acides carboxyliques :)

61 Alcynes 4) Réaction propre aux alcynes vrais Terminons par une réaction propre aux alcynes vrais. Une réaction aussi unique qu utile dans la vie quotidienne! On active l alcyne vrai par une base (NaNH2) ou un métal (Na, Li) pour obtenir un ion alcynure. Voilà.

62 FIN Quoi? Est ce terminé? Oui Aucun cours n est éternel. Et celui vient bel et bien de prendre fin. Sachez cependant que la chimie orga, c est pas que ça : y a encore plein de familles, de réactions, et de cours à apprendre (et surtout comprendre!). Comprendre les mécanismes, c est comprendre la chimie orga, et comprendre la chimie orga, c est comprendre un tiers de l UE1 :)

63 FIN Je termine sur une autre photo de chien. Oui, j adore les chiens. Allez, avouez, vous avez regardé ;)

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