7 : Alcanes, Alcènes, Alcynes

91 cartes

Question

Comment se forme une liaison peptidique ?

Réponse

Elle résulte de la condensation entre la fonction acide carboxylique d'un acide aminé et la fonction amine d'un autre acide aminé, avec élimination d'une molécule d'eau.

Question

Qu'est-ce que l'effet inductif (+I ou -I) ?

Réponse

C'est la polarisation d'une liaison sigma (simple) due à la différence d'électronégativité des atomes liés. Les groupes +I (donneurs d'électrons) augmentent la densité électronique, les groupes -I (attracteurs d'électrons) la diminuent.

Question

Qu'est-ce que l'effet mésomère ou de résonance (+M ou -M) ?

Réponse

C'est la délocalisation d'électrons pi ou de doublets non liants dans un système conjugué. Les groupes +M (donneurs) augmentent la densité électronique, les groupes -M (attracteurs) la diminuent.

Question

Quelle est la formule brute générale des alcanes ?

Réponse

CnH2n+2

Question

Comment sont hybridés les atomes de carbone dans les alcanes ?

Réponse

sp³

Question

Quelle est la principale réactivité des alcanes ?

Réponse

La réaction d'halogénation radicalaire (Substitution Radicalaire : SR).

Question

Décrivez la phase d'initiation dans le mécanisme de substitution radicalaire (SR) pour l'halogénation des alcanes.

Réponse

L'énergie (lumière ou chaleur) provoque une rupture homolytique de la liaison halogène-halogène pour former des radicaux halogènes.

Question

Quel est l'ordre de stabilité des radicaux (primaire, secondaire, tertiaire) et pourquoi est-ce important ?

Réponse

III > II > I. Les réactions sont favorisées pour les radicaux les plus stables car ils ont une durée de vie plus longue.

Question

Quelle est la formule brute générale des alcènes ?

Réponse

CnH2n

Question

Comment sont hybridés les atomes de carbone de la double liaison dans les alcènes ?

Réponse

sp²

Question

Qu'indique la nomenclature 'Z' pour un alcène ?

Réponse

Les groupes 1,1 prioritaires sont du même côté de la double liaison.

Question

Qu'indique la nomenclature 'E' pour un alcène ?

Réponse

Les groupes 1,1 prioritaires sont de part et d'autre de la double liaison.

Question

Quelle est la principale réactivité des alcènes et pourquoi ?

Réponse

Les réactions d'addition électrophile (AE), grâce à la double liaison C=C riche en électrons (nucléophile) qui réagit avec des composés électrophiles.

Question

Expliquez la règle de Markovnikov pour l'addition de réactifs dissymétriques (HX, H2O) sur les alcènes.

Réponse

L'hydrogène se fixe sur le carbone le plus hydrogéné (le moins substitué) de la double liaison, et la partie électrophile sur l'autre carbone, en raison de la stabilité des carbocations intermédiaires.

Question

Comment la régiosélectivité de l'hydrohalogénation (HX) des alcènes change-t-elle en conditions radicalaires (effet Karash) ?

Réponse

L'hydrogène se fixe sur le carbone le moins hydrogéné (le plus substitué), à l'inverse de la règle de Markovnikov, en raison de la stabilité des radicaux intermédiaires.

Question

Quel type de réaction est l'addition d'H2 sur un alcène en présence d'un catalyseur ?

Réponse

Une réaction d'hydrogénation catalytique ou addition catalytique.

Question

Quel est le résultat de l'oxydation douce d'un alcène avec KMnO4 dilué ?

Réponse

Une dihydroxylation (cis addition), formant un diol.

Question

Décrivez la différence entre l'ozonolyse oxydante et réductrice des alcènes.

Réponse

L'ozonolyse oxydante forme des acides carboxyliques (et cétones) car le H2O2 formé n'est pas neutralisé. L'ozonolyse réductrice utilise un réducteur (Zn) pour neutraliser le H2O2, ce qui permet d'obtenir des aldéhydes (et cétones).

Question

Quelle est la formule brute générale des alcynes ?

Réponse

CnH2n-2

Question

Comment sont hybridés les atomes de carbone de la triple liaison dans les alcynes et quelle est leur géométrie ?

Réponse

sp. Ils ont une structure linéaire.

Question

Qu'est-ce qu'un 'alcyne vrai' ?

Réponse

Un alcyne avec un atome d'hydrogène directement lié à l'un des carbones de la triple liaison (R-C≡C-H), rendant cet hydrogène mobile (acide).

Question

Comment peut-on obtenir un alcène Z à partir d'un alcyne par hydrogénation ?

Réponse

Par hydrogénation catalytique (cis addition) en utilisant un catalyseur désactivé comme le Pd (Lindlar).

Question

Comment peut-on obtenir un alcène E à partir d'un alcyne par hydrogénation ?

Réponse

Par hydrogénation par trans addition radicalaire utilisant du Na en NH3 liquide (réduction de Birch).

Question

Quel est le produit final de l'hydratation d'un alcyne selon la règle de Markovnikov ?

Réponse

Une cétone, via la formation instable d'un énol intermédiaire qui se tautomérise.

Question

Quel type de produits sont obtenus par oxydation forte d'un alcyne avec KMnO4 ou K2Cr2O7 concentrés ?

Réponse

Généralement un mélange d'acides carboxyliques.

Question

Quelle est la structure générale d'un alcool ?

Réponse

R-OH

Question

Comment classe-t-on les alcools (primaire, secondaire, tertiaire) et sur quoi cette classification est-elle basée ?

Réponse

Selon le nombre de groupes alkyles liés au carbone portant la fonction -OH. Primaire (1 alkyle), Secondaire (2 alkyles), Tertiaire (3 alkyles).

Question

Quel type de liaison intermoléculaires est forte dans les alcools et pourquoi ?

Réponse

Les liaisons hydrogène, dues à la présence du groupement -OH polaire.

Question

Quelle est la réactivité principale des alcools ?

Réponse

Ils peuvent agir comme acides (très faibles), bases ou subir des réactions de substitutions nucléophiles (SN1/SN2), d'élimination (E1/E2) et d'oxydation.

Question

Décrivez la réaction d'oxydation d'un alcool primaire en présence d'agents oxydants doux ou forts.

Réponse

Avec un oxydant doux (PCC), un alcool primaire donne un aldéhyde. Avec un oxydant fort (CrO3, KMnO4), il donne un acide carboxylique.

Question

Quel est le produit de l'oxydation d'un alcool secondaire ?

Réponse

Une cétones. Les alcools secondaires ne peuvent pas être oxydés en acides carboxyliques.

Question

Peut-on oxyder un alcool tertiaire ? Pourquoi ?

Réponse

Non, car le carbone portant le groupe hydroxyle ne possède pas d'hydrogène à substituer.

Question

Quelle est la principale caractéristique structurelle des halogénoalcanes ?

Réponse

Présence d'une liaison carbone-halogène (-C-X, où X est F, Cl, Br, I).

Question

Comment la polarité de la liaison C-X influence-t-elle la réactivité des halogénoalcanes ?

Réponse

Le carbone est partiellement positif (δ+) et attire donc les nucléophiles, favorisant les réactions de substitution nucléophile.

Question

Décrivez la réaction de substitution nucléophile monomoléculaire (SN1).

Réponse

Deux étapes : formation d'un carbocation intermédiaire (étape lente), puis attaque du nucléophile. Favorisée par les carbocations stables (tertiaires > secondaires) et les solvants polaires protiques.

Question

Décrivez la réaction de substitution nucléophile bimoléculaire (SN2).

Réponse

Une seule étape concertée où le nucléophile attaque et le groupe partant s'en va simultanément. Favorisée par les halogénoalcanes primaires (moins d'encombrement stérique) et les solvants polaires aprotiques.

Question

Qu'est-ce que la règle de Zaïtsev dans le cadre des réactions d'élimination (E1/E2) ?

Réponse

Dans une élimination, l'alcène majoritaire formé est celui qui est le plus substitué (le plus stable).

Question

Quelle est la structure générale d'un éther ?

Réponse

R-O-R', où R et R' sont des groupes alkyles ou aryles.

Question

Quelle est la principale caractéristique des éthers en termes de réactivité ?

Réponse

Ils sont généralement peu réactifs et sont souvent utilisés comme solvants.

Question

Quel type de liaison est présente dans les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) ?

Réponse

Une liaison carbone-oxygène double (C=O), appelée groupe carbonyle.

Question

Comment distingue-t-on un aldéhyde d'une cétone par leur structure ?

Réponse

Un aldéhyde a au moins un hydrogène attaché au carbone du carbonyle (R-CHO). Une cétones a deux groupes alkyles ou aryles attachés au carbone du carbonyle (R-CO-R').

Question

Quelle est la principale réactivité des composés carbonylés ?

Réponse

Les réactions d'addition nucléophile (AN) sur la double liaison C=O, car le carbone du carbonyle est électrophile (δ+).

Question

Quel est le produit de la réduction d'un aldéhyde (par NaBH4 ou LiAlH4) ?

Réponse

Un alcool primaire.

Question

Quel est le produit de la réduction d'une cétone (par NaBH4 ou LiAlH4) ?

Réponse

Un alcool secondaire.

Question

Comment peut-on identifier la présence d'un aldéhyde en laboratoire ?

Réponse

Par le test de Tollens (miroir d'argent) ou le test de Fehling (précipité rouge brique), car les aldéhydes peuvent être oxydés.

Question

Qu'est-ce qu'un acétal et comment se forme-t-il à partir d'un aldéhyde ou d'une cétone ?

Réponse

Un acétal est formé par l'addition de deux molécules d'alcool sur un aldéhyde ou une cétone, en présence d'un catalyseur acide. (R-C(OR')₂-R'').

Question

Quelle est la fonction caractéristique des acides carboxyliques ?

Réponse

Le groupe carboxyle (-COOH).

Question

Pourquoi les acides carboxyliques sont-ils acides ?

Réponse

En raison de la possibilité de déprotonation du groupe -OH, stabilisée par résonance du carboxylate.

Question

Quelle est la réaction typique des acides carboxyliques avec les alcools ?

Réponse

L'estérification, qui forme un ester et de l'eau (réaction réversible catalysée par un acide).

Question

Comment peut-on réduire un acide carboxylique ?

Réponse

Avec un réducteur fort comme LiAlH4, pour obtenir un alcool primaire.

Question

Quelle est la structure générale d'un ester ?

Réponse

R-COO-R', où R et R' sont des groupes alkyles ou aryles.

Question

Quelle est la réaction inverse de l'estérification ?

Réponse

L'hydrolyse d'un ester, qui peut être acide (produit acide carboxylique et alcool) ou basique (saponification, produit carboxylate et alcool).

Question

Quelle est la structure générale d'une amine ?

Réponse

Dérivé de l'ammoniac (NH3) où un ou plusieurs hydrogènes sont remplacés par des groupes alkyles ou aryles (-NRH2, -NR2H, -NR3).

Question

Pourquoi les amines sont-elles des bases ?

Réponse

En raison du doublet non liant de l'azote, qu'elles peuvent donner pour former une liaison.

Question

Quelle est l'importance de la stabilité des carbocations en réactivité organique ?

Réponse

Les carbocations sont des intermédiaires clés dans de nombreuses réactions (, , ). Leur stabilité (tertiaire > secondaire > primaire) détermine la régiosélectivité et la vitesse de la réaction. Cette stabilité est due à l'hyperconjugaison et aux effets inductifs des groupes alkyles.

Question

Qu'est-ce qu'une réaction d'addition électrophile (AE) et sur quels types de molécules se produit-elle ?

Réponse

C'est une réaction où un électrophile (X+) attaque un site riche en électrons (double ou triple liaison C=C ou C≡C). Elle est caractéristique des alcènes et alcynes.

Question

Quelle est la principale différence entre une addition syn et une addition anti ?

Réponse

Dans une addition syn, les deux nouveaux groupes s'ajoutent du même côté de la double liaison. Dans une addition anti, ils s'ajoutent de côtés opposés.

Question

Décrivez la réaction de cyclopropanation via le carbone singulet (réactif de Simmons-Smith).

Réponse

C'est une réaction qui forme un cycle à trois atomes de carbone (cyclopropane) à partir d'un alcène et de diiodométhane (CH2I2) en présence de zinc. C'est une addition stéréosélective syn.

Question

Qu'est-ce qu'un épochrome et comment le forme-t-on à partir d'un alcène ?

Réponse

Un époxyde est un éther cyclique à trois chaînons. Il est formé par époxydation d'un alcène, typiquement avec un acide peroxycarboxylique (RCO3H).

Question

Quelle est l'importance de la tautomérie céto-énolique ?

Réponse

C'est un équilibre entre une forme céto (C=O) et une forme énol (C=C-OH). Elle explique la réactivité de nombreux composés carbonylés (aldéhydes, cétones, esters) sur le carbone en alpha du carbonyle, via le carbanion énolate.

Question

Comment la force des bases varie-t-elle pour les amines (primaires, secondaires, tertiaires) et pourquoi ?

Réponse

Dans la phase gazeuse, la basicité augmente (primaire < secondaire < tertiaire) en raison de l'effet inductif stabilisant des groupes alkyles sur l'ammonium. En solution aqueuse, l'encombrement stérique et la solvation diminuent la basicité des amines tertiaires, rendant généralement les amines secondaires plus basiques (secondaire > primaire > tertiaire, ou secondaire > tertiaire > primaire selon les cas).

Question

Qu'est-ce qu'une liaison peptidique et quelle est sa particularité ?

Réponse

C'est une liaison amide (-CO-NH-) formée entre deux acides aminés. Elle a un caractère partiellement double, ce qui la rend rigide et plane, et limite les rotations autour de cette liaison, jouant un rôle crucial dans la structure des protéines.

Question

Nommez les quatre conditions essentielles d' aromaticité.

Réponse

1. La molécule doit être cyclique. 2. La molécule doit être plane. 3. La molécule doit être complètement conjuguée (chaque atome du cycle doit participer à la conjugaison via une liaison pi ou un doublet non liant). 4. La molécule doit posséder (4n + 2) électrons pi (règle de Hückel).

Question

Qu'est-ce qu'une substitution électrophile aromatique (SEA) ?

Réponse

C'est la réaction caractéristique des composés aromatiques (comme le benzène), où un électrophile remplace un atome d'hydrogène du cycle, en préservant l'aromaticité.

Question

Quel est le rôle des groupes activateurs et désactivateurs en SEA ?

Réponse

Les groupes activateurs (ex: -OH, -NH2) augmentent la densité électronique du cycle aromatique, le rendant plus réactif envers les électrophiles, et sont ortho/para directeurs. Les groupes désactivateurs (ex: -NO2, -COOH) diminuent la densité électronique et sont méta directeurs (à l'exception des halogènes qui sont désactivateurs mais ortho/para directeurs).

Question

Expliquez l'hydrogénation catalytique des alcènes (ajout de H2).

Réponse

L'hydrogénation est l'addition d'hydrogène (H2) sur la double liaison d'un alcène, en présence d'un catalyseur métallique (Pd, Pt, Ni). C'est une réaction d'addition syn qui transforme l'alcène en alcane.

Question

Comment l'utilisation du réactif de Grignard (RMgX) peut-elle être utilisée avec les composés carbonylés ?

Réponse

Le réactif de Grignard est un fort nucléophile et une base forte. Il s'additionne sur le carbone électrophile du groupe carbonyle (aldéhydes, cétones, esters, dioxyde de carbone) pour former des alcools différents selon le substrat de départ ou des acides carboxyliques (avec CO2).

Question

Quel est le principe de la réaction d'aldolisation (ou condensation aldolique) ?

Réponse

C'est une réaction entre deux composés carbonylés (aldéhydes ou cétones) en présence d'une base ou d'un acide. Un des réactifs forme un énolate (nucléophile) qui attaque le carbone carbonyle (électrophile) du second réactif pour former un β-hydroxyaldéhyde ou β-hydroxycétone (aldol).

Question

Qu'est-ce qu'une amide et comment se forme-t-elle généralement ?

Réponse

C'est un dérivé d'acide carboxylique où le groupe -OH est remplacé par un groupe -NH2, -NHR ou -NR2. Elle se forme par condensation entre un acide carboxylique (ou un de ses dérivés plus réactifs comme un chlorure d'acyle ou un anhydride) et une amine.

Question

Décrire les étapes générales du mécanisme SN1 pour un halogénoalcane.

Réponse

1. Ionisation (étape lente et déterminante de la vitesse) : le groupe partant (halogène) quitte la molécule pour former un carbocation plan trigonal. 2. Attaque nucléophile (rapide) : le nucléophile attaque le carbocation des deux faces, conduisant à un mélange racémique si le carbone est chiral.

Question

Décrire les étapes générales du mécanisme SN2 pour un halogénoalcane.

Réponse

La SN2 est une réaction concertée en une seule étape : le nucléophile attaque par l'arrière le carbone électrophile pendant que le groupe partant s'en va. Il en résulte une inversion de configuration au centre chiral (inversion de Walden).

Question

Qu'est-ce qui favorise une réaction E1 par rapport à une SN1 lors de la réaction d'un alcool ou d'un halogénoalcane ?

Réponse

La force et la taille de la base. Une base forte et/ou encombrante favorise l'élimination (E1 vs SN1, E2 vs SN2). La température élevée favorise également l'élimination.

Question

Qu'est-ce qu'une addition conjuguée (ou addition de Michael) ?

Réponse

C'est une réaction d'addition d'un nucléophile sur la double liaison carbone-carbone conjuguée à un groupe électroattracteur (système α,β-insaturé), plutôt que sur le groupe carbonyle. Elle est caractéristique des diènes conjugués où le nucléophile attaque sur le carbone en position 4.

Question

Quelle est la principale différence entre les réactions de SN1 et SN2 en termes de stéréochimie ?

Réponse

La SN1 produit un mélange racémique (ou une racémisation si le centre chiral pré-existe) car le carbocation plan peut être attaqué des deux côtés. La SN2 entraîne une inversion de configuration (inversion de Walden) car le nucléophile attaque par l'arrière du groupe partant.

Question

Quel type de réaction est la formation d'un cyanohydrine à partir d'un composé carbonylé ?

Réponse

C'est une addition nucléophile du cyanure (CN-) sur le carbone du carbonyle, suivie d'une protonation de l'oxygène.

Question

Enumérez les étapes de la réaction de Wittig.

Réponse

La réaction de Wittig convertit un aldéhyde ou une cétone en un alcène en utilisant un ylure de phosphore (ou phosphorane). Les étapes sont :
1. Formation de l'ylure de phosphore.
2. Attaque nucléophile de l'ylure sur le carbonyle.
3. Formation d'une intermédiation cyclique à quatre membres (oxaphosphétane).
4. Elimination d'un oxyde de phosphine pour former l'alcène.

Question

Quel est l'effet d'un groupe électroattracteur (comme -NO2) sur l'acidité d'un acide carboxylique ?

Réponse

Un groupe électroattracteur augmente l'acidité de l'acide carboxylique en stabilisant la base conjuguée (l'ion carboxylate) par la délocalisation de la charge négative, rendant ainsi la déprotonation plus facile.

Question

Qu'est-ce qu'une saponification ?

Réponse

La saponification est l'hydrolyse basique d'un ester, notamment des triglycérides (graisses), pour former un sel de carboxylate (savon) et un alcool (glycérol dans le cas des graisses).

Question

Comment la longueur de la chaîne碳 (nombre de carbones) influence-t-elle la solubilité des alcools dans l'eau ?

Réponse

Les alcools à courte chaîne carbonée sont très solubles dans l'eau en raison de la capacité du groupe -OH à former des liaisons hydrogène. Cependant, à mesure que la chaîne carbonée s'allonge, la partie hydrophobe de la molécule augmente, diminuant leur solubilité dans l'eau.

Question

Qu'est-ce qu'un halogénure d'acyle et comment sa réactivité se compare-t-elle à celle d'un acide carboxylique ?

Réponse

Un halogénure d'acyle (R-COX) est un dérivé d'acide carboxylique où le groupe -OH est remplacé par un halogène (-X). Ils sont beaucoup plus réactifs que les acides carboxyliques en substitution nucléophile d'acyle en raison de l'excellent caractère de groupe partant de l'halogène.

Question

Qu'est-ce qu'un anhydride d'acide et comment est-il formé ?

Réponse

Un anhydride d'acide (R-CO-O-CO-R') est un dérivé d'acide carboxylique formé par la condensation de deux molécules d'acide carboxylique, avec élimination d'une molécule d'eau ou par réaction d'un halogénure d'acyle avec un carboxylate.

Question

Décrivez la réaction de Friedel-Crafts (alkylation ou acylation) sur un cycle aromatique.

Réponse

La réaction de Friedel-Crafts est une substitution électrophile aromatique. L'alkylation introduit un groupe alkyle sur le cycle en utilisant un halogénure d'alkyle et un acide de Lewis (ex: AlCl3). L'acylation introduit un groupe acyle (RCO-) en utilisant un halogénure d'acyle ou un anhydride d'acide et un acide de Lewis.

Question

Quel est le produit majeur de l'hydratation d'un alcène en présence d'acide ?

Réponse

Un alcool, suivant la règle de Markovnikov (le groupe -OH se fixe sur le carbone le plus substitué de l'ancienne double liaison).

Question

Comment peut-on synthétiser des éthers ?

Réponse

Une méthode courante est la synthèse de Williamson, qui fait réagir un alccoxide (R-O-) fort nucléophile avec un halogénure d'alkyle primaire par un mécanisme SN2.

Question

Qu'est-ce qu'un composé chirale ?

Réponse

Un composé chiral est une molécule qui n'est pas superposable à son image miroir. Ces deux formes sont appelées énantiomères.

Question

Qu'est-ce qu'un centre stéréogène (ou carbone asymétrique) ?

Réponse

C'est un atome de carbone lié à quatre substituants différents. La présence d'au moins un centre stéréogène rend souvent une molécule chirale.

Question

Définir les termes énantiomères et diastéréoisomères.

Réponse

Les énantiomères sont des stéréoisomères qui sont des images miroirs non superposables l'un de l'autre (ex: R et S). Les diastéréoisomères sont des stéréoisomères qui ne sont pas des images miroirs l'un de l'autre (ex: cis/trans pour les alcènes ou des molécules chirales avec plusieurs centres stéréogènes).

Question

Qu'est-ce qu'un composé méso ?

Réponse

Un composé méso est une molécule qui possède des centres stéréogènes mais qui est achirale globalement en raison de la présence d'un plan de symétrie interne.

Question

Qu'est-ce qu'une racémisation ?

Réponse

La racémisation est la transformation d'un énantiomère (ou d'un mélange énantiomériquement enrichi) en un mélange racémique (50% de chaque énantiomère), qui est optiquement inactif.

Question

Quel est le principe de la spécificité enzymatique en biochimie liée à la chiralité ?

Réponse

Les enzymes sont des protéines tridimensionnelles. En raison de leur structure spatiale spécifique, elles ne reconnaissent et n'interagissent souvent qu'avec un seul des énantiomères d'un substrat chiral, comme une clé ne s'adapte qu'à une seule serrure. Cela explique pourquoi un énantiomère d'un médicament est actif et l'autre ne l'est pas, ou est toxique.

Question

Qu'est-ce que la réaction de déshydratation des alcools ?

Réponse

C'est une réaction d'élimination ( E1 ou E2) où une molécule d'eau est perdue d'un alcool pour former un alcène, généralement en présence d'un acide fort et de chaleur.

UE 1 : CHIMIE ORGANIQUE

Description des fonctions chimiques simples

Nomenclature des différentes fonctions organiques /

Règles de nomenclature (IUPAC):

Déterminer la chaîne carbonée linéaire la plus longue comportant la fonction principale et/ou le maximum d'insaturations.
Placer les suffixes (insaturation, fonction principale).
Placer les préfixes (substituants, fonctions non principales), les ranger dans l'ordre alphabétique et les séparer par des tirets.
Numéroter la chaîne carbonée principale :
- Indice le plus faible pour la fonction principale.
- Si deux possibilités : la somme des indices des substituants est la plus faible.
Placer devant les substituants, insaturations, fonction principale et entre tirets, les indices correspondants à la numérotation de la chaîne carbonée.

A) PRÉFIXES : Substituants carbonés « alkyles » noté : R-

-CH3: méthyle
-C2H5: éthyle
-C3H7: propyle
On enlève le « e » final pour obtenir le préfixe : méthyl, éthyl, propyl.
Si plusieurs substituants de même nature, utilisation de préfixe « di, tri, tétra ».
Ces préfixes ne comptent pas dans l'ordre alphabétique.

B) CHAINE CARBONÉE PRINCIPALE : racine de l'alcane correspondant

CH4: méthane
C2H6: éthane
C3H8: propane
C4H10: butane
C5H12: pentane
C6H14: hexane
C7H16: heptane
C8H18: octane
C9H20: nonane
C10H21: décane

C) Suffixes d'insaturation : ène, yne

D) SUFFIXE DE LA FONCTION PRINCIPALE

Fonction Principale (suffixe) Non principale (préfixe) Acide carboxylique Acide ...oïque - Nitrile ...nitrile Cyano- Aldéhyde ...al Formyl- Cétone ...one Oxo- Alcool ...ol Hydroxy- Amine ...amine Amino- Dérivés halogénés (Cl, Br, I, F) - Chloro-, bromo-, iodo-, fluoro- Nitro - Nitro-

Les Alcanes

Il s'agit d'hydrocarbures saturés, dont la formule brute est : CnH2n+2. Les carbones C sont hybridés sp³.

Réactivité :

La faible différence d'électronégativité entre le carbone et l'hydrogène entraîne :

Des liaisons C-C et C-H peu polarisées : impliquant la formation de molécules apolaires.
Des liaisons C-C et C-H fortes : impliquant une faible réactivité.

La principale réactivité des alcanes est liée à la réaction d'halogénation radicalaire (substitution radicalaire : SR).

Bilan : CH4 + Cl2 --(hv)--> CH3Cl + HCl

Bilan de la réaction d'halogénation radicalaire :

Réaction de Substitution Radicalaire SR.
Présence de sous-produits de poly-halogénation (CH3Cl: Chlorométhane, CH2Cl2: dichlorométhane, CHCl3: chloroforme, CCl4: tétrachlométhane).
F2 est explosive.
Cl2 : hv lumière diffuse.
Br2 : hv lumière vive pour favoriser la réaction.
I2 : hv lumière vive et chauffage (△) car la réaction est lente.
Cette réaction est le plus souvent réalisée avec du dichlore ou du dibrome.

Mécanisme SR : substitution radicalaire en 3 phases

1. Phase d'initiation :

L'énergie apportée par la lumière (ou chauffage à 600° C) permet une rupture homolytique de la liaison Cl-Cl pour former le radical Cl˚.
Déplacement d'un seul électron (demi-flèche).
Déplacement de deux électrons (flèche complète).

2. Phase de propagation :

L'électron célibataire va se propager :
CI˚ + H-CH3 --> CH3˚ + HCl
Cl-Cl + CH3˚ --> H3C-Cl + Cl˚

3. Phase d'arrêt ou de terminaison :

CH3 + Cl˚ --> H3C-Cl
CH3 + CH3˚ --> H3C-CH3
Cl˚ + Cl˚ --> Cl-Cl

Nature des hydrogènes :

Les radicaux sont des espèces furtives (durée de vie très courte), « déficitaires » en électrons.

Stabilité des radicaux : III > II > I

Réaction favorisée pour les radicaux les plus stables (durée de vie plus longue).

Les alcènes

1) Généralités

Il s'agit d'hydrocarbures insaturés, dont la formule brute est : CnH2n.

La structure présente une double liaison C=C (σ, π), (2C sp²).

Si la chaîne est associée à d'autres fonctions, on parle de dérivés éthyléniques.

Il s'agit d'une structure plane : 6 atomes dans le même plan.

Nomenclature :

Terminaison (suffixe) « ène ».

H2C=CH2 : éthène (éthylène)
H2C=CH-CH3 : propène
Exemple plus complexe : 2,3-diméthylhex-2-ène

Stéréoisomérie :

Si chaque Carbone est substitué par 2 substituants différents.

Ex: but-2ène

Les groupes 1,1 prioritaires sont du même côté de la double liaison : Z.
Les groupes 1,1 sont de part et d'autre de la double liaison : E.

La double liaison rigide implique : 2 configurations possibles : 2 stéréo-isomères (diastéréoisomères).

Détermination de la configuration : règles CIP appliquée aux alcènes

On étudie séparément chaque Carbone de la double liaison.
On détermine selon la règle du CIP l'ordre de priorité (1) et (2) pour chaque Carbone.
Si les 2 substituants prioritaires (1) sont du même côté de la double liaison : Z.
Si les 2 substituants prioritaires (1) sont de part et d'autre de la double liaison : E.

Stabilité : Elle est fonction de la substitution de la double liaison (plus substituée = plus stable).

Réactivité :

Elle est liée à la double liaison C=C :

L'insaturation permet des réactions d'additions.
La liaison riche en électrons (nucléophile) permet des réactions d'addition avec des composés électrophiles d'où le nom de réaction d'addition électrophile : AE.
Le point de fragilité de la liaison permet des réactions de coupure (oxydation).

Les principales réactivités sont :

Les réactions d'addition électrophile.
Les réactions d'oxydation.

Addition électrophile : AE

a) Addition de réactifs symétriques (H2, X2)

Réaction d'hydrogénation (H2) : addition catalytique (Ex: Alcène + H2 en présence de catalyseur).
Réaction d'halogénation (X2 : Br2, Cl2, I2) : Trans addition.

Mécanisme : Formation d'un ion bromonium intermédiaire.

b) Addition de réactifs dissymétriques (HX, H2O)

Réaction d'hydrohalogénation (HX : HBr, HCl) : conditions ioniques
- Régiosélectivité : règle de Markovnikov.
- L'hydrogène se fixe sur le carbone le plus hydrogéné (le moins substitué).
- Extension pour autres réactifs dissymétriques : la partie électrophile du réactif se fixera sur le carbone le plus hydrogéné.
- Explication : effets électroniques + stabilité des carbocations. Les carbocations tertiaires sont plus stables que les secondaires qui sont plus stables que les primaires.
Réaction d'hydratation (H2O) : en présence de H+ (généralement H2SO4).
- Régiosélectivité : règle de Markovnikov.
- Mécanisme : passage par un carbocation intermédiaire.

Réaction d'addition radicalaire : AR

Réaction d'hydrohalogénation (HX : HBr, HCl) : conditions radicalaires

Régiosélectivité : effet Karash, effet peroxydes (inverse de la règle Markovnikov).
L'hydrogène se fixe sur le carbone le moins hydrogéné (le carbone le plus substitué).
Il s'agit d'un mécanisme radicalaire.
Explication de la régiosélectivité : stabilité des radicaux intermédiaires.

Réactions d'oxydation douce

Réaction avec KMnO4 dilué : oxydation douce (dihydroxylation) : CIS ADDITION. Même réaction avec le tétraoxyde d'osmium (OsO4).

Réactions avec un oxydant fort (coupure oxydante)

a) KMnO4 concentré en milieu acide sulfurique à chaud. Autre réactif: K2Cr2O7 concentré, H2SO4.

b) Réaction avec l'ozone O3 : réaction d'ozonolyse

Ozonolyse oxydante : Génération d'eau oxygénée H2O2 (oxydant).
Ozonolyse réductrice : Le Zn (réducteur) va réduire l'eau oxygénée (formée dans le milieu) et éviter l'oxydation de l'aldéhyde en acide carboxylique.

Les alcynes

1) Généralités

Il s'agit d'hydrocarbures insaturés (C, H) comportant une triple liaison carbone-carbone (σ, 2π).

La formule brute est CnH2n-2.

Si associés à d'autres fonctions, on parle de dérivés acétyléniques.

Ils présentent 2 carbones hybridés sp.
Ils ont une structure linéaire (4 atomes alignés ou coaxiaux).

Alcynes disubstitués (R-C≡C-R') vs Alcynes vrais (R-C≡C-H).

Nomenclature : terminaison (suffixe) « yne ».

Principales réactivités :

Réaction d'addition électrophile.
Réaction d'oxydation.
Réaction propre aux acétyléniques vrais (H mobile (acide) pouvant réagir avec une base).

2) Réaction d'addition (hydrogénation)

a) Hydrogénation catalytique : CIS ADDITION

Cette réaction est une cis addition catalytique et non une addition électrophile (erreur de frappe sur le cours de la faculté).
Ex: Alcyne --> Alcène Z (via Pd désactivé) --> Alcane (via Pt ou Ni Raney).

b) Hydrogénation par TRANS ADDITION RADICALAIRE :

Cette réaction est une trans addition radicalaire et non une addition électrophile (erreur de frappe sur le cours de la faculté).
Ex: Alcyne --> Alcène E (via Na, NH3 liq).

3) Réaction d'addition électrophile : AE

a) Réaction d'halogénation (X2, Br2, Cl2, I2)

Trans addition électrophile.
En excès (2 équivalents ou 2 moles) de X2, conduit à un tétrahalogéno alcane.

b) Réaction d'hydrohalogénation (HX : HBr, HCl) : conditions ioniques

Alcynes vrais : 1ère addition suit la Règle de Markovnikov, 2ème addition est influencée par l'effet électronique du R (+I) et du Br (-I, +M), avec +M supérieur à -I.
Pour les alcynes disubstitués : pas de règles de Markovnikov.

Réaction d'hydratation (H2O) :

Mécanisme : Markovnikov -> énol intermédiaire -> cétone (par tautomérie céto-énolique).
La tautomérie est un déplacement d'électrons pi et d'un atome H. L'équilibre est largement déplacé vers la formation de la cétone/énol.
Pour les alcynes disubstitués : pas de règle de Markovnikov.

Réaction avec un oxydant fort :

Oxydation des alcynes par KMnO4 ou K2Cr2O7 concentré, ou O3, H2O.
Conduit généralement à un mélange d'acides carboxyliques.

Lancer un quiz

Teste tes connaissances avec des questions interactives