Transformations en chimie organique Chapitre B7 Transformations en chimie organique

I. Modification de la structure d’une molécule Une chaine carbonée peut être linéaire, ramifiée ou cyclique ; elle peut être saturée (que des liaisons simples) ou insaturée (avec au moins une liaison double) 1- Modification de chaîne En gardant le même nombre d’atome de carbone, notamment le reformage utilisé dans l’industrie pétrolière permet d’obtenir un indice d’octane plus élevé. Il y a l’isomérisation : octane (IO = 0) 2,2,4-triméthylpentane (IO=100) . La cyclisation : hexane (IO = 0)  cyclohexane (IO=80) La déshydrogénation : cyclohexane (IO=80)  benzène (IO=107) En diminuant le nombre d’atomes : le craquage permet de couper des molécules pour en former des plus petites, par craquage catalytique, ou par vapocraquage. En allongeant la chaine carbonée, par exemple en réalisation une alkylation pour obtenir le 2,2,4-triméthylpentane ou en réalisant une polyaddition, comme la polymérisation qui permet de répéter plusieurs fois un même motif

Groupe caractéristique 2- Modification du groupe caractéristique Un groupe caractéristique est un groupe d’atomes qui donne des propriétés particulières à une molécule. L’éthanol s’oxyde pour donner de l’acide éthanoïque + O2  Groupe caractéristique Fonction Terminaison Préfixe Alcène -ène hydroxyle Alcool -ol hydroxy Carbonyle Aldéhyde -al formyl Cétone -one oxo carboxyle Acide carboxylique Acide -oïque Ester -oate de -yle Amine -amine amino amide -amide

II. Les grandes catégories de réactions en chimie organique 1- Réactions de substitution HO- + CH3 – Br CH3 – OH + Br- La réaction de substitution est une réaction organique dans laquelle un atome ou groupe d'atomes (groupe fonctionnel) d'un composé chimique est remplacé par un autre atome ou groupe d'atomes (le substituant). 2- Réactions d’addition Synthèse du propan-2-ol à partir du propène en milieu acide. CH3– CH = CH2 + H2O La réaction d’addition, est la combinaison de deux molécules dont une au moins possède une liaison multiple pour former une molécule plus grande avec l’ensemble des atomes. 3- Réactions d’élimination Déshydratation d’un alcool en milieu acide : La réaction d’élimination permet de retirer deux atomes ou groupes d’atomes portés par deux carbones voisin pour former une liaison multiple, ou deux atomes de bout de chaine pour former une cyclisation. 4- Bilan Une substitution : R1 + R2  P1 + P2 Une addition : R1 + R2  P1 Une élimination : R1  P1 + P2

III. Electronégativité et polarisation L’électronégativité est une grandeur sans dimension qui exprime la tendance d’un atome à attirer les électrons de la liaison à laquelle il participe. Dans un même groupe du tableau périodique (c'est-à-dire d'une même colonne du tableau périodique) l’électronégativité a tendance à décroître lorsque le numéro atomique croît. Il y a plus de distance et plus d’écrantage ente le noyau et les électrons de valence. En revanche, l'électronégativité des éléments d'une même période du tableau périodique a tendance à croître avec le numéro atomique, car la charge électrique du noyau atomique (nombre de protons) augmente et interagit davantage avec les électrons de valence. Le minimum est donc à rechercher en bas à gauche du tableau (au niveau du francium) tandis que le maximum se trouve en haut à droite (au niveau du fluor). Lorsque deux atomes différents participent à une liaison, le doublet ne se trouve pas au milieu de la liaison, mais du coté de l’atome le plus électronégatif, la liaison est polarisée. Elle est polarisée si la différence d’électronégativité est comprise entre 0,3 et 2,0 sur l’échelle de Pauling les électrons sont très proches de l’atome A qui est le plus électronégatif

IV. Aspect microscopique 1- Site donneur ou accepteur de doublet d’électrons Un site donneur de doublet d’électrons est un site de forte densité électronique, ce peut être : - soit un atome possédant un excès d’électrons (une charge partielle - ou une charge négative) - soit une liaison multiple - soit un atome portant un doublet non liant Un site accepteur de doublet d’électrons est un atome présentant un défaut d’électrons, avec une charge partielle + ou une charge positive. 2- Mouvement d’un doublet d’électrons A l’échelle moléculaire, la formation d’une liaison covalente se modélise par le transfert d’un doublet d’électrons d’un site donneur vers un site accepteur de doublet d’électrons. On représente le mouvement par une flèche courbe partant du site donneur de doublet d’électron vers le site accepteur, ce qui forme une liaison covalente entre les deux atomes. Reprenons les équations du II.

La reaction de substitution: La réaction d’addition : La réaction d’élimination :