Fiche 10 : Transformations en chimie organique I. § II. Espèces chimiques polyfonctionnelles (Voir cours sur la nomenclature) Ordre de priorité des fonctions Fonction Prioritaire (suffixe) Acide carboxylique -oïque Nitrile -nitrile Aldéhyde -al Cétone -one Alcool -ol Amine -amine Dérivé halogéné Non prioritaire (préfixe) -cyano -formyl -oxo -hydroxy -amino Halogéno Transformations en chimie organique 1) Modification de la structure de la chaîne d’une molécule Ø Fragmentation de la chaîne carbonée § § § § Craquage catalytique : L’opération dite de craquage catalytique permet de casser, à l’aide d’un catalyseur les grosses molécules d’hydrocarbure saturés à longues chaînes par l’agitation thermique. On obtient des molécules plus courtes, généralement des alcanes et des alcènes. Ex : CH3 -(CH2 )4 -CH3 → CH3 -CH2 -CH3 + CH3 -CH=CH2 Vapocraquage ou hydrocraquage : est un craquage permettant d’obtenir des alcènes en présence de vapeur d’eau. Ex : CH3 —CH2 —CH2 —CH3(g) → 2 CH2 =CH2(g) + H2(g) Ø Modification de la structure de la chaîne carbonée § Le reformage catalytique : permet de modifier la structure d’une chaîne carbonée. Cette réaction s’effectue à température et pression élevée. § § § § § § L’isomérisation : permet de transformer un alcane à chaîne linéaire en son isomère de constitution ramifiée, à température modérée (120°C à 200°C). Ex : La cyclisation : consiste à transformer un alcane linéaire en cyclane (alcane à chaîne fermée) souvent ramifiée et en dihydrogène (120°C à 200°C). Ex : La déhydrocyclisation : permet d’obtenir des dérivés benzéniques et du H2 en réalisant la transformation précédente à température voisine de 500°C en présence d’un catalyseur (platine). Elle est suivie d’une déhydrogénisation. Ex : Ø Techniques permettant d’allonger la chaîne carbonée § § § § L’alkylation : consiste à substituer un atome d’hydrogène d’une chaîne carbonée par un groupe alkyle. Ex : C4 H10(g) + C4 H8(g) → C8 H18(g) La polymérisation par polyaddition : (ajout de plusieurs molécules identiques) permet de rallonger la chaîne carbonée. Cette technique consiste en une addition répétée d’un très grand nombre de molécules insaturées, appelées monomères. Elle conduit à une macromolécule appelée polymère. Ex : n (H2 C=CH2 ) → -(CH2 -CH2 )n - 2) Les catégories de réaction en chimie organique § Réaction de substitution : réaction chimique au cours de laquelle un atome ou groupe d’atomes est remplacé par un autre atome ou groupe d’atome. § Réaction d’addition : réaction chimique au cours de laquelle un atome ou groupe d’atome viennent se fixer sur des atomes initialement liés par une double ou triple liaison. § Réaction d’élimination : réaction chimique au cours de laquelle deux atomes ou groupes d’atomes voisins sont retirés d’une molécule. Entre les deux atomes porteurs de ces groupes d’atomes se forme une double ou triple liaison. III. Les mécanismes réactionnels 1) L’électronégativité § § § § § L’électronégativité noté 𝜒 « xi » est une grandeur relative, qui traduit l’aptitude d’un atome A à attirer les électrons (nuage électronique) de la liaison covalente le liant à un atome B. L’électronégativité augmente, suivant une ligne du tableau de gauche à droite, et suivant une colonne, de bas en haut. Font que brome s’y cache F > O > N > Cl > Br > S > I > C > H Soit deux atomes A et B, liés par une liaison covalente, tel que l’électronégativité de A soit supérieure à celle de B. Le doublet d’électron n’est pas localisé entre les deux atomes mais il est plus fortement attiré par l’atome de plus forte électronégativité, l’atome B. On attribue à B une charge partielle négative 𝛿 ! (en C) et à l’atome B une charge partielle positive 𝛿 ! opposée à 𝛿 ! de même valeur absolue. La liaison covalente est dite polarisée elle se note : 2) Site donneur ou accepteur de doublet d’électrons § Site donneur de doublet d’électrons : lieu d’une espèce présentant un excès de charges négatives. Ø Un atome présentant une charge partielle négative 𝜹! § Le site donneur de la molécule d’eau est l’atome d’oxygène : Ø Une liaison multiple § Le site donneur de l’éthène est la double liaison : Ø Un anion § Le site donneur de l’ion hydroxyde est l’atome oxygène : § Site accepteur de doublet d’électrons : lieu d’une espèce chimique présentant un défaut de charges négatives. Ø Un atome présentant une charge partielle positive 𝜹! Ø Un cation 3) Application aux mécanismes réactionnels § § § § § Un atome engagé dans une liaison polarisée dont il est l’atome le plus électronégatif est un site donneur de doublet d’électrons. Un atome engagé dans une liaison polarisée dont il est l’atome le moins électronégatif est un site accepteur de doublet d’électrons. Lors de la formation d’une liaison, le transfert de doublet d’électrons se schématise par une flèche courbe partant de la liaison rompue de l’atome donneur et pointant vers l’atome accepteur. Lors de la rupture d’une liaison, le transfert de doublets d’électrons se schématise par une flèche courbe issue de la liaison rompue et pointant vers l’atome le plus électronégatif de celle-ci. Exemples : Ø Liaison covalente polarisée Ø Cas d’atomes possédant un doublet non liant et un site accepteur de doublet : Ø Cas d’un double liaison C==C d’un alcène : Ø Exemple :