2020 - 2021
FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE
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GENERALITES ET RAPPELS
DEFINITION DE LA CHIMIE ORGANIQUE :
La chimie organique est une branche de la chimie étudiant la description des molécules à base de carbone :
les composés organiques (Hydrocarbures et de leurs dérivés…).
C’est une discipline qui étudie les substances trouvées dans la nature vivante, mais au fil des années, on vit croitre
l’importance des produits de synthèse organique. En effet, les corps obtenus et dont beaucoup n’existe pas à l’état
naturel, sont d’une importance majeur dans le domaine Médical.
DOMAINES D’APPLICATION DE LA CHIMIE ORGANIQUE :
Les domaines d’application de la chimie organique sont multiples :
Medicaments
GÉNÉRALITÉS :
Les molécules organiques sont formées à partir d’atomes liés entre eux par des forces électrochimiques, leurs
structures peuvent être déterminées par :
- Des méthodes chimiques : analyse élémentaires (dosage centésimale)…
- Des procédés physiques :
Spectrométrie Infra-Rouge «I.R»,
Spectrométrie de Masse «S.M»…
Les symboles chimiques des éléments sont liés par des traits : Liaison chimique
- Exemple:
Formule Développée
Méthane CH4
Ethanol C2H6O
Ethanal C2H4O
FORMULE BRUTE :
La formule brute nous donne une idée sur le nombre d’éléments constituant le produit, mais n’a pas d’intérêt en
Chimie Organique, elle peut représenter plusieurs isomères.
- Exemple:
FORMULE DEVELOPPEE :
La formule développée montre chaque atome et chaque liaison, elle devient difficilement déchiffrable lorsque les
molécules deviennent plus complexes.
Pour établir les structures des composés organiques, on tient compte des valences des éléments constituant ces
composés.
- Exemple :
X (Halogène) Valence 1
Certains éléments, N (azote), P (phosphore) et B (bore), peuvent présenter des états de valence différents.
- Elle montre chaque atome et chaque liaison et surtout elle respecte l’ordre de valence des atomes :
- Les liaisons chimiques de valence sont représentées, soit par traits soit par des doublés électroniques
LIAISONS CHIMIQUES :
I. LIAISON IONIQUE :
- Exemple NaCl :
Elle s’établie entre les métaux de même nature
Exemple : (Fer qui est un empilement régulier des atomes de Fer)
III. LIAISON COVALENTE
Elle est décrite par une fonction d’onde appelée et s’établie entre des atomes qui peuvent compléter leurs couches
électroniques externes.
La liaison covalente est la mise en commun de 2 électrons de 2 atomes identiques ou différents.
Liaison covalente constitue la base de la chimie organique.
Le carbone ne peut établir avec d’autres atomes que des liaisons covalentes.
- Remarque : même en chimie minérale, on peut parler de liaison covalente. : N2, Cl2…
Le carbone peut être :
IV. LIAISON DE COORDINANCE
Elle correspond à la mise en commun d’un doublet d'électrons fournit par l'un des deux atomes.
- Exemple:
HYBRIDATION DU CARBONE :
I. HYBRIDATION Sp3 :
C’est la combinaison d’une orbitale (s) avec trois orbitales p(px,py,pz) pour créer quatre orbitales hybrides : t1,t2,t3,t4.
Les quatre orbitales hybrides obtenues sont appelées orbitales hybrides Sp3.
- Exemple : Carbone (C, Z=6)
Configuration électronique : 1s22s22p2
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II. HYBRIDATION Sp2 :
C’est la combinaison d’une orbitale s avec deux orbitales p(soit px et py) pour créer trois orbitales équivalentes
hybrides : t1,t2 et t3. Les trois orbitales hybrides obtenues sont appelées orbitales Sp2
- Exemple : Carbone (C, Z=6)
Configuration électronique : 1s22s22p2
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Recouvrement Sp2-Sp2 et Sp2-S () (H2C + CH2)
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III. HYBRIDATION SP :
C’est la combinaison d’une orbitale (s) avec une orbitale p (soit py) pour créer deux orbitales équivalentes hybrides :
t1 et t2. Les 2 orbitales hybrides obtenues sont appelées orbitales Sp.
- Exemple : Carbone (C, Z=6)
Configuration électronique : 1s22s22p2
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- Recouvrement Sp-Sp et Sp-S () : (H-C + C-H)
- Recouvrement des orbitales pures p
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Soit quatre liaisons (quand le carbone est hybridé Sp3)
Soit trois liaisons et une liaison (quand le carbone est hybridé Sp2)
Soit deux liaisons et deux liaisons (quand le carbone est hybridé Sp)
STRUCTURE DES SQUELETTES CARBONEES :
Dans une molécule, les atomes s’organisent entre eux de façon à ce que :
L’énergie moléculaire soit la plus basse possible,
Les groupements présentent le moins de gêne stérique possible et le minimum de contrainte angulaire
Les valeurs des angles et des liaisons, varient d’un composé à l’autre (selon la nature des atomes et la taille des
groupements mis en jeu)
1- CHAINES OUVERTES :
C’est la série des hydrocarbures de formule générale CnH2n+2, ces composés qui ne comportent que des carbones Sp3
sont appelés alcanes ou paraffines. En passe d’un composé à un homologue supérieur en remplaçant un H par un
méthyle.
Les alcanes ont la formule générale CnH2n+2, on dit qu’ils sont acycliques ou aliphatiques.
- Les molécules peuvent adopter plusieurs conformations dans l’espace :
- Exemple le propane :
- Les liaisons possèdent une symétrie de révolution autour de l’axe nucléaire c’est à dire : présence d’une libre
rotation autour de chaque liaison
- Existence d’une barrière d’énergie gênant la rotation, à cause de l’effet stérique présenté par les hydrogènes ou
les groupements portés par les deux carbones adjacents (voir projection de NEWMAN)
- Rappel : représentation de NEWMAN de l’éthane
NEWMAN regarde selon l’axe qui passe par les deux carbones, ainsi le 1er carbone est représenté par un point et le
2ème est représenté par un cercle :
Quand les liaisons sont éclipsées, on a une conformation éclipsée
Quand les liaisons sont décalées, on a une conformation décalée
- L’angle formé dans le plan par une liaison C1-R qui est en avant et par C2-R en arrière (angle dièdre ) varie de
0° à 360°
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2- CHAINE FERMEE (CYCLES) :
- Les composés cycliques ou alicycliques, de formule CnH2n, constituent une autre classe importante
d’hydrocarbures, dont le plus petit représentant est le cyclopropane
Les cycles contenant 3 ou 4 carbones sont des petits cycles
Les cycles contenant 5 à 7 carbones sont des cycles communs
Les cycles contenant 8 à 11 carbones sont des cycles moyens
Les cycles contenant 12 carbones et plus sont des grands cycles ou macrocycles
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GENERALITES :
En chimie organique les réactions chimiques peuvent procéder par plusieurs mécanismes :
I. CLIVAGE HOMOLYTIQUE :
On l’appelle aussi rupture homolytique, c’est la coupure d’une liaison covalente entre deux fragments ; chacun
retenant l’un des deux électrons du doublet d’électrons liants, pour former deux radicaux libres.
Ce clivage est obtenu sous l’influence de :
La lumière (photons) (hν),
II. CLIVAGE HETEROLYTIQUE :
On l’appelle aussi hétérolyse ou rupture hétérolytique, c’est la rupture d'une liaison covalente dans une molécule
neutre générant un anion et un cation.
III. REARRANGEMENT DES ORBITALES MOLECULAIRES :
On l’appelle aussi réaction péricyclique ou réaction de cycloaddition, c’est une réaction dans laquelle une
réorganisation concertée des liaisons passe par un ensemble cyclique d'atomes (comprenant souvent six atomes)
liés en permanence. L'état de transition possède une géométrie cyclique.
Exemple réaction de Diels-Alder :
Ils peuvent être :
Electriquement neutres mais déficitaires en électrons comme les acides de Lewis :
(AlCl3, BF3, MgCl2, ZnCl2…)
Chargés positivement sous forme de cations :
Chargés positivement sous forme de carbocations :
L'électrophile procède au cours d'une réaction, à la capture d'électrons d'un centre négatif (riche en électrons). En
effet, les agents électrophiles forment des liaisons avec des groupes riches en électrons.
V. REACTIFS NUCLEOPHILES :
Ils peuvent être :
Electriquement neutres mais riches en électrons comme les bases de Lewis :
Chargés négativement sous forme d’anions :
Chargés négativement sous forme de cabanions :
Autres groupements chargés négativement :
Les nucléophiles forment des liaisons avec des groupes déficitaires en électrons
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ELEMENTS DES REACTIONS IONIQUES :
En général, les réactions ioniques sont considérées comme le résultat de la combinaison d’une attaque et d’un départ de fragments.
On distingue 4 éléments fondamentaux :
I. DEPART ELECTROFUGE –DE- :
C’est un départ dans lequel un groupement abandonne son doublet de liaison
- Exemple
II. DEPART NUCLEOFUGE –DN- :
C’est un départ dans lequel un groupement (groupe partant) emporte le doublet de liaison
- Quelques fragments nucléofuges :
III. ATTAQUE NUCLEOPHILE -AN- :
C’est l’attaque d’une molécule électroniquement déficiente par un élément riche en électrons.
- Exemple :
IV. ATTAQUE ELECTROPHILE -AE- :
C’est la fixation d’un fragment électroniquement déficient sur une molécule riche en électrons
- Exemple :
- Application :
Les substitutions nucléophiles résultent généralement d’une attaque nucléophile (AN) et d’un départ nucléofuge (DN).
Attaque nucléophile Départ nucléofuge
Les réactions de substitution nucléophile, peuvent procéder de trois façons différentes :
Formation et rupture synchrones des deux liaisons : SN2
Rupture d’une liaison précédant la formation d’une autre : SN1
Formation d’une liaison précédente la rupture d’une autre. Ce genre de réactions concerne les carbones
hybridés Sp2, Exemple :
I. FORMATION ET RUPTURE SYNCHRONES DES DEUX LIAISONS : SN2 :
1. MECANISME SN2 : SUBSTITUTION NUCLEOPHILE BIMOLECULAIRE : Mécanisme dans lequel l’approche d’un agent nucléophile provoque le départ d’un autre (départ nucléofuge)
SN2 = AN + DN
Remarque : Dans ce genre de réaction, on a inversion de configuration En cinétique, la vitesse de cette réaction dépond de la concentration des deux réactifs
La réaction est donc du second ordre.
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2. MECANISME SN’2 : SUBSTITUTION NUCLEOPHILE BIMOLECULAIRE DES DERIVES ALLYLIQUES :
- Exemple :
La vitesse de cette réaction dépond de la concentration des deux réactifs. D’où la vitesse V est :
La réaction est donc du second ordre.
II. RUPTURE D’UNE LIAISON PRECEDANT LA FORMATION D’UNE AUTRE : SN1 :
1. MECANISME SN1 : REACTION DE SUBSTITUTION NUCLEOPHILE MONOMOLECULAIRE :
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- Caractéristiques:
On passe par la formation d’un carbocation plan, ce qui permet d’obtenir un mélange racémique,
La liaison C-X est suffisamment faible pour être rompue en l’absence de Y-,
Cette rupture constituant la 1ère étape de la réaction est une étape lente.
Et comme en cinétique, la vitesse d’une réaction ne dépond que de l’étape la plus lente, la vitesse de la réaction ci- dessus est déterminée à partir de la première étape. D’où la vitesse de la réaction est :
La réaction est donc d’ordre 1
2. MECANISME (SN1)’ SUBSTITUTION NUCLEOPHILE MONOMOLECULAIRE CONCERNANT LES
DERIVES ALLYLIQUES :
Le carbocation formé peut exister sous 2 formes :
C’est une réaction qui se fait en deux étapes, une rapide et une autre lente, et comme en cinétique la vitesse d’une
réaction est déduite à partir de l’étape lente, en plus cette étape se fait sans intervention de la base, la vitesse de la
réaction dépond donc de la concentration d’un seul réactif.
D’où la vitesse de la réaction est :
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III. FORMATION D’UNE LIAISON PRECEDENT LA RUPTURE D’UNE AUTRE :
Ce type de réaction concerne le plus souvent les carbones hybridés Sp2
L’attaque se fait perpendiculairement au plan contenant les liaisons du carbone hybridé Sp2.
1. SUBSTITUTION NUCLEOPHILE DES DERIVES CARBOXYLIQUES :
Ces dérivés présentent un atome de carbone de faible densité électronique sensible aux attaques nucléophiles.
X : halogène (bon groupement partant) En cinétique, la vitesse de la réaction dépond de l’étape la plus lente,
D’où la vitesse de la réaction est :
La réaction est donc d’ordre 2
- Exemple-1
- Exemple-2
IV. SUBSTITUTION NUCLEOPHILE AU NIVEAU D’UN CARBONE AROMATIQUE
En remarque que la substitution d’un halogène porté par un carbone aromatique est très difficile, mais l’introduction de groupes attracteurs d’électrons (–M) en ortho et on para de l’halogène, permet une accélération nette de la substitution.
- Exemple :
Le mécanisme compatible avec l’expérience est le suivant :
L’intermédiaire anionique renferme une quantité d’énergie importante à cause de la rupture de l’anneau aromatique. La présence de groupements attracteurs d’électrons en ortho et/ou en para du Cl, permet une délocalisation de la charge négative et stabilise l’état de transition conduisant à l’intermédiaire, ce qui facilite la réaction de substitution.
REACTION DE SUBSTITUTION ELECTROPHILE.
La substitution électrophile résulte d’une attaque électrophile et d’un départ électofuge. Ce type de réaction concerne les carbones hybridés Sp2, en particulier le benzène.
Le mécanisme compatible avec l’expérience est le suivant :
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5. ORIENTATION DE LA SUBSTITUTION ELECTROPHILE AROMATIQUE :
a. Rappel :
Effets électroniques : On note 2 types d’effets électroniques, les effets inductifs (+I et –I) qui sont liés à l’électronégativité des éléments et à la polarisation des liaisons, et les effets mésomères (+M et –M), qui sont liés à la délocalisation des électrons. N. B. : Si les 2 effets coexistent, l’effet mésomère l’emporte sur l’effet inductif. Les groupes présentant un effet +M ou +I, orientent la substitution en Ortho et en Para tout en augmentant la densité électronique sur ces sommets et en stabilisant la charge positif du complexe.
Les groupes attracteurs d’électrons par effet –M ou –I, diminuent la densité électronique au niveau de la position
ortho et para, c’est donc au niveau de la position méta que va se fixer l’électrophile X+.
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-COH, COR
-SO3H, SO2Ar Remarque : Dans le cas des halogènes, qui possèdent des effets mésomères donneurs (+M) et des effets inductifs attracteurs (–
I), l’effet +M l’emporte sur –I, ils sont considérés comme des groupes ortho-para directeurs.
6. UTILISATION DE LA SUBSTITUTION AROMATIQUE EN SYNTHESE ORGANIQUE :
a. Synthèse des dérivés benzéniques poly substitués avec orientations données :
Pour synthétiser des dérivés poly substitués du benzène, la réactivité et l’orientation des groupes déjà placé sur
le noyau doivent être prise en considération ensemble.
Leurs effets peuvent se manifester dans le même sens ou dans des sens opposés. (Voir exemples)
- Exemple 1 :
Les deux substituants orientent l’attaque vers la même position, les deux effets sont donc additifs.
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- Exemple 2 :
Les deux groupes orientent l’attaque vers des positions différentes : effets opposés. Dans ce cas c’est le groupe le
plus actif qui va dicter l’orientation, il y aura une faible substitution au niveau du carbone se trouvant entre les 2
groupes, à cause de l’encombrement stérique.
b. Utilisation de la nature des groupes fixés sur le noyau :
c. Modification de la nature d’un substituant pour provoquer une orientation donnée :
- Exemple.1 : Préparation du méta éthylméthylbenzène:
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- Schéma réactionnel :
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d. Blocage d’un site actif de manière à orienter la réaction vers un site moins actif :
Synthèse de composés ortho substitué par blocage de la position para.
i. Utilisation du chlorure de tertiobutyle :
La position para peut être bloquée par l’utilisation du chlorure de tertio butyle, en présence d’acide de Lewis
(alkylation).
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ii. Utilisation de l’acide sulfurique : (Sulfonation)
La position para peut être bloquée aussi par l’utilisation de l’acide sulfurique (sulfonation).
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7. SYNTHESE DE COMPOSES AROMATIQUES SUBSTITUES A PARTIR D’ION DIAZONIUM :
a. Synthèse de l’ion diazonium :
b. Réaction de déplacement de (N2 +) par divers nucléophiles
i. Déplacement de (N2+) par OH-
Preparation du méta-nitrophénol
ii. Déplacement de (N2+) par un halogène (Réactions de SANDMEYER)
iii. Déplacement de (N2+) par CN-
iv. Déplacement de (N2+) par NO2
Utilisation du Cobaltinitrite de Sodium : [Co(NO2)6]3-Na+3
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Schéma réactionnel :
Schéma réactionnel :
GENERALITES :
Les éliminations ioniques résultent d’un départ électrofuge et d’un départ nucléofuge de deux entités X et Y à partir d’un substrat.
Les insaturations susceptibles d’être formées sont :
Type de réactions d’élimination : les réactions d’élimination peuvent procéder par plusieurs mécanismes : La -élimination E2 La -élimination E1 L’-élimination.
-ELIMINATION E2 :
C’est une réaction bimoléculaire (du second ordre) qui procède par un mécanisme concerté dans lequel les deux départs
sont synchrones. Elle est provoquée généralement par les bases qui attaquent l’hydrogène en position par rapport au
carbone qui porte le bon groupement partant.
Du point de vue cinétique, la vitesse de la réaction tient compte de la concentration des deux réactifs : la base (nucléophile) et le substrat, d’où :
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I. PRINCIPAUX CARACTERES DE LA -ELIMINATION E2 :
La vitesse de la réaction augmente avec la force de la base employée
- Exemple:
La vitesse augmente aussi avec la capacité de X (le bon groupement partant) à emporter le doublet de liaison c’est à dire avec le pouvoir nucléofuge.
- Exemple :
La réaction est d’autant plus rapide que la double liaison formée est substituée par des groupes donneurs d’électrons ou conjuguée avec d’autres doubles liaisons.
- Exemple-1 : influence des effets donneurs des substituants sur la stabilité de la double liaison
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- Exemple-2 : influence de la conjugaison sur la stabilité de la double liaison
II. ORIENTATION DE LA -ELIMINATION E2
1. REGLE DE SAYET-ZEFF :
Un composé pouvant donner une élimination E2 selon 2 voies possibles, donne en général préférentiellement
l’alcène le plus substitué, c’est la Règle de SAYET-ZEFF.
Il y a deux exceptions pour cette règle :
2. REGLE D’HOFMANN
- Si le proton à éliminer selon Sayet-Zeff est dans un environnement stériquement encombré par le reste de la
molécule, c’est l’autre proton qui va être éliminé préférentiellement.
- Si la taille de la base employée pour extraire le proton est importante, l’élimination E2 selon Sayet-Zeff est de plus
en plus défavorisée.
Les deux exceptions font l’objet de la règle d’HOFMANN.
- Exemple
Base Rendement selon
HOFMANN Rendement selon
30% 70%
72% 28%
88% 12%
-ELIMINATION E1
C’est une réaction monomoléculaire (du premier ordre) qui se fait en deux étapes, une lente et une rapide.
L’étape lente se fait sans intervention de la base
Du point de vue Cinétique, la vitesse de la réaction ne tient compte que de l’étape lente, et comme cette dernière se
fait sans intervention de la base, la vitesse de la réaction est d’ordre 1 :
D’où :
Caractère de la -élimination E1
La -élimination est accélérée par tout agent favorisant la 1ère étape. On obtient généralement l’alcène le plus
substitué (règle de Sayet-Zeff)
- Exemple
Quand l’effet stérique devient plus important, le produit majoritaire est celui obtenu selon Hofmann et non selon
Sayet-Zeff
- Exemple :
A cause de l’encombrement stérique, le produit obtenu selon Hofmann est le produit majoritaire.
ELIMINATION :
Réactivité du carbène
Les carbènes sont des entités électrophiles (présence d’une case vide) et nucléophiles (présence d’un doublet libre)
en même temps
II. REACTION DU CARBENE AVEC LA LIAISON :
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A. GENERALITES
Dans une réaction d'addition, deux molécules au moins se combinent pour en former une autre plus grande. Les
alcènes peuvent réagir par addition de (H2, X2 (dihalogène), HX (hydracide), H2O, ...) ou par association entre eux. Leur
réactivité chimique est beaucoup plus grande en raison de la présence des électrons π.
- Les réactions d'addition sont l'inverse des réactions d'élimination, elles sont divisées en deux types d’addition : Réaction d’addition électrophile,
Réaction d’addition nucléophile.
B. REACTION D’ADDITION ELECTROPHILE :
I. ADDITION SUR LES ALCENES :
1. ADDITION DU DIBROME (Br2) : Le mécanisme de cette réaction se fait en 3 étapes
Du point de vue stéréochimique, c’est une réaction stéréospécifique : Exemple :
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Cette réaction d’addition est stéréospécifique car le composé : Le composé trans conduit au composé érythro
Le composé cis conduit au composé thréo
a. Addition d’hydracide H-X
Les hydracides ou acides halogénés, H-X (HCl, HBr, HI) s’additionnent aisément sur les alcènes. L’ensemble des
résultats expérimentaux concernant cette réaction est compatible avec le mécanisme suivant :
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Caractères : - La réaction est non stéréospécifique, car on passe par la formation d’un carbocation plan, d’où l’attaque
se fait de deux cotée,
- La réaction conduit au dérivé halogéné correspondant au carbocation le plus stable càd le plus substitué
: c’est la règle de MARKOVNIKOV
Exemple :
Il y a 2 exceptions pour cette règle : - 1ère exception : Si la double liaison est substituée par un groupement attracteur d’électron, la règle de
Markovnikov ne sera pas respectée et l’halogène se fixera sur le carbone non substitué par ce
groupement.
Exemple
- 2ème exception (Réactions Radicalaires) :
En présence de radicaux libres le sens de la réaction est inversé, on dit qu’on a une réaction AntiMarkovnikov.
Les peroxydes qui se découpe thermiquement en radicaux libres, catalysent (Initient) très fortement
l’addition de HBr sur l’oléfine.
Mécanisme réactionnel : C’est un mécanisme qui se fait en 3 étapes : Initiation,
Propagation,
Terminaison).
I. GENERALITES :
La réaction d’addition nucléophile résulte d’une attaque nucléophile d’une substance insaturée par un élément riche
en électrons.
Mécanisme en 2 étapes distinctes :
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Les additions nucléophiles sont d’autant plus faciles que :
- La base employée (Y-) est plus forte
- La liaison multiple est activée par les groupes attracteurs d’électrons (effet –I et –M)
Exemple :
III. ADDITIONS NUCLEOPHILES SUR LES CETONES ET ALDEHYDES :
Les réactions d’addition nucléophiles sur les carbonyles sont nombreuses et très utilisées en synthèse organique.
1. ADDITION NUCLEOPHILE DE L’EAU :
C’est une réaction acido-catalysée :
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Les thiols s’additionnent de la même manière :
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4. ADDITION NUCLEOPHILE DES HYDRURES : Les hydrures LiAlH4 et NaBH4 sont des réducteurs importants en chimie organique
Bilan de la réduction : - Une cétone se réduit en un alcool secondaire - Un aldéhyde se réduit en un alcool primaire
- Un acide carboxylique se réduit en un alcool primaire
Exemple:
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5. ADDITION NUCLEOPHILE DES DERIVES AZOTES : Les dérivés azotés donnent avec les composés carbonylés des produits importants en chimie de synthèse, c'est-
à-dire :
Réaction de WITTIG :
Les phosphoranes donnent avec les dérivés carbonylés des produits dans lesquels l’oxygène du carbonyle
est remplacé par le reste alkylidène.
Mécanisme réactionnel :
7. ADDITIONS NUCLEOPHILES SUR LA LIAISON C=N :
Sont des réactions moins importantes que celle sur les cétones et aldéhydes.
Exemple 1 :
GENERALITES :
Les transpositions sont des réactions qui modifient le squelette de la molécule, elles se font par migration de
groupement soit intramoléculaires soit intermoléculaires.
TRANSPOSITION AVEC MIGRATION VERS UN CARBONE DEFICIENT EN ELECTRONS :
I. MIGRATION D’UN CARBONE :
1. REARRANGEMENT DE WAGNER MEERWEIN :
Exemple-1
Il y a eu une migration d’un groupement méthyle, car ça a permis de passer d’un carbocation primaire à un
carbocation tertiaire plus stable.
Exemple-2
Il y a eu une migration d’une liaison à cause des contraintes angulaires (un cycle à cinq chainons est plus stable
qu’un cycle à quatre chainons)
Caractères :
- Le carbocation peut être produit de diverses façons, la Transposition s’effectue même si le nucléofuge n’a
pas totalement quitté la molécule.
- Un hydrogène peut migrer à la place d’un carbone (isomérisation des carbocations)
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Exemple:
- Les groupements aryles migrent plus facilement que les alkyles et l’hydrogène.
Exemple :
2. TRANSPOSITION PINACOLIQUE :
La transposition pinacolique qui prend son nom du pinacol (un diol tertiaire), est une réaction acido- catalysée :
La transposition pinacolique à tous les caractères de la transposition de Wagner-Merwein à une exception près :
- Lorsque le groupement OH est lié à un carbone portant un ou deux phényle, ce dernier s’élimine plus facilement
que l’autre même si cela va entrainer la migration d’un alkyle plus tôt qu’un phényle.
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TRANSPOSITION AVEC MIGRATION VERS UN AZOTE DEFICIENT EN ELECTRONS :
Le schéma général de ces réactions est le suivant :
Transposition d’HOFMANN:
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Il s’agit de la conversion des cétones en esters
Le sens de la migration est le suivant :
Application
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CHAPITRE-7 : REACTIONS PERICYCLIQUES(CYCLOADDITIONS)
Les réactions péricycliques sont des réactions qui mettent en œuvre des états de transition cycliques. Leur mécanisme a été
interprété par WOODWARD et HOFFMANN, il s’agit de réactions thermiques ou photochimiques.
Réaction de Diels-Alder :
C’est une condensation d’un diène dont les doubles liaisons sont conjuguées (diène1,3) et d’un diénophile constitué par
une double ou triple liaison activée en générale par conjugaison avec un groupement attracteur d’électrons.
Application:
La réaction de Diels-Alder est stéreospécifique : elle a un caractère d’addition cis sur les doubles liaisons
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CHAPITRE-8 : LES ORGANOMETALLIQUES
GENERALITES :
Les composés organométalliques sont caractérisés par la présence d’une ou plusieurs liaisons Carbone-Métal (C-M).
- Le carbone est plus électronégatif que le métal, il a donc une forte densité électronique autour de lui, ainsi il se
comportera comme agent nucléophile.
- La réactivité des organométalliques augmente avec l’électropositivité du métal.
- Les organométalliques à base de potassium et de sodium sont inflammables à l’air et difficile à manipuler.
- Les organomagnésiens et les organolithiéns sont moins réactifs mais plus facile à manipuler
LES ORGANOMAGNESIENS :
2. Nomenclature: Halogénure d’alkylmagnésien
3. Préparation : R-X + Mg → R-Mg-X
4. Réactivités : le radical des organomagnésiens se comporte comme un agent nucléophile, ainsi il
réagit sur beaucoup de fonctions de la chimie organique. Les organomagnésiens ne
réagissent pas avec les doubles et triples liaisons, benzène, l’éther, R3N…
a. Réaction de WÜRTZ (Formation de la liaison C-C) :
R’-Mg-X + R-X → R’-R + MgX2
Exemple : H3C-CH2-Mg-Br + H3C-CH2-Br → H3C-CH2-CH2-CH3 + MgBr2
b. Préparation des alcools :
LES ORGANOLITHIENS :
3. Préparation : R-X + 2 Li → R-Li + XLi
4. Propriétés : Les propriétés des organolithiéns sont assez semblables à celle des organomagnésiens, avec
toute fois les différences suivantes Ils réagissent mieux avec les cétones encombrés
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Exemple
- Les réactions de WÜRTZ sont plus efficaces qu’avec les magnésiens
R-X + R-Li → R-R + X-Li
- Les lithiens réagissent avec le CO2 comme les magnésiens, mais conduisent à une cétone au lieu d’un
acide.
4. Propriétés : Les organocadmiens sont beaucoup moins réactifs que les organomagnésiens, ils ne réagissent
pas avec les cétones et les esters, mais réagissent avec les chlorures d’acides pour conduire à des
cétones
3. Préparation : 2 R-I + 2 Zn →R-Zn-R + ZnI2
4. Propriétés : Elles ressemblent à celles des organocadmiens et réagissent plus facilement avec les chlorures
d’acides qu’avec les cétones et ne réagissent pas avec les esters.
Exemple : réaction de REFORMATSKY :
Réaction entre un -halogénoester et une cétone en présence de zinc conduisant à un -hydroxyester qui une fois
déshydraté donne un ester --éthylénique.
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CHAPITRE-9 : SYNTHÈSES PEPTIDIQUES
ACIDES AMINES NATURELS :
- On les appelle acides aminés naturels, car ils sont issus des protéines,
- Appelé aussi -aminoacides, - Représentation dans l’espace (Cram) :
Lecarbone est asymétrique
- Représentation de Fischer :
- 12 synthétisés par l’organisme,
- 8 issus de l’alimentation.
I. ACIDES AMINES ALKYLES (5 A A) :
II. ACIDES AMINES ALIPHATIQUES HYDROXYLES (2 A A) :
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IV. ACIDE AMINE HETEROCYCLIQUE (1 A A) :
Proline (Pro) P
VI. AMINO DIACIDES ET AMIDES (4 A A)
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CARACTERE ACIDO-BASIQUE DES A A :
Vue la présence des 2 fonctions : acide (–COOH) et amine (–NH2), les acides aminés peuvent libérer un proton H+ et le capter ; c’est le caractère amphotère.
PEPTIDES :
I. DEFINITION :
Un peptide est un enchainement d’acides aminés reliés par des liaisons amides (liaisons peptidiques). Soit le peptide suivant :
Par convention ; l’acide aminé N-terminal est à gauche et l’acide aminé C-terminal est à droite. Ainsi on peut représenter un peptide :
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Les enchainements des acides aminés sont complexes Exemple : Un tripeptide constitué de Ala, Ser et Leu nous donne 6 possibilités d’enchainement :
- Ala-Ser-Leu Ala-Leu-Ser
- Ser-Ala-Leu Ser-Leu-Ala
- Leu-Ala-Ser Leu-Ser-Ala
II. COMPOSITION ET SEQUENCE DES PROTEINES :
Une protéine est un polypeptide constitué à partir des 20 acides aminés (120 à 8000 par molécule) Détermination de la composition d’une protéine
1. DETERMINATION DE LA COMPOSITION D’UNE PROTEINE
2. DETERMINATION DE LA SEQUENCE D’ACIDE AMINES FORMANT UN PEPTIDE :
a. Identification de l’acide N-terminal par la Réaction de SANGER :
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L’acide aminé N-terminal est reconnu par son produit de condensation avec le réactif de Sanger
b. Dégradation d’Edman
Cette méthode permet de déterminer la séquence des peptides courts.
a. Coupure sélective des liens peptidiques :
La fragmentation des peptides nous donne des morceaux plus petits, séquencés par la suite par la méthode d’Edman Les protéases sont des enzymes qui catalysent la rupture de la chaine protéique en des endroits spécifiques. Points de rupture : Chymotrypsine : le C=O de Tyr, Phe et Trp Trypsine : le C=O de Lys et Arg Carboxypeptidase : identifie le C terminal
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Exemple 1 :
Exemple 2 : L’hydrolyse totale d’un peptide inconnu par une solution (HCl 6N, 110°C, 24H) fournit 13 acides aminés. Ces derniers sont analysés par un analyseur d’acides aminés. La composition est la suivante : 1Ala, 1Arg, 1Cys, 1Glu, 1Gly, 1Leu, 1Lys, 2Phe, 1Thr, 1Pro, 2Tyr. Séquençage selon la méthode d’Edman
A, B et C sont séquencés par Edman, d’où leurs structures :
- A : Val-Cys-Arg-Gly-Phe
- B : Thr-Pro-Lys-Ala
- C : Leu-Tyr
La chymotrypsine ne coupe pas à droite de Ala : le fragment B est donc la séquence terminale. La carboxypeptidase confirme qu’Ala est bien l’acide aminé C-terminal
D et E sont séquencés par Edman, d’où leurs structures :
- D = Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys
- E = Leu-Tyr-Val-Cys-Arg
- Comme D se termine par Lys : c’est Lys12 et la comparaison des séquences B et D permet de
mieux préciser l’extrémité du peptide.
- La reconstitution de la séquence complète est aisément réalisée, en partant du peptide porteur
du C terminal et en cherchant les recouvrements des fragments
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SYNTHESE DES PEPTIDES :
I. L’ACTIVATION :
La réaction de la fonction amine (NH2) d’un acide aminé avec la fonction acide (COOH) d’un autre ; nécessite un
réactif activant appelé DCC (dicyclohexylcarbodiimide)
II. LA CHEMOSELECTIVITE :
La synthèse d’un dipeptide donné, nécessite, d’une part, une activation par le DCC, et d’autre part associer les
deux acides aminés dans un ordre précis. Car si non on aura plusieurs fragments de peptides
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Le problème de la synthèse peptidique, c’est que les deux fonctions (fonction amine et acide des deux acides
aminés) sont actives et peuvent réagir ensemble :
Alors la chémosélectivité peut résoudre ce problème par la protection des groupements dont on veut bloquer la
réaction.
Exemple :
Protection de la fonction amine par un groupe protecteut (NH-Pam) :
(Pam = groupe protecteur de la fonction amine)
Pam peut être un tBoc : (tert-butoxycarbonate)
Protection et déprotection de la fonction amine :
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Protection de la fonction acide par un groupe protecteur (CO-Pac) :
(Pac = groupe protecteur de la fonction acide)
Protection et déprotection de la fonction acide :
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- Déprotection du peptide
En 7 étapes
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Suite
CONCLUSION :
La chimie sélective qui nécessite l’utilisation des groupes protecteurs, demande : - de hauts rendements de protection et déprotection,
- la sélectivité de la protection : ne faire réagir que la fonction visée,
- la sélectivité de la déprotection : ne pas toucher au lien peptidique et éventuellement ne
déprotéger qu'une seule fonction à la fois.
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CARBOCYCLES :
I. DEFINITION :
Ce sont des composés organiques renfermant un ou plusieurs cycles formés uniquement d'atomes de carbone et
d’hydrogène
II. MONOCYCLES :
Ce sont des cycloalcanes sous forme d’un seul cycle
Exemple : Cyclopentane
Exemple :2-Cyclopentylpropan-1-ol
1. PRIORITÉ DES RADICAUX :
C’est en fonction du nombre de carbone de chaque radical qu’on choisi la chaine principale, autrement dit, l’entité la
plus petite sera substituant de la plus grande.
Exemple : 3-Cyclopentylhexane :
Butylcyclopentane:
Cyclopentylcyclohexane:
Mais au nombre égal d’atome de carbone entre une chaine linéaire et un cycle, la chaine sera considérée comme
substituant du cycle.
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2. MONOCYCLES POLYSUBSTITUÉS :
Il faut respecter les règles régies par l’IUPAC (somme des indices la plus faible).
Exemple :
Si la somme des indices selon deux voies possibles donne le même total, alors l’ordre alphabétique des substituants
est déterminant.
1. BICYCLES ACCOLÉS :
Ce sont des monocycles dont deux carbones adjacents sont reliés par une liaison covalente
Exemple :
Nomenclature : Nom de l’hydrocarbure saturé linéaire ayant le même nombre de carbone total, précédé du préfixe bicyclo et deux crochets renferment des numéros séparés par des points mentionnant la taille des cycles Exemple :
2. BICYCLES PONTÉS :
Ce sont des monocycles dont 2 carbones non adjacents sont reliés par une chaine carbonée
Nomenclature : La même nomenclature que les bicycles accolés Exemple :
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Numérotation des bicycles :
- On commence par :
numérotation de la chaine la plus longue
puis la moyenne
On attribue l’indice le plus petit au substituant
Exemple :
3. SPIRANES :
Ce sont des bicycles ayant un seul carbone en commun Nomenclature : On ajoute spiro au nom de l’hydrocarbure saturé linéaire ayant le même nombre de carbone total. Exemple :
MONOHÉTÉROCYCLES :
I. DEFINITION :
Ce sont des composés organiques cycliques comportant au moins un hétéroatome tel : l’oxygène, l’azote, le soufre, le
phosphore, l’arsenic, le silicium…
II. NOMENCLATURE :
La nomenclature des monohétérocycles est régit par l’IUPAC. On effet, on a :
1. MÉTHODE DE HANTSCH-WIDMANN : Pour nommer un hétérocycle on détermine :
- Préfixe de l’hétéroatome,
- Ordre relatif de présence des atomes : O > S > Se > N… ; soit de haut en bas dans une colonne du tableau
périodique, puis de droite à gauche dans une ligne.
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Le nom d’un hétérocycle est composé de trois parties :
- Préfixe (la nature et le nombre des hétéroatomes)
- Racine (la taille et le nombre des cycles)
- Suffixe (le degré d’insaturation)
a. Préfixe :
Hétéroatome Préfixe
b. Racine – Suffixe :
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Pour les composés partiellement insaturés, on ajoute au nom de l’insaturé au max (hydro)
Exemple :
- On commence la numérotation par l’hétéroatome,
- Il faut que la somme des indices des substituants, soit la plus petite possible.
Exemple :
Hétéroatomes de même nature :
Il faut respecter la règle des plus petits indices pour tous les hétéroatomes, puis pour les substituants.
Exemple :
4-méthyl-4H-1,3-diazole
4-méthyl-4H-imidazole
iii. Hétéroatomes de nature différente :
Le plus petit indice pour O puis S puis -N< puis =N-
Exemple :
III. TRAITEMENT DE QUELQUES EXEMPLES :
- La position 1 est attribué à l’hétéroatome qui a le rang le plus élevé, (O>S>N…)
- Le suffixe de l’hétérocycle correspond à l’hétéroatome qui a le rang le plus faible.
Exemple :
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- R = CHO ……..carbaldéhyde
- R = COOH ……..carboxylique
- R = CN ……..carbonitrile
BISHÉTÉROCYCLES :
Même nomenclature que pour les bicycles pontés avec au moins un hétéroatome
Nomenclature : Nom du carbocycle correspondant, Nature et emplacement de l’hétéroatome Exemple 1 :
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Exemple :
+
Parmi ces cycles, on choisit le cycle prioritaire dont le nom sera placé à la fin Le nom du cycle secondaire se termine en général par « O » Exemple : pyrrolo (pyrrole), thieno (thiophène), benzo (benzène) S’il s’agit d’un carbocycle « cycloalca » Donc : Le nom de A est : soit furopyridine, soit pyridofurane - Règle 1 : un hétérocycle est toujours prioritaire sur un carbocycle.
- Règle 2 : un hétérocycle azoté est toujours prioritaire sur un non azoté, quelles que soient leurs tailles respectives.
Donc A = furopyridine
- Règle 3 : entre plusieurs hétérocycles azotés, le plus grand est prioritaire.
Déterminer la nature de la fusion entre les cycles 1°/ considérons le cycle prioritaire et attribuer à ses liaisons des lettres (1-2 = a, 2-3 = b, 3-4 = c, etc…)
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3°/ considérons la liaison mise en commun
A = furo [3,2-b] pyridine
I- CONSEILS GENERAUX
Les étudiants devront travailler à tout moment avec le soin et la propreté requis pour tout chimiste, et
particulièrement pour les pharmaciens. En conséquence, produits et matériels devront être tenus propres et rangés
soigneusement.
Pendant tout le cours de la manipulation et jusqu'à la fin de la séance, aucun débris solides (verre, papier, allumettes
usagées etc...) ne devra séjourner sur les paillasses ou sur le sol : porter aussitôt ces déchets dans les caisses à ordures.
Les paillasses seront aussitôt épongées en cas de liquides accidentellement répandus. Laver à grande eau : toile
métallique et support s'ils ont reçu des projections d'un liquide corrosif.
Eviter particulièrement de verser de l'eau dans les acides concentrés (vaporisation et projections). Verser toujours
l'acide, en mince filet, dans l'eau agitée avec une baguette de verre.
Ne pas aspirer les liquides corrosifs ou toxiques avec une pipette.
Porter toujours des lunettes de protection et une blouse de coton pendant la séance de T. P.
Conserver son sang-froid et réagir rapidement en cas d'incendie. Un extincteur à neige carbonique est placé dans la
salle de T.P.
Eviter la bousculade et l'attroupement lors de la distribution ou de la prise de produits corrosifs ou toxiques. Se tenir
un à un, en file.
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II- CONSIGNES DE SECURITE Les lire attentivement et surtout les appliquer.
L'expérience nous a appris la regrettable fréquence des accidents (le plus souvent bénins) que rendent inévitables
l’intention et la maladresse des étudiants.
Différentes causes d'accident peuvent être envisagées au laboratoire :
BRULURES THERMIQUES.
- par flammes directes.
L’utilisation du gaz nécessite des précautions. Il convient en effet :
d'éteindre les appareils en fermant d'abord les robinets des conduites d’arrivée de gaz,
de vérifier l’étanchéité des raccords de caoutchouc.
de ne pas passer les bras au-dessus des becs bunsen allumés (risque d’inflammation rapide).
d'attacher les cheveux (même risque que précédemment).
- par corps solides chauffes
- par liquides enflammes
Le liquide enflammé coule à la surface du corps du patient, le transformant en torche**.
TRAITEMENT : Il faut considérer deux cas :
1. BRULURES SIMPLES.
- plonger la partie atteinte dans l'eau très froide et l’y maintenir le plus longtemps possible.
- Faire un pansement avec liniment oléo-calcaire ou tulle gras.
2. BRULURES GRAVES.
- Prévenir immédiatement un enseignant qui fera le nécessaire.
- Dans le cas du patient transformé en torche : celui-ci est paniqué, ses voisins immédiats doivent réagir et
l'enrouler dans une couverture d'amiante. Retirer les objets susceptibles de provoquer des compressions :
bagues, chaussures, ceintures etc... Fendre d'un coup de ciseaux les manches, pantalons mais ne pas
déshabiller le brûlé (les vêtements carbonisés sont stériles). L'allonger et le couvrir. L'acheminer vers
l'hôpital.
- Nombreux sont les produits chimiques à caractère agressif pour l'organisme.
- Les caustiques ne sont dangereux qu’à forte concentration : dilués, ils sont pratiquement inoffensifs.
- Les acides forts : nitrique, sulfurique, chlorhydrique, fluorhydrique, ...etc...
- Les bases fortes : soude, potasse, ammoniaque... etc...
- Les produits divers : brome et chlore liquide, phénol, phosphore, sodium, hydrazine…etc...
Ils agissent :
I. PAR ACTION DIRECTE :
Sur le corps : résultat de l’immersion ou de la projection. Les conséquences en sont particulièrement graves
lorsque les yeux sont touchés. Ce risque existe au cours des manipulations, en particulier lors d'un chauffage ou
d'une réaction exothermique, c'est pourquoi l’étudiant doit maintenir l'ouverture des récipients qu’’il manipule
dans une direction sans danger pour lui-même et ses voisins.
II. PAR INGESTION ACCIDENTELLE :
Elle sera évitée au laboratoire si les liquides ne sont pas pipetés à la bouche.
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(Inhalations de vapeurs toxiques). Les manipulations de ces produits doivent être réalisées sous des hottes
possédant une ventilation efficace ou " Sorbonnes ".
TRAITEMENT
Il est indispensable de faire préciser très vite la nature du produit en cause et si nécessaire de l’identifier
rapidement avant d'intervenir.
1. LES ACIDES.
L'acide nitrique provoque d'abord des taches jaunes.
L'acide sulfurique agit rapidement sur la peau, mais la sensation douloureuse n’apparaît qu'au bout de deux
ou trois minutes ainsi que les taches blanches par destruction du derme.
L'acide chlorhydrique n'agit qu'au bout de cinq minutes.
a. Brûlures par projection.
Essuyer à sec si possible, ôter les vêtements souillés et surtout laver immédiatement à grande eau (douche)
pendant au moins dix minutes.
Saupoudrer ensuite avec bicarbonate ou laver avec une solution de bicarbonate de sodium.
b. Brûlures par projection dans les yeux.
Laver immédiatement et abondamment avec l'eau distillée
Amener le blessé à l'hôpital pour consulter un ophtalmologiste. C'est toujours grave.
c. Brûlures par ingestion.
Faire boire abondamment pour diluer, neutraliser avec lait de chaud ou de magnésie.
Amener le patient à l’hôpital.
d. Brûlures par inhalation.
Evacuation rapide en position couchée dans l’immobilité absolue, à cause de l’œdème pulmonaire, vers un
service hospitalier.
2. LES BASES.
La soude et la potasse concentrées produisent des lésions, plus graves que les acides forts, mais l'action est
moins rapide.
Les soins d'urgence appliqués sont les mêmes que pour les acides.
La rapidité est primordiale. Faire un lavage prolongé à grande eau. Neutraliser avec vinaigre dilué, acide
acétique au dixième ou eau boriquée à saturation.
Envoyer d'urgence à l’hôpital.
COUPURES
Les coupures superficielles sont traitées à l'eau oxygénée à 10 volumes qui est antiseptique et hémostatique. Les
recouvrir d'un pansement compressif.
En cas de blessure plus profonde, amener le patient à l'hôpital où le médecin suturera la plaie.
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PREVENTION.
Des lunettes de protection sont obligatoires. Vous devez les porter en permanence.
Une blouse en coton est obligatoire (éventuellement un tablier).
Toute infraction entraîne l’exclusion
MATERIELS DE SECURITE
Un extincteur à neige carbonique est à l’usage de tous pour éteindre les incendies.
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NOTATION
Le contrôle continu constitue la moitié de la note finale ; il est noté sur 10. Cette notation est faite sur les
manipulations
-montage des appareils.
-Tenue du cahier de laboratoire au laboratoire même ; vous devez y noter les mécanismes, les calculs en moles des
quantités de réactif utilisées réellement à la paillasse. Les poids de produits obtenus. Les rendements de vos réactions,
le point de fusion (ou d'ébullition) et l'aspect de vos produits. Les remarques et observations personnelles faites en
cours de manipulation.
Propreté du matériel, des paillasses et de la salle.
L'interrogation écrite constitue l'autre moitié de la note finale. Elle est notée sur 10.
Cette note sur 10 ajoutée au contrôle continu sur 10 constitue la note d'examen de travaux pratiques.
Cette interrogation écrite aura lieu après la dernière séance. Il sera demandé :
-des équations, des principes et des mécanismes de réaction.
-des détails importants d'une manipulation.
-des applications numériques.
L'interrogation est obligatoire.
Toute absence (justifiée) à une séance de TP devra être rattrapée.
Les étudiants redoublants sont dispensés des manipulations. Seule l'interrogation est obligatoire.
HORAIRES
-14 h-18 h.
Le laboratoire devra être évacué après rangement du matériel par chaque étudiant à 18 h au plus tard.
PLANNING Arriver au laboratoire avec une pleine connaissance des opérations à effectuer.
Rédiger chaque manipulation sur un compte rendu.
Les poids moléculaires ne sont pas indiqués, il faut les calculer.
VERRERIE
Tout le matériel cassé doit être rapporté pour être remplacé.
Toute casse se traduira par une pénalité dans la note de manipulation.
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La préparation proprement dite est suivie de diverses manipulations car, contrairement à la majorité des réactions
de Chimie Minérale, les réactions de Chimie Organique conduisent, en général, à des mélanges qu'il faut séparer. On
utilise tout d'abord des techniques basées sur les propriétés physiques de ces composés et l’on peut faire ensuite
intervenir les propriétés chimiques.
Les composés préparés et utilisés aux T.P. sont des solides et des liquides.
Les techniques de séparation usuelles sont les suivantes :
- Séparation de 2 liquides non miscibles : DECANTATION, séparation des 2 couches liquides dans une ampoule à
décanter.
pression réduite.
- Séparation d’un liquide et d'un solide : FILTRATION avec filtre et entonnoir, filtration sous vide avec entonnoir de
Büchner en porcelaine ou creuset filtrant.
- Séparation par EXTRACTION : un mélange de deux composés peut être séparé grâce à un liquide extracteur dans
lequel l'un des composés est très soluble et l'autre insoluble.
- Séparation par CHROMATOGRAPHIE (sur colonne, sur plaque).
Quant à la purification des composés bruts, elle se fait par RECRISTALLISATION pour les solides et DISTILLATION
pour les liquides.
Enfin on peut avoir à déterminer la fonction organique des produits préparés. On utilise maintenant très
généralement des méthodes spectrographiques (I.R., U.V., R.M.N., Masse)
A la fin d'une synthèse le produit recherché se trouve généralement, au sein du milieu réactionnel, mélangé à
d'autres corps :
- matières premières n’ayant pas réagi ;
- impuretés des réactifs.
Il faut donc isoler ce produit et le purifier par différentes méthodes.
FILTRATION.
La filtration permet de séparer un solide d'une phase liquide dans laquelle il se trouve dispersé.
I. FILTRATION SIMPLE.
La filtration est exécutée sur des filtres en papier non collé (cellulose à peu près pure).
Le filtre est lisse pour recueillir un solide en suspension dans un liquide. Il doit avoir une taille adaptée à la
quantité du solide.
Le filtre est plissé pour recueillir un liquide souillé par une petite quantité d’impuretés solides. Il est grand pour
accélérer l'opération. Le plissage augmente la surface filtrante. L'écarte de la paroi de l'entonnoir et lui confère
une certaine rigidité.
Dans tous les cas, le filtre (avec ou sans plis) doit être plus petit que l'entonnoir, il doit s'arrêter au-dessous du
bord supérieur. Un filtre qui dépasse de l'entonnoir n'est pas suffisamment soutenu et se rabat à l'extérieur
lorsqu'il est complètement rempli.
II. FILTRATION RAPIDE (FILTRATION SOUS VIDE : ESSORAGE).
Quand le précipité est trop fin, ou gélatineux, la filtration ordinaire est trop lente. On l'accélère par l'action d’un
vide créé au-dessous du filtre. Dans ce cas, on place le papier-filtre, en double épaisseur sur le fond plat perforé
d'un entonnoir de Büchner.
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Celui-ci, fabriqué en porcelaine ou en plastique, est ajusté par l'intermédiaire d'un cône en caoutchouc sur une
fiole conique, à ajutage latéral, relié à la trompe à eau par un tube en caoutchouc épais. Les disques de papier
doivent être taillés de telle sorte à s'appliquer exactement sur le fond plat, perforé de l’entonnoir, sans remonter
sur les bords.
Il est commode de tailler un disque de carton parfaitement ajusté, pour découper rapidement ultérieurement tous
les disques de papier.
Il faut toujours maintenir sans la serrer, la fiole à l'aide de la pince trois doigts fixée à un support par
l'intermédiaire d'une noix.
Avant de verser la suspension à filtrer dans l'entonnoir de Büchner, il faut humecter préalablement le papier filtre
avec quelques gouttes de solvant de cette suspension pour faire adhérer le disque en papier à l’entonnoir
proprement dit.
Les suspensions ayant toujours tendance à se décanter spontanément, il vaut mieux filtrer d'abord le surnageant
(ce qui s'effectue rapidement) puis la fraction plus épaisse.
On tasse avec un bouchon propre ou une spatule pour exprimer tout le liquide imbibant le solide. Après essorage
total, on extrait «le gâteau» solide à l’aide d'une spatule en inox. Quelque fois, il se forme un précipité au fond de
la fiole à vide. Refiltrer.
Pour récupérer le précipité qui adhère éventuellement sur les parois du récipient contenant la suspension, on
rince celui-ci avec quelques mL de filtrat et on verse dans le Büchner (répéter l'opération jusqu'à entraînement
total du précipité).
EXTRACTION.
Le procédé est basé sur la différence de solubilité des produits du mélange entre deux solvants non miscibles. Il
s'agit généralement d'une phase organique et d'une phase aqueuse. L’efficacité de l'extraction dépend du coefficient
de partage du produit à extraire entre les deux solvants.
Les deux solvants étant non miscibles, il est nécessaire de réaliser une agitation suffisante pour augmenter leur
surface de contact afin que la répartition du produit entre les deux phases se stabilise rapidement.
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Avant usage :
- de retirer la bandelette de papier qui empêche le robinet en verre de se coincer ;
- d'enduire très légèrement de vaseline le rodage de la clef du robinet pour assurer l'étanchéité. Après remise en
place de la clef dans le boisseau, vérifier à l'œil, par le goulot de l’ampoule, l’absence de vaseline dans la lumière
du robinet afin que les liquides puissent s'écouler librement.
Pendant usage :
- de retirer le bouchon supérieur au moment de laisser écouler le liquide par le robinet inférieur, pour permettre
à l'air de prendre la place du liquide écoulé ;
- de manipuler l'ampoule à décanter au-dessus d'un récipient (bécher), afin de récupérer le mélange d'extraction
en cas de "fausse manœuvre" : en particulier, retournement de l'ampoule en oubliant de fermer le robinet
inférieur.
- d'essuyer le rodage ;
- De remettre une bandelette de papier dans le boisseau du robinet avant de ranger l'ampoule.
Mode opératoire
Fermer le robinet de l’ampoule à décanter au –dessus d’un récipient (bécher), afin de récupérer le mélange et le
Solvant servant à l’extraction.
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Boucher l'orifice supérieur. Bloquer d'une main le robinet inférieur et de l'autre, le bouchon supérieur. Agiter
faiblement par retournement.
L'ampoule étant à l'envers, ouvrir le robinet pour éliminer la surpression créée par la vaporisation des solvants
volatils au contact de la main chaude. Recommencer cette opération deux ou trois fois avant d'agiter de façon plus
énergique.
Les phases étant bien mélangées. Retirer le bouchon et laisser reposer jusqu'à séparation complète des deux phases.
Les recueillir séparément ; Recommencer l’opération une ou deux fois avec une petite quantité de solvant pour
extraire le maximum de produit. Réunir l'ensemble de phases contenant le corps recherché.
RECRISTALLISATION
I. PRINCIPE
La purification des solides par cristallisation est basée sur leurs différences de solubilité dans un solvant
judicieusement choisi ; celui-ci doit très facilement dissoudre les impuretés à froid ou bien très difficilement à
chaud et avoir pour la substance à purifier un haut pouvoir de dissolution à température élevée et un faible
pouvoir à froid, et donc permettre au produit de cristalliser facilement.
II. CHOIX DU SOLVANT
Les solvants les plus usuellement utilisés sont l'éther de pétrole, le benzène, le cyclohexane, l'alcool méthylique,
l'alcool éthylique, l'eau, le chloroforme, le tétrachlorure de carbone... On fait des essais systématiques : dans un
tube à essais sont placés quelques cristaux et environ 1 cm3 de l'un des solvants indiqués ci-dessus ; si le composé
se dissout, le solvant est évidemment sans valeur ; s'il ne se dissout pas, le tube est alors chauffé doucement ;
lorsque le composé se solubilise partiellement, on ajoute quelques gouttes supplémentaires du solvant afin
d'obtenir une dissolution totale. Si une solution homogène est obtenue, on refroidit le tube tout en frottant ses
parois avec un agitateur. On observe l'apparition des cristaux. Si aucun cristal n'est obtenu, ou si aucune solubilité
n'est notée, le solvant n'est pas approprié et on en essaie un autre jusqu'à l'obtention de cristaux.
III. TECHNIQUE OPERATOIRE DE RECRISTALLISATION
Le solvant approprié ayant été choisi :
- Mettre dans un erlenmeyer de 50 cm3 le produit brut ; le dissoudre dans le minimum de solvant à température
voisine de la température d'ébullition.
- Filtrer la solution chaude pour éliminer les impuretés insolubles.
- Laisser refroidir la solution - Amorcer ou non la cristallisation (refroidissement brutal ou amorçage avec
agitateur).
- Filtrer les cristaux sur creuset filtrant pour les séparer de la liqueur mère.
- Sécher entre deux feuilles de papier filtre puis à l’étuve si le point de fusion du produit est supérieur à la
température de l'étuve. Prendre le point de fusion des cristaux, le comparer avec celui du produit brut.
Recristalliser plusieurs fois jusqu'à l'obtention d'un point de fusion constant.
IV. DISTILLATION
Distillation d'un corps pur
A une température donnée, la pression des vapeurs saturantes d'un corps liquide en équilibre donc en contact
avec ce liquide, a une valeur constante et indépendante des quantités de liquide et de vapeur présentes dans le
système.
Cette pression de vapeur augmente avec la température et traduit ainsi les variations de l'énergie cinétique des
molécules qui le composent.
Lorsque la pression de vapeur devient égale à la pression extérieure exercée sur le liquide, celui-ci atteint son
point d'ébullition qui correspond à un équilibre physico-chimique liquide-vapeur.
Cette figure représente la variation de la pression de vapeur en fonction de la température pour quelques liquides
courants.
La courbe de variation de la température d'ébullition en fonction du temps se traduit par un palier.
En pratique, on élimine les têtes de la distillation, on récupère le cœur en veillant à ce que la température indiquée
par le thermomètre soit stable et on élimine les queues.
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Suivant la stabilité et la valeur du point d'ébullition des produits à distiller, on opère :
- soit à pression atmosphérique
- soit à pression réduite
Avec une trompe à eau, on peut réduire la pression jusqu'à 12 ou 15 mm de mercure, le point d'ébullition étant
alors abaissé d'environ 100°C. S'il faut abaisser davantage le point d'ébullition, on a recours à une pompe à vide
(pompe à huile ou pompe à diffusion de mercure).
V. METHODES CHROMATOGRAPHIQUES
Principe
La chromatographie est une méthode générale de séparation et de purification. Elle utilise les différences
d'intensité des forces d'adsorption des corps à la surface de certaines substances, généralement constituées par
des solides finement divisés, tels que l'alumine et la silice.
1. CHROMATOGRAPHIE SUR COLONNE
Dans la chromatographie sur colonne, le mélange des corps à séparer, dissous dans un solvant, traverse la phase
adsorbante contenue dans un tube vertical. Les corps sont plus ou moins retenus sur la phase stationnaire et se
séparent ainsi sous forme d'anneaux. On réalise le déplacement de ces différents anneaux jusqu'à leur
élimination totale de la colonne, par le passage continu de solvants appropriés (appelés éluants).
2. CHROMATOGRAPHIE SUR COUCHE MINCE
Dans la chromatographie sur couche mince, la phase adsorbante est étalée en couche mince, d'épaisseur
uniforme, sur une plaque de verre, de matière plastique ou d’aluminium. L'adhérence et la consistance de
l'adsorbant sont assurées par une faible proportion de plâtre. La solution du mélange à séparer est déposée à
l'aide d'un capillaire à 0,5 cm de l'extrémité inférieure de la plaque. Cette plaque est plongée dans une cuve
contenant un éluant.
Lorsque l'éluant atteint la partie supérieure de l'adsorbant, on retire la plaque de la cuve et on révèle la présence
des constituants du mélange initial par diverses méthodes : pulvérisation d'acide sulfurique, vapeurs d'iode,
U.V.
Technique :
1°/ Faire un trait repère sur le côté de la couche de silice à la
hauteur adéquate (voir principe et schéma ci-contre).
Déposer à ce niveau une goutte de la solution à analyser
prélevée avec capillaire.
en-dessous des taches déposées.
3°/ L'élution devra être arrêtée lorsque l'éluant atteindra
environ les 3/4 de la plaque. Marquer le niveau du front
de l'éluant. Sortir la plaque.
4°/ Laisser sécher. Repérer la position de chaque tache à
l'aide de la lampe ultra-violette. Calculer les Rf
correspondants.
Distance d'élution du solvant L
5°/ Choix de l'éluant : si les taches n'ont pas migré suffisamment, on utilise un éluant plus énergique que le
CH2Cl2.
Remarque :
Si l'on maintient trop longtemps la plaque dans l'éluant, la migration des différentes taches se poursuit jusqu'à ce
qu'elles atteignent la partie supérieure de la plaque. La plaque n'est plus valable.
3. CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE (CHROMATOGRAPHIE GAZ-LIQUIDE)
La chromatographie en phase gazeuse, largement développée depuis longtemps, est un moyen puissant
d'analyse qualitative et quantitative des gaz et liquides volatils.
Principe
La méthode est fondée sur l'adsorption sélective par une phase stationnaire, d'un échantillon (vapeur ou gaz),
lui-même entraîné à débit constant par une "phase mobile".
La "phase stationnaire" est un liquide à propriétés adsorbantes, mais de poids moléculaire élevé et de
température d'ébullition bien supérieure à la température de l'opération. Ce liquide est imprégné en faible
quantité (1 à 10 %) sur un support solide poreux (brique pilée, Kieselguhr...).
La "phase mobile" est un gaz inerte (N2, He...) dont on peut régler le débit et dont le rôle unique est un
entraînement uniforme des vapeurs (gaz vecteur).
Les constituants d'un échantillon vaporisé seront plus ou moins séparés suivant leurs coefficients de
distribution entre la phase liquide (fixe) et la phase gazeuse (mobile).
Supposons que l'on introduise sur la phase stationnaire un mélange de vapeur V0, V1, V2... Si leurs coefficients
de distribution sont 0, 1,2... phase liquide pour une molécule gazeuse du même constituant. Si l'une des vapeurs, V0 par exemple, possède
un coefficient de distribution nul, elle traversera librement la phase stationnaire et dans un temps minimal t0,
lié au débit du gaz vecteur. Les molécules des autres vapeurs se trouveront en phase liquide durant une certaine
fraction du temps de passage et il en résulte que ces temps de passage ou "temps de rétention" dépendent des
coefficients 1, 2.
tl = (1 + 1) t0 t2 = (1 + 2) t0
t0= temps minimal de rétention = temps de passage du gaz vecteur.
Les constituants du mélange vaporisé seront d'autant mieux séparés quet = tn - tn-1 sera élevé. Il
importera donc, pour augmenter l'efficacité de la méthode, d'une part de choisir une phase stationnaire
convenable telle que 2 permettant un t0 élevé.
VI. MESURE DES POINTS DE FUSION :
1. PRINCIPE :
Les propriétés d'un corps pur sont les mêmes quel que soit son mode d'obtention ; par suite sa pureté peut
être vérifiée en recherchant son point de fusion. Cette température de fusion varie considérablement lorsque
le composé est souillé d'impuretés.
Pour mesurer les points de fusion, on utilise un "Banc Kofler", bloc métallique chauffé électriquement. La
température varie linéairement d'un bout à l'autre du bloc, et elle est repérée facilement grâce à un index.
2. MODE OPERATOIRE :
- Prélever une parcelle du produit bien séché avec une spatule et la déposer sur le bloc. Repérer après
plusieurs essais l'endroit où le produit fond ; soit la température approximative de fusion du produit.
Ex : F instantanée 170°C
- Etalonner le banc avec deux substances dont les points de fusion sont parfaitement connus et qui
encadrent la valeur trouvée au premier essai.
Ex : dans le cas précédent il faut choisir :
- le benzanilide F instantanée : 163°C
- le salophène F instantanée : 191°C
- Prendre le point de fusion correct
Ex : F instantanée : 170 - 172°C
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1. DEFINITION
Rendement : Rdt = x 100
2. EXEMPLE :
OH
Cyclohexanol (M=l00) Cyclohexène (M=82)
20 g soit 0,2 mole en théorie 16,4 g soit 0,2 mole
20 g soit 0,2 mole en pratique X g
x
16,4
REMARQUES
Lorsqu'il s'agit d'une préparation d'un liquide, le poids du produit réellement obtenu correspond au produit
distillé ; dans le cas d’un solide, au poids du produit recristallisé jusqu'à point de fusion constant.
Si dans une préparation faisant intervenir plusieurs réactifs, l'un d'eux est employé en excès le rendement sera
calculé par rapport aux autres réactifs.
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V- SYNTHESE DE L’ACETANILIDE (N-PHENYLETHANAMIDE)
Préparation d’un amide par acétylation de la fonction amine : Exemple de réaction de substitution nucléophile au niveau
d’un carbonyle (formation d’une liaison précèdent la rupture d’une autre)
PRINCIPE DE LA PREPARATION :
L'acétanilide se prépare par action d'un agent acétylant sur l'aniline.
Avec le chlorure d'acétyle ou l'anhydride acétique pur, la réaction est si violente qu'il est difficile de la contrôler. Avec
l'acide acétique seul, au contraire, la réaction nécessite un chauffage à reflux pendant plusieurs heures.
Au laboratoire, l'agent acétylant sera donc un mélange d'anhydride et d'acide acétique
REACTION CHIMIQUE:
MECANISME REACTIONNEL:
Attention !
Pour votre sécurité, il est nécessaire de lire les étiquettes des flacons et de connaître la signification des symboles qui
y figurent.
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- Aniline : toxique et inflammable
MODE OPERATOIRE
I. MONTAGE
II. SYNTHESE :
Dans un ballon rodé de 250 mL, dissoudre à chaud 2,5 g d'acétate de sodium anhydre dans 10 mL d'acide acétique
cristallisable. Adapter un réfrigérant. Ajouter sous agitation, 9 mL d'aniline par la partie supérieure du réfrigérant.
Laisser refroidir enlever le réfrigérant, et verser, par petites portions, en agitant 10 mL d'anhydride acétique.
L'acétylation est rapide et s'accompagne d'une forte élévation de température.
Compléter le tableau suivant :
Lorsque la réaction est calmée, précipiter l'amide par addition progressive d'environ 50 mL d'eau froide. Au cours
de cette opération, il est nécessaire d'agiter vigoureusement pour empêcher l'agglomération des cristaux
d'acétanilide.
Filtrer sur Büchner, laver avec un peu d'eau et essorer.
Recristalliser dans un mélange hydro-alcoolique à 20%. Si nécessaire décolorer au noir animal.
Déterminer le point de fusion du produit et calculer le rendement.
IV. CARACTERISATIONS :
2-Point de fusion,
VI- SYNTHESE DE L'ACIDE BENZOÏQUE ET DL'ALCOOLBENZYLIQUE (REACTION DE CANNIZZARO)
L'objectif de ce TP est de mettre en évidence la réaction de Cannizzaro sur le benzaldéhyde ; ce qui devrait nous
conduire à un mélange d'acide benzoïque et d'alcool benzylique.
PRINCIPE DE LA PREPARATION :
on observe une réaction de dismutation, au cours de laquelle une molécule d'aldéhyde s'oxyde en acide pendant
qu'une autre est réduite en alcool primaire.
REACTION CHIMIQUE :

DONNEES SUR LES REACTIFS MIS EN JEU
Pour votre sécurité, il est nécessaire de lire les étiquettes des flacons et de connaître la signification des symboles
qui y figurent.
Ether : inflammable
Acétone : inflammable, narcotique.
MODE OPERATOIRE
I. MONTAGE :
II. SYNTHESE
Dans un ballon de 100 mL, introduire 10 g de soude et 40 mL d'eau. Après dissolution complète de la soude ajouter
12 mL de benzaldéhyde. Agiter pour obtenir une émulsion. Adapter un réfrigérant verticale et chauffer à reflux
pendant 1 heure.
Refroidir ensuite le mélange. Ajouter le minimum d'eau nécessaire pour dissoudre le benzoate de sodium.
Compléter le tableau suivant :
benzaldéhyde
Soude
Eau
III. PURIFICATION : SEPARATION PAR EXTRACTION
1. TRAITEMENT DE LA PHASE ETHEREE Transvaser le mélange réactionnel dans une ampoule à décanter. Ajouter 20 mL d'éther et agiter
énergiquement. Après décantation recueillir la phase éthérée dans un bécher.
Recommencer l'extraction de la phase aqueuse avec 20 mL d'éther. Rassembler les phases éthérées dans
l'ampoule à décanter.
Traiter la phase éthérée avec une solution de bisulfite de sodium à 30%. Agiter fortement et laisser décanter.
Laver la phase éthérée avec 10 mL d'une solution de Na2CO3 à 10%. Sécher sur sulfate de sodium.
Recueillir cette dernière dans un ballon de 100 mL (préalablement taré). Eliminer l'éther à l'aide de
l'évaporateur rotatif. Caractériser le produit obtenu.
2. TRAITEMENT DE LA PHASE AQUEUSE Acidifier la phase aqueuse avec l'acide sulfurique concentré jusqu'à pH acide. Agir avec précaution tout en
refroidissant. Recueillir le précipité obtenu sur Büchner. Prélever-en une petite quantité, la sécher et prendre
le point de fusion.
Recristalliser l'acide obtenu dans l'eau. Indiquer la masse des cristaux obtenus après recristallisation et
mesurer la température de fusion.
IV. CARACTERISATIONS :
2-Point de fusion,
PRINCIPE DE LA PREPARATION
L’objectif de cette manipulation est de montrer qu’on peut synthétiser les différentes classes d’alcools, en utilisant
la chimie des organométalliques. Ainsi, le triphénylméthanol est obtenu à partir du bromure de phénylmagnésium
et le diphénylméthanone.
Attention !
Pour votre sécurité, il est nécessaire de lire les étiquettes des flacons et de connaître la signification des symboles
qui y figurent.
Diphénylméthanone : toxique
Acide chlorhydrique 6N : corrosif par contact
Sulfate de sodium
II. SYNTHESE
Refroidir le magnésien en plongeant le réacteur dans de l’eau froide. Puis l’enlever.
Ajouter goutte à goutte par l’ampoule à brome, la solution de la cétone dans 20 mL d’éther pour assurer un reflux
régulier. L’addition étant terminée, compléter la réaction en chauffant 30 mn au bain-marie à 40°C puis refroidir
dans la glace.
Ajouter goutte à goutte la solution d’HCl 6N tout en maintenant le réacteur dans la glace.
L’acide chlorhydrique réagit :
D’une part avec l’hydroxyde de magnésium insoluble dans l’eau, pour former du chlorure de magnésium soluble.
D’autre part avec le magnésium en excès pour former également du chlorure de magnésium.
Il déplace en outre l’acide bromhydrique du bromure de magnésium formé au cours de l’hydrolyse en libéra