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1. Solutions des exercices 619 22 2 Structures des oses 493 Probl mes de synth se 651 22 3 Propri t s chimiques du glucose et des oses simples 502 Lexique 660 22 4 Les osides 505 Index 669 D couvrez chimie organique net le site officiel de la chime organique la une lexique et quiz interactifs exercices suppl mentaires corrig s focus mol cules labo reportages d exp rimentations ressources p dagogiques pour animer le cours et veille sur les nouveaux enjeux de la chimie organique m tiers sites sp cialis s VII POUR COMMENCER QUELQUES CONSEILS de Paul Arnaud Anne Fran oise Paule Catherine Anne C cile V ronique Sophie Genevi ve la m moire de mes parents Souvent on juge inutile de lire les avertissements ou les autres textes pr liminaires qui se trouvent au d but des livres Je souhaite cependant que vous ayez le courage et la patience de lire celui ci car il contient me semble t il des conseils pour tudier qui pourront vous tre utiles Mais je voudrais d abord pr ciser le contenu et les objectifs de ce livre QU Y A T IL DANS CE LIVRE Ce Cours n est pas li de fa on stricte un programme officiel d termin Il propose tous ceux qui d sirent ou doivent acqu rir une formation de base en chimie organique une initiation relativement large et g n rale telle qu elle est pr vue par exemple dans certains parcours universitaires scienc2. LA CHIMIE ORGANIQUE AU QUOTIDIEN La chimie organique est une r alit concr te et quotidienne pour ceux qui la pratiquent ou la font dans un laboratoire ou dans une usine chimiste organiciens qu ils soient cher cheurs ing nieurs techniciens mais aussi pour chacun de nous sans que nous ayons toujours conscience de son importance La recherche Dans le domaine de la recherche fondamentale qui a pour objectif de faire progresser les connaissances les principaux axes de d veloppement de la chimie organique sont XVIII Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Pour commencer quelques conseils gt L approfondissement et l affinement de nos connaissances sur les relations qui existent entre la structure mol culaire et la r activit et sur le m canisme des r actions l chelle mol culaire Sur ces points les progr s consistent pouvoir expliquer et rationaliser de mieux en mieux les donn es de l exp rience conna tre comment et pourquoi les r actions se produisent ou ne se produisent pas et par l devenir capable galement de pr voir les r actions possibles et leur r sultat gt Le d veloppement des m thodes de synth se extension du champ d application de r actions connues d couvertes de nouvelles r actions construction de mol cules jusqu alors inconnues et de plus en plus compliqu es soit en raison de propri t s int ressantes qu
3. Toute reproduction non autoris e est un d lit AVANT PROPOS DE LA 19 EDITION Paul Arnaud chimiste organicien de renom 1930 1999 a su en son temps rendre acces sible au plus grand nombre la chimie organique une science qui pouvait para tre de prime abord complexe avec un nombre crasant de r actions apprendre et m moriser Le succ s pendant plusieurs d cennies de ses ouvrages n a fait que confirmer les talents de ce p dagogue Nous avons accept en 2003 l honorable t che de r viser l ouvrage avec la volont de respecter son cheminement p dagogique et le style proche du lecteur tr s personnel de Paul Arnaud Nous nous sommes donc appuy s sur le contenu de la 16 dition que nous avons remis jour et augment en l adaptant aux exigences d un niveau licence d aujourd hui pour concevoir la 17 puis la 18 et enfin la 19 dition que vous avez entre les mains Dans les 17 et 18 ditions nous avons renforc l aspect m canistique permet tant de mieux comprendre et anticiper la r activit des principales fonctions chimiques Afin de situer en un coup d ceil les propos du chapitre une rubrique l essentiel a t ajout e ainsi qu un test d auto valuation sous forme de QCM Quelques encarts histo riques techniques ou soci taux ont galement t ins r s Pour cette derni re dition nous avons plac en d but de certains chapitres une nouvelle rubrique appel
4. ge ou boules de cotillon pour les atomes fil de fer ou cure dents pour les liaisons il faut respecter au moins approximativement les angles de liaisons indiqu s dans la Suite mals dans la plupart des cas les diff rences de rayon entre les atomes peuvent tre ignor es Simulation informatique L informatique permet de visualiser sur l cran d un ordinateur des repr sentagieff spatiales tr s exactes de mol cules tr s complexes et m me de les faire tourner sur elles myber s afin de les voir sous des angles diff rents 2 2 L ORIENTATION DES LIAISONS AUTOUR D N ATOME L orientation spatiale des liaisons que forme un aff avec ses plus proches voisins constitue sa configuration Les donn es les plus imporanf s pour la chimie organique telles qu elles peuvent tre pr vues par les r gles de Gillespje par la th orie de I hybridation sont r sum es dans les tableaux suivants Tableau 2 1 Orientation des liaisons autour de l atome de carbone Les principaux groupements fonctionnels tat d hybridation du carbone Carbone satur sp3 Orientation t tra drique 4 liaisons simples a 109 28 Exemple CH Carbone thyl nique Orientation coplanaire liaison double et a 120 2 liaisons simples Exemple O CH Duna Rue rodatnanmnanertesston de XIV Les pr alables a conna tre avant de d buter les chapitres Les mots cl s sont r f renc s Les ALVSRQ Apr s Lecture Vous Saurez R
5. on leur suppose soit m me par pur plaisir intellectuel et esth tique gt L isolement de compos s naturels v g taux en particulier et l tablissement de leur structure en vue d en compl ter l inventaire mais aussi d lucider les m canismes par lesquels s effectue leur biosynth se dans les organismes vivants et ainsi mieux conna tre les fondements chimiques de la vie Les avanc es tr s importantes r alis es dans ces diverses directions au cours des derni res d cennies ont t rendues possibles par le perfectionnement des moyens analytiques permet tant l isolement la purification et l identification des compos s organiques sur des quantit s de plus en plus r duites de l ordre du milligramme Ces op rations s effectuent l aide d un appareillage tr s perfectionn et tr s co teux faisant de plus en plus appel l infor matique En d finitive le chimiste organicien de laboratoire partage l essentiel de son temps entre trois activit s la synth se l isolement et l identification des produits qu il a pr par s et la documentation bibliographique tenue jour de ses connaissances lecture des revues sp cialis es dans lesquelles sont publi s continuellement les r sultats des recherches poursui vies dans le monde entier Dans le domaine de la recherche appliqu e on s efforce essentiellement soit de trouver des produits ou des mat riaux nouveaux suscepti
6. t intellec tuelle du 1 juillet 1992 interdit en effet express ment la photoco pie usage collectif sans autori sation des ayants droit Or cette pratique s est g n ralis e dans les tablissements LE PHOTOCOPILLAGE TUE LE LIVRE rectement est aujourd hui menac e Nous rappelons donc que toute reproduction partielle ou totale de la pr sente publication est interdite sans autorisation de l auteur de son diteur ou du Centre fran ais d exploitation du droit de copie CFC 20 rue des Grands Augustins 75006 Paris Dunod Paris 1987 1996 1997 2004 2009 2015 pour la 19 dition 5 rue Laromigui re 75005 Paris www dunod com ISBN 978 2 10 072582 3 Le Code de la propri t intellectuelle n autorisant aux termes de l article L 122 5 2 et 3 a d une part que les copies ou reproductions strictement r serv es l usage priv du copiste et non destin es une utilisation collective et d autre part que les analyses et les courtes citations dans un but d exemple et d illustration toute repr sentation ou reproduction int grale ou partielle faite sans le consentement de l auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite art L 122 4 Cette repr sentation ou reproduction par quelque proc d que ce soit constitue rait donc une contrefa on sanctionn e par les articles L 335 2 et suivants du Code de la propri t intellectuelle Dunod
7. Caract res physiques 9 2 R activit 93 Etat naturel 9 4 Pr parations CHAPITRE 10 LES ALCYNES 10 1 Caract res physiques 10 2 R activit 10 3 Pr parations CHAPITRE 11 e HYDROCARBURES CYCLIQUES 11 1 Caract res physiques 11 2 R activit 11 3 tat naturel 11 4 Pr parations CHAPITRE 12 LES AR NES 12 1 Caract res physiques 12 2 R activit VI 161 162 167 177 179 188 188 189 190 190 196 196 203 204 204 221 221 231 232 232 240 249 251 253 255 255 261 263 264 12 3 Etat naturel 12 4 Pr paration CHAPITRE 13 LES DERIVES HALOGENES 13 1 Caract res physiques 13 2 R activit 13 3 Pr parations 13 4 D riv s fluor s 13 5 Termes importants Utilisations CHAPITRE 14 LES COMPOS S ORGANOMETALLIQUES 14 1 Pr paration 14 2 R activit CHAPITRE 15 LES ALCOOLS 15 1 Caract res physiques 15 2 R activit 15 3 Etat naturel 15 4 Pr parations 15 5 Termes importants Utilisations 15 6 Thiols 15 7 Thio thers CHAPITRE 16 LES PHENOLS 16 1 Caract res physiques 16 2 R activit 16 3 Etat naturel 16 4 Pr parations 16 5 Termes importants Utilisations CHAPITRE 17 LES AMINES 17 1 Caract res physiques 17 2 R activit 17 3 Etat naturel 17 4 Pr parations 277 277 285 286 286 300 302 303 309 311 314 327 328 330 342 342 346 350 351 359 360 360 365 366 367 373 374 37
8. TN e cs tS SS D a7 Vitesse de r action Configuration Zusammen Pouvoir rotatoire sp cifique D placement chimique RMN Charge fractionnaire Coefficient d extinction Longueur d onde Moment dipolaire Fr quence Concentration mol L 1 quilibre chimique M som rie ou rel Configuration relative Ultraviolet Infrarouge R sonance magn tique nucl aire lectron gativit s de quelques l ments selon Pauling Aluminium 1 61 Chlore Azote 3 04 Fluor Bore 2 04 Hydrog ne Brome 2 96 lode Cadmium 1 69 Lithium Calcium 1 00 Magn sium Carbone 2 55 Oxyg ne 3 16 Phosphore 3 98 Plomb 22210 Potassium 2 66 Silicium 0 98 Sodium 1825 Soufre 3 44 2419 1 85 0 82 1 90 0 93 2 58 TABLE DES MATI RES Pour commencer quelques conseils IX 3 4 Compos s comportant plus d un carbone asym trique relation d nantiom rie et de Mode d emploi de l ouvrage XIV diast r oisom rie 60 3 5 Diast r oisom rie due la pr sence d une Premier contact avec la chimie organique XVI double liaison 64 CHAPITRE 4 LA STRUCTURE LECTRONIQUE DES MOL CULES 73 PARTIE i FR 4 1 La notion de structure lectronique 74 CHIMIE ORGANIQUE GENERALE E A 4 2 La liaison covalente 75 4 3 La polarisation des liaisons 82 4 4 Les structures lectrons d localis s 86 CHAPITRE 1 LA STRUCTURE DES MOLECULES ORGANIQUES 3 CHAPITRE 5 LES REACTIONS ET LEUR 1 1 Les l ments constitutifs des compos
9. ces des compos s organiques c est dire des compo s s du carbone qui n ont jamais exist dans la nature On estime que le nombre de compos s organiques connus et r pertori s tait de 12 000 en 1880 150 000 en 1910 500 000 en 1940 et qu il d passe 7 millions de nos jours D s lors pourquoi continue t on appeler organiques des compos s purement synth tiques et pourquoi la chimie ne s est elle pas unifi e En fait des raisons objectives fond es sur des r alit s observables justifient la persis tance de nos jours de la distinction entre min ral et organique divers gards en effet les compos s organiques et leurs r actions peuvent tre oppos s leurs homologues min raux Les principaux points sur lesquels ils s opposent sont r sum s dans le tableau ci contre XVII Chimie organique Tableau 0 1 Particularisme des compos s organiques et des compos s min raux Les compos s organiques compos s du carbone et les compos s min raux compos s des autres l ments ainsi que les r actions auxquelles les uns et les autres donnent lieu pr sentent des particularismes tr s marqu s Ceux ci sont tous plus ou moins directement li s la nature des liaisons mise en cause dans les deux cas La position m diane du carbone dans la classification p riodique des l ments et dans l chelle des lectron gativit s a pour cons quence que la chimie organique est e
10. de compos s plus complexes souvent pr sents dans les or ganismes vivants v g taux ou animaux Le chapitre 25 d di au concept de chimie verte green chemistry d velopp aux tats Unis au d but des ann es 1990 donne un aper u d une nouvelle chimie plus res pectueuse de l environnement et de l exp rimentateur Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Pour commencer quelques conseils Premi re partie CHIMIE ORGANIQUE G N RALE La mol cule La r action La structure des mol cules organiques 2 La g om trie des mol cules organiques 3 La st r oisom rie 4 La structure lectronique des mol cules y 6 La d termination des structures 7 La nomenclature 5 Les r actions et leur m canisme e Thermodynamique e Cin tique e Rupture et formation des liaisons e St r ochimie dynamique Seconde partie CHIMIE ORGANIQUE DESCRIPTIVE Fonctions simples gt 20 Les fonctions multiples et mixtes 8 Les alcanes 9 Les alc nes 10 Les alcynes 11 Les hydrocarbures cycliques 12 Les ar nes 13 Les d riv s halog n s 14 Les organom talliques 15 Les alcools 16 Les ph nols 17 Les amines 18 Les ald hydes et les c tones 19 Les acides carboxyliques 21 Les compos s h t rocycliques 22 Les glucides 23 Les acides amin s 24 Les lipides les te
11. pondre la Question Exemples Le couple des deux nantiom res A et B dans l exemple pr c dent est d sign comme CR 3R9 2 3 4 trihydroxybutanal ou comme rel 2R 3A 2 3 4 trihydroxybutanal Le couple form par les deux nantiom res R S et S R dans lesquels les deux carbones asym triques ont des configurations diff rentes est le couple unlike Il est identifi en faisant pr c der le nom du compos de R 5 ou de tel R S Exemples Le couple des deux nantiom res C et D dans l exemple pr c dent est d sign comme R 35 2 3 4 trihydroxybutanal ou comme rel 2R 39 2 3 4 trihydroxybutanal Dans le couple R R la configuration des deux carbones asym triques est la m me mais elle peut tre soit R R soit 5 5 De m me l appellation R 5 signifie que les deux carbones sym triques n ont pas la m me configuration mais elle n indique pas lequel est R et le quelest S Des renvois en marge Des mises en garde pour viter les pi ges Des tableaux de synth se Retrouvez sur www chimie organique net le lexique interactif de la chimie organique des quiz et des exercices suppl mentaires corrig s un labo reportages d exp rimentations un focus mol cules des figures de r f rence une veille m tiers et des sites sp cialis s D EE wien Des encadr s pour m langes complexes d un tr s grand nombre d hydrocarbures diff rents Leur int r t comme app rofo ndir ce rta
12. 0 peut correspondre un compos gazeux caract ris par une temp rature d bullition gale 24 C ou liquide ayant une temp rature d bullition de 78 C dans les conditions normales de temp rature et de pression Expliquer es compos s organiques ont parfois des formules compliqu es qui peuvent faire peur Certaines de celles qui apparaissent dans les chapitres 21 et 22 en sont des exemples mais il y a pire Le but de ce chapitre est de vous montrer que simples ou compliqu es les formules des compos s orga niques sont construites selon les m mes principes g n raux et qu il n y a rien Ia de vraiment difficile I introduit entre autres un certain vocabulaire et des conventions d criture qui seront fr quemment utilis s dans la suite et avec lesquels vous devez imp rativement vous familiariser Des exemples pour mieux comprendre Chapitre 2 La g om trie des mol cules organiques Figure 2 3 La mol cule de m thane repr sent e l aide de mod les mol culaires a Le montage compact donne une Image de la forme r elle de la mol cule b Le montage clat rest pas conforme au r el mais il montre plus clairement les angles des liaisons L utilisation de mod les mol culaires est tr s efficace pour aider comprendre la st r ochimie d faur de disposer de vrais mod les on peut tr s efficacement en fabriquer avec des moyens arti sanaux bouchons de li
13. 5 387 387 Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Table des mati res CHAPITRE 18 LES ALDEHYDES ET LES C TONES 397 CHAPITRE 23 LES ACIDES AMINES 519 18 1 Caract res physiques 398 23 1 Les acides amin s 520 18 2 R activit 398 23 2 Prot ines et peptides 527 18 3 tat naturel 416 18 4 Pr parations 416 CHAPITRE 24 LES LIPIDES LES TERPENES LES ST RO DES 541 CHAPITRE 19 LES ACIDES CARBOXYLIQUES 24 1 Les lipides 542 ET LEURS D RIV S 427 24 2 Les terp nes 545 19 1 Caract res physiques 428 24 3 Les st roides 546 19 2 R activit 428 193 Etat naturel 433 CHAPITRE 25 LA CHIMIE VERTE 551 19 4 Pr parations 433 25 1 Les principes de la chimie verte 552 19 5 Les d riv s des acides 435 25 2 L valuation de la chimie verte 553 i 25 3 Les solvants 554 CHAPITRE 20 COMPOSES FONCTIONS 25 4 La catalyse 556 MULTIPLES ET MIXTES 449 25 5 Vers un monde sans p trole 558 20 1 Compos s fonctions multiples 450 20 2 Compos s fonctions mixtes 464 CHAPITRE 26 LES GRANDES CLASSES DE R ACTIONS 565 CHAPITRE 21 e COMPOSES HETEROCYCLIQUES 475 56 4 Lesinterm diaires der actions 566 21 1 H t rocycles cinq atomes 476 26 2 Les grandes classes de r actions 571 21 2 H t rocycles six atomes 482 26 3 Outils de raisonnement en chimie 21 3 Alcalo des Porphyrines organique 581 Compos s biologiquement actifs 485 CHAPITRE 22 LES GLUCIDES ne ns se R ponses aux QCM 617 22 1 Classification 492
14. CEMENT Peut tre pensez vous car on le dit parfois qu en chimie il faut tout apprendre par c ur Ne le faites pas Cela ne vous m nerait rien de bon Empiler des mat riaux n est pas construire une maison et de m me accumuler des sa voirs des informations n est pas se construire des connaissances durables et utilisables Apprendre c est organiser et structurer les informations re ues Cela signifie qu il faut en perma nence rechercher les relations qui peuvent exister entre ces informations et les liens qu elles peuvent avoir avec ce que l on sait d j La m moire ne retient durablement et ne restitue facilement au moment o on en a besoin que ce qui a ainsi pris du sens une information qui reste isol e va la d rive et se perd Mais cette construction des connaissances ne peut r sulter que d une activit personnelle irrempla able de celui qui apprend dans laquelle il utilise ses propres modes de pens e Elle n existe donc pas toute faite dans un livre ou un cours oral m me bien structur partir duquel ce travail individuel reste faire Pratiquement gt Efforcez vous c est un pr alable important de d velopper en vous le projet r el d apprendre la chimie organique m me si en fait c est une n cessit qui vous est plus ou moins impos e gt Lorsque vous tudiez un point cherchez toujours le situer dans un contexte et dans une progression sav
15. H C CH thyl ne ou th ne HC CH Ac tyl ne ou thyne Les liaisons simples sont dites satur es et les liaisons multiples doubles ou triples insatur es On peut trouver associ s dans une m me mol cule tous les l ments structuraux d finis jusqu ici cha nes lin aires ramifi es et cycliques liaisons simples doubles et triples Il existe cependant certaines incompatibilit s Par exemple pour des raisons g om triques un cycle ne peut comporter une triple liaison s il n est pas form d un minimum de huit atomes de carbone Exemples H C CH CH CH H C C CH CH CH CH H C SS CH TE ae a CH La forme de la chaine a assez peu d influence sur la r activit mais la pr sence de doubles ou triples liaisons dans une mol cule modifie profond ment ses possibilit s de r action Question 1 E Si l on consid re les diverses mol cules d hydrocarbures que peuvent former n atomes de car bone le nombre d atomes d hydrog ne pr sents dans ces mol cules d pend il de la forme de la cha ne lin aire ramifi e ou cyclique Quel est le nombre maximal d atomes d hydrog ne qui peuvent tre associ s n carbones Quelles autres valeurs sont possibles quels types d enchainement sont elles associ es c Repr sentations simplifi es Habituellement pour all ger l criture des formules d velopp es on ne repr sente pas les carbones des cha nes cycli
16. LES COURS DE PAUL ARNAUD Chimie organique 19 dition Brigitte Jamart Professeure l ENSIC universit de Lorraine Nancy Jacques Bodiguel Ma tre de conf rences l universit de Lorraine Nancy Nicolas Brosse Professeur l universit de Lorraine Nancy DUNOD Les sites Internet mentionn s dans cet ouvrage n engagent pas la responsabilit de Dunod Editeur notamment quant au contenu de ces sites leur ventuel dysfonctionnement ou leur indisponibilit d acc s Dunod Editeur ne g re ni ne contr le en aucune fa on les informations produits ou services contenus dans ces sites tiers Il en est de m me des liens externes accessibles depuis le site compagnon www chimie organique net Illustration de couverture science photo fotolia com Page 184 nito fotolia con pages 231 249 285 373 397 molekuul be fotolia com page 551 Sergey Yarochkin fotolia com d enseignement sup rieur provoquant une baisse brutale des achats de livres et de revues au point que la possibilit m me pour es auteurs li cr er des uvres nouvelles et de les faire diter cor Le pictogramme qui figure ci contre m rite une explication Son objet est d alerter le lecteur sur la menace que repr sente pour l avenir de l crit particuli rement dans le domaine DANGER de l dition technique et universi taire le d veloppement massif du photocopillage Le Code de la propri
17. a pas de limite sup rieure on conna t des cycles de plusieurs dizaines d atomes de carbone et il pourrait a priori en exister de plus grands 7 P chap 3 1 3 Partie I Chimie organique g n rale Exemples Ak CH CH H C CH NP CH H C a _ CH CH Cyclopropane Cyclohexane Les cha nes cycliques peuvent tre constitu es exclusivement d atomes de carbone comme dans les exemples ci dessus ce sont alors des cha nes homocycliques Elles peuvent aussi comporter un ou plusieurs atomes d autres l ments elles sont alors h t rocycliques Exemples O HC CH 2 2 ae Vo PEN gt HC CH NH O Pyrrolidine Dioxane Question 1 D Le propane et le cyclopropane sont ils isom res Un atome de carbone est dit e Primaire s il est li un seul autre atome de carbone e Secondaire s il est li deux autres atomes de carbone e Tertiaire s il est li trois autres atomes de carbone e Quaternaire s il est li quatre autres atomes de carbone Exemples CH Tertiaire TS HC C CH CH CcH Primaires ee al CH ne b Liaisons multiples Deux atomes de carbone peuvent aussi s unir l un l autre non pas par une simple liaison comme dans les exemples pr c dents mais par une double liaison ou m me par une triple liaison Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Chapitre 1 La structure des mol cules organiques Exemples
18. attendez pas la fin du chapitre ce ne sont pas des exercices Jouez le jeu et ne vous reportez pas imm diatement aux r ponses faites r ellement le travail de r flexion ou de recherche d information qui est n ces saire au besoin faites des recherches dans d autres parties du livre dans un autre livre dans un cours Si vous ne parvenez pas y r pondre ne passez pas outre et regardez la r ponse donn e vous pourrez en avoir besoin ult rieurement Et si vous avez trouv une r ponse v rifiez la en cas d erreur efforcez vous de bien comprendre pourquoi vous vous tes tromp e l erreur comprise et rectifi e peut tre tr s formatrice gt Ne laissez pas passer une lacune constat e dans les connaissances que vous auriez d acqu rir ant rieurement Une information nouvelle ne peut pas s int grer vos connaissances s il y manque la pi ce du puzzle par laquelle elle devrait s y relier Si un mot une d finition un concept auquel il est fait allusion n a pas pour vous un sens certain et parfaitement clair arr tez vous et cherchez les informations qui vous manquent l index alphab tique pourra vous y aider En bref n absorbez pas ce cours passivement Efforcez vous de demeurer concentr e et actif ve ayez une pens e critique toujours en alerte triez classez ordonnez Ce travail se traduira utilement sous la forme de notes personnelles de r sum s ou de fiches e
19. bles d applications particuli res soit d am liorer les proc d s de fabrication et d en abaisser le co t passage de l chelle du labo ratoire celle de la production industrielle am lioration des rendements recherche d une synth se artificielle permettant de produire moindre prix un produit naturel etc Les applications Filles d une recherche qui poursuit continuellement ses efforts les applications pratiques de la chimie organique sont d j innombrables et l industrie correspondante qui va de la pro duction des grandes mati res premi res par millions de tonnes an la chimie fine des m dicaments ou des parfums tient une place conomique consid rable Il est sans doute superflu d insister sur l importance dans notre monde moderne et notre vie quotidienne des produits num r s ci dessous dans une liste qui ne saurait tre exhaustive XIX chap 6 Web Chimie organique Tableau 0 2 Les produits li s la chimie e Carburants et autres combustibles liquides fiouls mazouts sources d nergies calorifiques comme d nergie m canique e Mati res plastiques et lastom res caoutchoucs synth tiques e Peintures et vernis e Textiles synth tiques rayonne nylon orlon tergal rilsan etc e Colorants e Savons et d tergents e Insecticides et produits phytosanitaires fongicides pesticides destin s prot ger les cultures des parasites rongeurs insectes
20. e ALVSRQ signifiant Apr s Lecture Vous Saurez R pondre la Question La question pos e dans ALVSRQ n attend pas une r ponse imm diate mais est cens e susciter la curiosit du lecteur Elle aborde un concept important du chapitre qui devra tre assimil sa lecture La r ponse est donn e en fin de chapitre Pour cette nouvelle dition le site Web compagnon sera toujours une aide et un soutien pr cieux pour le lecteur Dans ce site vous pourrez trouver des reportages photos des QCM r nov s suppl mentaires des exercices corrig s des interviews etc Nous esp rons que cette 19 dition du Cours de chimie organique de Paul Arnaud contri buera parfaire vos connaissances voire vous faire aimer la Chimie organique et qui sait suscitera de nouvelles vocations de chimistes Brigitte Jamart brigitte jamart eeigm univ lorraine fr Jacques Bodiguel jacques bodiguel univ lorraine fr Nicolas Brosse nicolas brosse univ lorraine fr Symboles et abr viations C ty o Ea Sj Wa re zd DR Se oe Sr N Concentration massique Vitesse de la lumi re Charge de l lectron Configuration Entgegen Energie d activation Constante de Planck Hertz cycle seconde Constante de couplage RMN Constante de vitesse cin tique Masse molaire Rayon de covalence Rayon de Van der Waals Configuration Rectus Configuration Sinister Transmittance Temp rature Kelvin lt
21. e qu il faut retenir du cours IRM d un pied Le principe IRM ou imagerie par r sonance magn tique repose sur celui de la r sonance magn tique nucl aire La partie du corps du patient tudier est plac e dans un champ magn tique puissant de fa on ce que tous les atomes d hydrog ne s orientent dans la m me direction ils sont alors excit s par des ondes radio l arr t de cette stimulation les atomes L IRM tudie avec une grande pr cision de nombreux organes tels que le cerveau la colonne vert brale et les tissus mous C estune technique qui est d une grande utilit lors qu une analyse tr s fine est n cessaire et que certaines l sions ne sont pas visibles sur les radiographies classiques Elle permet de faire des images en coupes dans diff rents plans et restituent l nergie accumul e en produisant de reconstruire en trois dimensions la struc un signal qui est enregistr et converti en ture analys e image dont l intensit des t ches est fonction pa sr dr s his a riques du nombre de noyaux d hydrog ne et de leur scientifiques ou culturels ee L ENTRAINEMENT QCM Les r ponses se trouvent la page Des QCM et des exercices la fin de chaque chapitre les solutions sont la fin de l ouvrage 1 Cochez les mol cules qui ne vous paraissent pas possibles wo Oe A oa ob ge 2 Cochez les r ponses exactes Les cycloalcanes a peuvent tre ob
22. es L1 L2 L3 m decine pharmacie dans certains d parte ments des I U T ou dans certaines classes pr paratoires aux grandes coles La premi re partie chapitres 1 7 Elle contient les g n ralit s n cessaires dans la suite une bonne compr hension de la r activit c est dire de la fa on dont les compos s organiques r agissent dans des condi tions donn es ou des raisons pour lesquelles ils ne r agissent pas Cela suppose au d part une connaissance suffisante de la structure des mol cules qui fait l objet des chapitres 1 4 Les r actions organiques bien que tr s diverses pr sentent des traits communs et la notion de m canisme introduite au chapitre 5 est la base d une organisation rationnelle des don n es exp rimentales Cette premi re partie s ach ve par quelques indications r pondant la question Com ment peut on conna tre la structure des mol cules que l on ne voit pas chapitre 6 et par un r sum des r gles permettant de donner un nom une mol cule chapitre 7 La seconde partie chapitres 8 26 Elle d crit le comportement chimique des compos s organiques Les chapitres 8 20 contiennent ce que l on pourrait appeler la chimie organique de base ils illustrent l exis tence de relations pr cises et constantes entre la structure et la r activit partir de la notion fondamentale de groupe fonctionnel Les chapitres 21 24 traitent
23. et de pr parer une tude in telligente de la chimie organique descriptive Elle comporte en compl ment quelques indications sur les m thodes et les techniques qui permettent d identifier un compos orga nique et d tablir la structure de sa mol cule L AlLdVd Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit LA STRUCTURE DES MOL CULES ORGANIQUES a JL gt k A m PR ALABLES Existence des atomes et des mol cules form es par un assemblage organis d atomes unis par des liaisons chimiques Notion de valence Notions d l ment chimique et de familles d l ments Existence des r actions chimiques vues comme une modification de l tat de liaison des atomes et leur r arrangement dans une nouvelle distribution Notion d quilibre chimique MOTS CL S Acyclique s rie compos Liaison simple multiple D Cha ne lin aire ramifi e cyclique D Primaire secondaire tertiaire satur e non satur e quaternaire carbone radical Fonction groupe fonctionnel Radical radical libre Formule brute D S rie homologue D Formule d velopp e plane Tautom rie D Isom rie plane r ALVSRQ La formule brute C H O peut correspondre un compos gazeux caract ris par une temp rature d bullition gale 24 C ou liquide ayant une temp rature d bullition de 78 C dans les conditions normales de
24. et la chimie min rale celle des substances que l on trouve dans le r gne min ral sol et sous sol atmosph re Cette distinction et m me cette opposition entre le vivant et l inanim qui r gna pendant des si cles sur la chimie tait l origine surtout impr gn e d id es philosophiques plut t que scientifiques L laboration par les organismes vivants de leur propre substance par des processus que l on ne savait pas reconstituer artificiellement et qui ne peuvent d ailleurs encore pas l tre int gralement semblait exiger l intervention d une myst rieuse force vitale dont les chimistes ne disposaient pas Cette id e pr valut jusqu au d but du xIx si cle poque o furent r alis es les premi res synth ses artificielles de compos s connus jusqu alors exclusivement comme produits natu rels pr paration de l ur e par Wohler en 1828 partir de cyanate d ammonium compos typiquement min ral On s aper ut alors que les compos s organiques m me d origine naturelle ne recelaient aucun myst re particulier ob issant toutes les lois classiques de la chimie et qu il n y avait aucune diff rence fondamentale entre eux et les compos s min Taux La synth se des compos s organiques fit ensuite des progr s tr s rapides Non seulement on reconstitua en laboratoire un grand nombre de compos s d abord identifi s l tat natu rel mais on fabrique de toutes pi
25. et maladies e M dicaments de synth se antibiotiques antihistaminiques anti tumoraux contraceptifs etc e dulcorants rempla ant le sucre e Cosm tiques et parfums e Explosifs La chimie organique est donc constamment pr sente dans notre vie quotidienne sant v tements habitation nergie et transports alimentation etc sans oublier qu en outre elle est fondamentalement impliqu e dans la vie elle m me puisqu elle r gle tout le fonctionne ment cellulaire des organismes vivants activit musculaire et nerveuse digestion respira tion reproduction odorat go t et m me activit c r brale On ne saurait pour autant passer sous silence que si nous devons la chimie organique bien des progr s et des am liorations de nos conditions de vie il existe aussi des cons quences moins heureuses de l tat de d veloppement o elle a t port e Il s agit videm ment des multiples probl mes de pollution par des compos s organiques insecticides pr sents dans la graisse des pingouins du p le Nord action du fr on sur la couche d ozone pollution des lacs et rivi res par les d tergents ou les rejets industriels etc Mais est ce la faute de la chimie organique ou celle des hommes et de l usage qu ils en font Apr s ce regard circulaire rapide sur les divers aspects de la chimie organique sa d fini tion originelle peut para tre bien lointaine On peut cependant observer que les ma
26. fficaces dans la mesure o ce seront les v tres l image de votre forme de pens e c est pour vous laisser le b n fice de ce travail irrempla able que ce livre ne contient pas de r sum s Si vous travaillez avec ardeur et surtout avec m thode vous parviendrez certainement de bons r sultats Si cependant vous rencontriez des difficult s que vous ne puissiez surmon ter seul e et si vous ne trouviez pas autour de vous une personne ressource qui pourrait vous aider n h sitez pas nous en faire part en nous crivant Bon courage Paul Arnaud XIII Mode d emploi de l ouvrage LE COURS LA STRUCTURE DES MOL CULES ORGANIQUES auLidVHD PREALABLES Existence des atomes et des mol cules form es par umas unis par des liaisons chimiques Notion de valence Notions d l ment chimique et de familles d l ments Existence des r actions chimiques vues comme une modification de l tat de liaison des atomes et leur r arrangement dans une nouvelle distribution Notion d quilibre chimique MOTS CL S Acyclique s rie compos Cha ne lin aire ramifi e cyclique Primaire secondaire tertiaire satur e non satur e quaternaire carbone radical Fonction groupe fonctionnel Radical radical libre Formule brute S rie homologue Formule d velopp e plane Tautom rie Isom rie plane ALVSRQ La formule brute C H
27. ine S notions du cours sources d nergie on dit parfois qu ils constituent une nergie fossile a d j t voqu plus haut Mais ils constituent aussi une source directe ou indirecte de mati res premi res pour de tr s nombreuses fabrications mati res plastiques textiles synth tiques d tergents etc La p tro chimie est l ensemble des op rations de s paration de raffinage et de transformation des consti tuants du p trole brut en vue de leur valorisation II s agit d un secteur majeur de la tr s grosse industrie chimique la quantit de produits trait s se chiffrant annuellement en France seulement en centaines de millions de tonnes Des remarques qui L essentiel oe apportent un compl ment d information composent tant fottes et peu polaris es les alcanes sont tr s peu r actifs Par action de dihalog n F Cl Brz haute temp rature ou en pr sence de rayonne ments UV ils peuvent subir dgr actions non s lectives d halog nation par un m canisme de qui s accomplit selon un m canisme en trois phases amor age propagation terminais Bien que l hydrog ne soit a priori un l ment peu caract ristique des mol cules organiques les spectres de r sonance protonique fournissent un grand nombre d informations sur la structure de ces mol cules La suite ne concerne que la r sonance du proton de 1H L imagerie par r sonance magn tique IRM E L essentiel c
28. ique de chacun d eux Toutes les mol cules qui contiennent lun de ces groupements ont des propri t s analogues et constituent une famille homog ne Cet ensemble de propri t s li es la pr sence d un groupement particulier d atomes dans une mol cule d finit une fonction et ce groupement porte le nom de groupe fonctionnel 10
29. le Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Chapitre 1 La structure des mol cules organiques apporte l information que cette mol cule est form e de deux carbones directement li s l un l autre et portant chacun un chlore et deux hydrog nes On pourrait tout aussi valablement l crire H H cl c c a H H puisque le mode d encha nement des atomes reste le m me Par contre la formule CI H serait celle d une autre mol cule car l encha nement n est pas le m me un carbone portant trois hydrog nes li un autre carbone portant deux chlores et un hydrog ne La seule r gle suivre pour crire construire des formules planes exactes est de donner chaque atome un nombre de liaisons gal sa valence Le carbone est normalement t travalent sauf de rares exceptions qui ne seront pas envisag es ici il devra donc toujours appara tre dans les formules de mol cules le cas des ions est diff rent avec quatre liaisons L hydrog ne est monovalent l oxy g ne divalent et l azote trivalent C H O N 1 2 1 Cha nes carbon es Afin d apprendre construire des formules correspondant des mol cules de plus en plus compli qu es le probl me sera tout d abord limit celles qui ne contiennent que les deux seuls l ments C et H c est dire aux mol cules d hydrocarbures a Liaisons simples Avec un seul C il n y a
30. ntenant au terme cinq atomes de carbone par le remplacement de toutes les fa ons possibles d un H par un CH dans le butane et dans l isobutane on trouve trois formules r elle ment diff rentes et trois seulement H C CH CH CH CH Pentane H C CH CH CH Isopentane ou M thylbutane cx CH H C C CH N opentane ou Dim thylpropane CH Il y a donc trois isom res de formule C5H Question 1 C Essayez r ellement par crit de remplacer un H par un groupe CH3 de toutes les mani res possibles dans le butane puis dans l isobutane V rifiez par vous m me qu apr s avoir limin les formules faisant double emploi il ne reste que trois isom res en C H Les mol cules qui peuvent tre crites enti rement sur une seule ligne et ne comportent pas de groupes substituants sur le c t comme celles du butane et du pentane sont dites cha ne lin aire Celles qui comportent des substituants sur le c t comme celles de l isobutane de l isopentane ou du n opentane sont dites cha ne ramifi e Les compos s cha ne lin aire ou ramifi e appartiennent la s rie des compos s acycliques Il existe galement des cha nes cycliques referm es sur elles m mes comme des anneaux Les compos s correspondants constituent la s rie cyclique Il faut videmment un minimum de trois atomes de carbone pour former une cha ne cyclique mais il n y
31. oir o l on va contribue donner du sens ce que l on fait Pour commencer prenez effectivement un contact avec l organisation de ce livre telle qu elle est d crite ci dessus rep rez les parties les chapitres et les annexes qu il comporte Un regard sur la table des mati res pourra aussi tre utile gt Pratiquez une lecture active c est dire l analogue de l coute active d un cours Faites r ellement exister en vous repr sentez vous en pens e les informations que vous recevez Confrontez les avec ce que vous savez d j analogies oppositions liens de cons quence logique simple association d id es Pour vous y aider le texte contient de fr quents renvois d autres paragraphes ne manquez pas de vous y reporter m me si cela ralentit votre lecture es questions ins r es dans le texte vous donnent des occasions d utiliser votre acquis gt L t dans le text d td d util t pour expliquer par vous m me un fait tablir une relation avec une situation analogue XII Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Pour commencer quelques conseils ou encore anticiper sur la suite Elles peuvent donc vous entra ner vous poser des questions et vous aider r aliser cette structuration indispensable de vos connaissances Elles constituent une incitation une attitude active Lisez les et efforcez vous d y r pondre au moment o vous les rencontrez n
32. qu une seule structure convenable H C H M thane C est la formule du m thane le plus simple des compos s organiques Question 1 B Avant de lire la suite essayez de voir par vous m me de quelle s mani re s pourraient tre as sembl s deux atomes de carbone et six atomes d hydrog ne r ponse dans la suite du texte Partie I Chimie organique g n rale Avec deux C qui ne peuvent tre r unis par un H puisque H est monovalent et doivent donc n ces sairement tre directement li s l un l autre il n y a encore qu une possibilit ri D So ie thane H H Avec trois C il en est encore de m me itt H C C E Propane nn H H H Si l on compare ces trois formules il appara t que l on passe de l une la suivante on dit d un terme de la s rie au suivant en rempla ant un H par un groupe H C Groupe m thyle H En partant du m thane il n y a qu une seule possibilit de remplacement bien qu il y ait quatre H rempla ables par raison de sym trie le r sultat est identique quel que soit celui des quatre H qui est remplac En partant de l thane on pourrait par contre penser qu il y a deux possibilit s selon que l on remplace l un des deux H terminaux comme on l a fait ci dessus ou l un des quatre H lat raux Mais la nouvelle formule obtenue H H He HoH n P d crit le m me encha nement d atomes
33. que Cl Br I S P As e des m taux tels que Na Li Mg Zn Cd Pb Sn Question 1 A Quels caract res diff rencient les m taux et les non m taux Comment se placent les uns et les autres dans le tableau de la classification p riodique A quelles familles appartiennent Cl Br et Na et Li La formule brute d un compos organique par exemple C H Cl n a que peu d int r t On a toujours besoin de conna tre la fa on dont les atomes constitutifs de la mol cule sont li s les uns aux autres il y a en effet le plus souvent plusieurs arrangements possibles non quivalents pour les m mes atomes donc pour la m me formule brute De 1a r sulte la n cessit de formules d velopp es qui explicitent cette disposition interne des atomes Exemple pour l ur e CH N O H i 7 H H O H Formule brute Formule d velopp e 1 2 LES FORMULES DEVELOPPEES PLANES Une formule est videmment toujours plane puisqu elle se mat rialise sur la surface plane d une feuille de papier On appelle en fait formule plane une formule correspondant a une sorte de projection plane de la mol cule qui elle se d veloppe dans l espace Une telle formule a donc pour seul objet de montrer l ordre dans lequel les atomes se suivent et sont li s les uns aux autres Mais elle n a aucune pr tention de repr senter la g om trie r elle de la mol cule question qui sera envisag e dans le chapitre 2 Ainsi la formu
34. que la premi re un C portant deux H entre deux C en portant A chacun trois et les deux formules sont donc quivalentes Il n y a donc qu une seule formule d ve p lopp e pour la formule brute C Hg Ces formules d velopp es deviennent vite encombrantes et peu lisibles lorsque les mol cules se compliquent On utilise donc le plus souvent des formules semi d velopp es M thane CH thane H3C CH3 Propane H3C CH Ch3 Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Chapitre 1 La structure des mol cules organiques Pour continuer la s rie et passer au terme contenant quatre C on peut appliquer la r gle d gag e plus haut et remplacer par un groupe CH l un des H du propane Mais il est manifeste qu il y a ici deux possibilit s r ellement distinctes selon que la substitution concerne un H de l un des deux groupes CH ou du groupe CH central H C CH CH CH Butane H C CH CH Isobutane CH Ces deux formules diff rent par le mode d encha nement des atomes et pas seulement par la fa on dont elles sont crites Cependant elles correspondent toutes les deux a la m me formule brute C H On dit que ces deux compos s diff rents sont isom res l un de l autre ou encore qu il y a isom rie entre eux Une telle situation est tr s fr quente et l isom rie sous ses diff rentes formes fera l objet de d veloppements ult rieurs Passant mai
35. ques ni les hydrog nes qu ils peuvent porter Ainsi les mol cules cycliques figurant parmi les exemples pr c dents s crivent CH HC 3 E C CH N HC Partie I Chimie organique g n rale On peut aller plus loin dans la sch matisation en ne repr sentant plus aucun atome de carbone Les cinq exemples pr c dents deviennent alors Par convention il faut voir un C aux extr mit s libres des segments et leurs intersections Un trait repr sente donc une liaison entre deux carbones On est donc conduit pour indiquer chaque carbone crire syst matiquement les cha nes sous formes de lignes bris es Voici encore quelques exemples plus simples CL CH ON 0H CI cn CH CH CH CH Cc Cl ey O CH O CH CH CH CH an CH CH C CH CI J CHC CH gt CH O Le m thane se r duirait un point et ne peut pas tre repr sent de cette fa on 1 2 2 Groupements fonctionnels Si en plus du carbone et de l hydrog ne on se donne aussi de l oxyg ne l ment bivalent on augmente encore le nombre des possibilit s Trois enchainements sont envisageables C O H Exemple H C CH O H Ethanol C O Exemple H C O CH Oxyde de dim thyle C 0 Exemple HC CH O Ac tald hyde ou thanal Ces trois groupements conf rent aux mol cules dans lesquelles ils se trouvent un ensemble de propri t s diff rent pour les trois mais caract rist
36. rp nes les st ro des 25 Chimie verte 26 Les grandes classes de r actions Sur le Web www chimie organique net 27 Chimie organique industrielle Le programme minimal correspondant la chimie organique de base est constitu par les chapitres 1 5 et 8 19 Les chapitres 6 7 et 21 24 ne constituent pas des passages oblig s pour la compr hension des autres mais la nomenclature sera toutefois utilis e dans les exercices de la seconde partie XI Chimie organique Enfin le chapitre 26 propose dans un retour sur l ensemble de cette seconde partie une autre fa on de classer rationnellement les r actions des compos s organiques sur la base de leur m canisme et non plus sur celle du groupe fonctionnel des corps qui y participent Ce Cours n exige aucune connaissance pr alable de la chimie organique En revanche il vous sera utile voire n cessaire de poss der d j certaines notions de chimie physique structure de l atome et liaison chimique surtout mais aussi quelques bases de cin tique et de thermodynamique Le strict n cessaire sur ces sujets est contenu dans la premi re partie principalement dans les chapitres 4 et 5 mais de mani re n cessairement tr s succincte Vous serez donc peut tre amen e compl ter ou rafra chir vos connaissances dans ces domaines en recourant un ouvrage de chimie physique COMMENT TRAVAILLER EFFICA
37. s M CANISME 103 organiques 4 5 1 La notion de m canisme r actionnel 104 1 2 Les formules d velopp es planes 4 i 2 a 13 Veomeneplane i2 5 2 ae et cin tique 106 id Groupes st iadicaue 15 5 3 Aspect lectronique 111 5 4 Aspect st r ochimique 119 CHAPITRE 2 LA G OM TRIE DES MOLECULES 5 5 Acidit et basicit 120 ORGANIQUES 23 5 6 Les solvants et leur r le 123 2 1 Les bases de la st r ochimie 24 5 7 Oxydor duction en chimie organique 125 2 2 L orientation des liaisons autour d un atome 27 CHAPITRE 6 LA DETERMINATION 2 3 Les cha nes carbon es 29 DES STRUCTURES 131 2 4 Les distances interatomiques et les rayons atomiques 40 6 1 La nature du probl me 132 6 2 Purification de l chantillon 133 CHAPITRE 3 LA STEREOISOMERIE 47 6 3 Composition cent simale et formule brute 136 3 1 La chiralit notion d nantiom rie 48 6 4 Constantes physiques 138 3 2 Les cons quences de la chiralit 53 6 5 Caract risation chimique 139 3 3 La configuration absolue 56 6 6 M thodes spectroscopiques 140 Chimie organique CHAPITRE 7 LA NOMENCLATURE 7 1 Hydrocarbures 7 2 Compos s fonctions simples et multiples 1 3 Compos s fonctions mixtes 7 4 Nomenclature grecque PARTIE II CHIMIE ORGANIQUE DESCRIPTIVE M thodes de pr paration criture des r actions CHAPITRE 8 LES ALCANES 8 1 Caract res physiques 8 2 R activit 8 3 tat naturel 8 4 Pr parations CHAPITRE 9 LES ALC NES 9 1
38. sion Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit XV chap 1 PREMIER CONTACT AVEC LA CHIMIE ORGANIQUE LA CHIMIE ORGANIQUE AU SEIN DE LA CHIMIE La chimie a pour objet de d crire expliquer et pr voir les transformations de la mati re qui peuvent s observer lorsque des substances diff rentes sont en pr sence et qu il se pro duit entre elles une r action Elle est traditionnellement divis e en trois grandes parties chimie physique ou g n rale chimie organique et chimie min rale ou inorganique La chimie physique tudie dans leurs aspects g n raux la structure et les tats de la ma ti re ainsi que les manifestations et les lois des r actions chimiques du point de vue thermo dynamique et du point de vue cin tique La chimie organique et la chimie min rale constituent les deux volets de la chimie des criptive qui comme son nom l indique d crit dans toutes leurs particularit s les propri t s des corps connus La premi re partie traite des compos s du carbone et la seconde traite des compos s que forment entre eux tous les autres l ments ainsi que des corps simples Quelques compos s simples du carbone les deux oxydes CO et CO les carbonates les cyanures les carbures sont toutefois consid r s comme min raux La chimie organique est la chimie des compos s du carbone Contrairement ce que l on pourrait penser a priori le domaine de la chimie organique est bea
39. ssentiellement une chimie de compos s covalents liaisons non ou peu polaris es LES COMPOS S ORGANIQUES e Sont form s de liaisons covalentes ou caract re covalent dominant e Sont rarement solubles dans l eau et encore plus rarement dans des lectrolytes e Ont souvent des points de fusion et d bulli tion relativement bas beaucoup sont des liquides a la temp rature ordinaire e Ont le plus souvent une masse volumique voisine de l unit e Sont facilement d compos s par la chaleur peu r sistent une temp rature sup rieure 500 C e Sont presque tous combustibles LES REACTIONS ORGANIQUES e Sont souvent lentes r versibles et incom pl tes e Ont le plus souvent des effets thermiques faibles faible diff rence d nergie entre tat initial et tat final LES COMPOS S MIN RAUX e Sont souvent form s de liaisons ioniques ou caract re ionique dominant e Sont souvent des lectrolytes solubles dans l eau e Ont souvent des points de fusion et d bulli tion lev s beaucoup sont des solides cristallis s a la temp rature ordinaire e Ont des masses volumiques variables et souvent grandes m taux e Ont g n ralement une grande stabilit thermique mat riaux r fractaires e Sont rarement combustibles LES R ACTIONS MIN RAUX e Sont souvent rapides et totales e Ont souvent des effets thermiques forts exothermiques ou endothermiques
40. temp rature et de pression Expliquer L compos s organiques ont parfois des formules compliqu es qui peuvent faire peur Certaines de celles qui apparaissent dans les chapitres 21 et 22 en sont des exemples mais il y a pire Le but de ce chapitre est de vous montrer que simples ou compliqu es les formules des compos s orga niques sont construites selon les m mes principes g n raux et qu il n y a rien l de vraiment difficile Il introduit entre autres un certain vocabulaire et des conventions d criture qui seront fr quemment utilis s dans la suite et avec lesquels vous devez imp rativement vous familiariser Partie I Chimie organique g n rale Ace stade aucune hypoth se ou aucun mod le particulier concernant la nature de la liaison chimique n est n cessaire 1 1 LES L MENTS CONSTITUTIFS DES COMPOS S ORGANIQUES Les formules les plus compliqu es form es de plusieurs centaines et m me parfois plusieurs milliers d atomes ne comportent le plus souvent qu un tr s petit nombre d l ments diff rents Beaucoup de compos s organiques ne renferment que du carbone et de l hydrog ne et il est rare qu une mol cule organique comporte plus de quatre ou cinq l ments diff rents Les l ments constitutifs des mol cules organiques sont par ordre de fr quence d croissant e les quatre l ments C H O N par d finition C est toujours pr sent e les non m taux tels
41. tenus par oxydation des alc nes EXERCICES ET QCM D b sont tr s r actifs chimiquement E c sont pr sents dans le p trole D d peuvent subir des substitutions radicalaires 3 Cochez les r ponses exactes 5 a La chaleur de combustion du cyclohexane est sup rieure celle du cyclopropane 1 b Lenthalpie de combustion augmente avec la tension de cycle 5 c Le cyclopropane peut tre transform en propane par hydrog nation catalytique D d Le cyclohexane peut tre obtenu par r duction du benz ne De la couleur pour mieux suivre et comprendre les Bc in z t dichlorocyclohexane reactions D b L action de l ozone suivie d un traitement r ducteur Zn sur un cyclohex ne produit un diald hyde lin aire E L addition de Bry sur le cyclopropane conduit au dibromocyclopropane EXERCICES Les solutions se trouvent la page Les r gles de nomenclature permettant de faire correspondre r ciproquement un nom et une formule sont expos es dans le chapitre 7 pour les st r oisom res au chapitre 3 11 a Quel est le comportement des r actifs suivants vis vis du cyclopropane Donner le produit majoritaire de chacune des r actions DBr 2 HCI 3 Hy Ni 11 b Deux mol cules non ramifi es A et B ont pour formule brute C H Sous l action de l ozone A conduit la formation unique de CH CHO et B est inerte Donner la formule de A et de B 258 Des questions dans le cours pour en v rifier sa compr hen
42. ti res premi res de ces fabrications si diverses conservent presque toutes plus ou moins directe ment deux origines principales la houille et le p trole qui proviennent de la transformation de v g taux pr historiques Il est donc possible de dire que tous ces compos s conservent en d finitive une origine organique au sens tymologique et originel du terme XX Chimie organique g Si l on veut pouvoir comprendre la chimie organique et interpr ter les donn es de l ex p rience concernant la r activit on ne peut aborder directement l tude des r actions des compos s organiques Ces r actions leur existence et leur r sultat sont d termin s par la structure des mol cules qu il faut donc connaitre et que l on peut envisager de deux points de vue compl mentaires g om trique et lectronique On a d autre part besoin d un langage et il faut donc galement conna tre les conventions internationales utilis es pour repr senter cette structure et pour donner un nom a un compos Enfin les lois g n rales des r actions chimiques exprim es par la cin tique et la ther modynamique s appliquent enti rement aux r actions organiques et apportent des l ments essentiels a leur interpr tation notamment en termes de m canisme r actionnel Leur connaissance pr alable est done aussi une n cessit Cette premi re partie a pour objet dinstaller ces pr alables
43. ucoup plus vaste que celui de la chimie min rale En effet le carbone peut se lier lui m me de fa on presque ind finie pour former des enchainements extr mement vari s Il suffit alors de quelques autres l ments le plus souvent H O et N seulement pour former avec lui des millions de mol cules diff rentes dont la masse mol culaire peut atteindre 100 000 ou m me 1 000 000 on parle alors de macromol cules Tous les autres l ments soit une centaine environ malgr leur diversit ne forment qu un nombre beaucoup plus restreint de compos s dont les masses mol culaires sont limi t es a des valeurs assez faibles moins de 300 pour la plupart Les raisons de la discrimination organique min ral Cette division de la chimie en organique et min rale souvent d sign e comme inor ganique peut para tre bien arbitraire dans la mesure o les compos s du carbone ainsi mis part ob issent en fait de fa on tout fait normale aux lois g n rales de la chimie tout comme les compos s qui ne contiennent pas cet l ment Pourquoi alors cette discrimina tion XVI Dunod Toute reproduction non autoris e est un d lit Pour commencer quelques conseils Son origine est d abord historique Si on se r f re l tymologie des deux termes la chimie organique aurait pour objet l tude des substances qui constituent les organismes vi vants v g taux et animaux
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