Cours de chimie organique PACES (première année de médecine)

Thèmes abordés

Cours de chimie organique PACES, chimie organique, carbone, molécules, molécules polaires

Résumé du document

- Chimie orga = chimie du C et de ses composés (associé à lui-même ou à H, O, N, S).
- Squelettes carbonés = enchaînements homogènes (C-C ou C-H) ou hérérogènes, série cyclique ou acyclique.
. Liaisons multiples = syst insaturés.
. Radical = squelette carboné s/ lequel 1 valence a été libérée (R=aliphatique, Ar=aromatique).
- Groupements fonctionnels = prop physico-chim caractéristiques, réactivité analogue au sein d'1 même gpe fonctionnel => classement en f° du nbre de valences occupées par f° s/ le C.

Extraits

[...] ) Certains gpes fonctionnels ne st que des préfixes = F (fluoro), Cl (chloro), Br (bromo), I (iodo), NO2 (nitro), N3 (azido), O-R (alkoxy) Cas des hydrocarbures : liaison simple ane ; dble ène ; triple yne IV] Propriétés physico-chimiques des molécules Acidité et basicité Définition selon Brönsted-Lowry Acide = substance qui fournit un proton Base = substance qui accepte un proton Plus acide AH est fort et plus sa base conjuguée est faible et stable (idem pr B/BH) Equilibre en solution aqueuse : Constante d'acidité pKa = -log Ka force d'un acide, plus pKa faible et plus acide fort Dans l'eau, pKa acide fort 14 Réaction acide-base Echange de protons entre 2 couples acide-base A1H + A2- A2H + A1- Equilibre déplacé vers la droite si K est grand (K1 grand et K2 petit) et donc A1 plus fort que A2 Lorsque 2 couples acide-base sont mis en présence, le couple dont le pK est le plus bas fournit l'acide et l'autre fournit la base Définition selon Lewis Acide = accepteur de dblet proton, métaux de transition, leurs sels, cations Base = donneur de dblet anions, hétéroatomes portant dblet non liant, dblets p Relation entre structure et acidité Dans classification périodique, acidité augmente lorsque l'on descend dans une colonne et de gche à dte dans une ligne (en augmentation électronégativité) Groupements électro-attracteurs par effet inductif ou mésomère augmentent acidité et inversement Caractère amphotère des aa = fonction acide COOH et fonction basique NH2 en solution aqueuse, équilibre entre ion dipolaire (zwitterion) et formes anioniques et cationiques aa spéciaux Cys, Gly, Pro Molécules polaires et non polaires Moment dipolaire d'une liaison Electronégativité χ = grandeur caractérisant capacité d'un élément à attirer d'une liaison chimique échelle de Pauling Liaison polarisée = dipôle électrique formé de 2 charges et séparées par une distance d Moment dipolaire d'une liaison µ = q . [...]

[...] GENERALITES EN CHIMIE ORGANIQUE Introduction Chimie orga = chimie du C et de ses composés (associé à lui-même ou à Squelettes carbonés = enchaînements homogènes ou ou hérérogènes, série cyclique ou acyclique Liaisons multiples = syst insaturés Radical = squelette carboné lequel 1 valence a été libérée (R=aliphatique, Ar=aromatique) Groupements fonctionnels = prop physico-chim caractéristiques, réactivité analogue au sein d'1 même gpe fonctionnel classement en du nbre de valences occupées par le C Représentations des molec orga Formules brutes CaHbNcOd . [...]

[...] pas d'idée du gpement fonctionnel Formules dvp planes Formules semi-dvp planes = liaisons C-H non indiquées Structures simplifiées en bâtons (topologiques) = C et H non indiqués Formules spatiales = de Cram (trait dans le plan, triangle plein en arrière, pointillé en avt) + de Fisher sucres) + de Newman II] Le carbone, les liaisons et les effets électroniques Le carbone et les liaisons C tétravalent, répartition à l'état fondamental Hybridation = 1e- s est promu dans une OA 2p, puis il y a combinaison de ces OA (ne nécessite pas NRJ importante, répartition plus favorable, augmentation nbre célib) Carbone hybridé sp3 = 1OAs + 3OAp 1e- dans chaque OAsp3, tétraèdre régulier possibilité 4 liaisons σ identiques sp3-s ou sp3-sp3(C-C) 1,54Å, 109°5, libre rotation conformères, localisés entre atomes) Carbone hybridé = 1OAs + 2OAp (1OAp inchangée) géométrie trigonale ac OAp inchangée perpendiculaire formation dbles liaisons (σ fusion axiale, de part et d'autre ; π fusion latérale, perpendiculaire à σ, au-dessus et en-dessous, réaction ac réactifs électrophiles) pas de libre rotation, isomérie Z (cis) et E (trans), 1,34Å, 120° Carbone hybridé sp = 1OAs + 1OAp (2OAp inchangées) structure linéaire formation triples liaisons (1σ+2π) 1,21Å, aucune isomérie Z ou E Particularité des molec conjuguées = présentant liaisons π dble-simple-dble ou dble-simple-lacune ou dble-simple-+ ou dble-simple-valence (radical) Délocalisation des π formes limites (ex : H2C=CH–CH=CH2 H2C+–CH=CH-CH2-) Les facteurs électroniques Effet inductif = au sein des molec non conjuguées, effet de polarisation des liaisons σ successives par des atomes ou gpes d'atomes, s'atténue au bout de 3 ou 4 liaisons Effets = atomes moins électronégatifs métaux) Effets = atomes plus électronégatifs halogènes) Effet mésomère = au sein des molec conjuguées, peut s'étendre la molec entière et/ou être à l'origine 'une inversion de polarisation normale entre 2 atomes formes mésomères limites Effets = attracteur (dble liaison cède à un atome qui devient négatif) NO2, SO2 Effets = donneur (atome cède dblet non lient pour donner double liaison) OH Mésomère > Inductif III] Nomenclature Structure du nom = radicaux substituants + squelette carboné principal + (in)saturation + gpe principal Méthode d'attribution du nom : Distinguer gpe principal = ordre de priorités des fonctions (plus oxydés prioritaires) Localiser squelette carboné = celui possédant le maximum de gpes principaux, liaisons multiples, longueur, dbles liaisons, substituants. [...]

[...] d ; d'une molec = somme de ts les µ de liaison Constantes physicochimiques des solvants Moment dipolaire permanent µ caractérise dipôle du solvant = plus le µ des molec du solvant est élevé et plus il favorise formation et maintien des charges (augmentation pouvoir ionisant) solvant polaire (µ élevé) provoque augmentation polarisation liaisons du soluté (affaiblissement) Constante diélectrique ε caractérise permitivité du solvant = plus la ε du solvant est élevée et plus il favorise séparation des atomes chargés différemment (augmentation pouvoir dissociant) solvant sera d'autant plus dissociant que attraction électrostatique entre anions et cations est faible Si ε 40, dissociation totale Classification des solvants Solvants polaires protiques = donneurs et accepteurs de liaisons hydrogène, fort pouvoir ionisant et pouvoir séparateur élevé, svt soluble dans l'eau Solvants polaires aprotiques = accepteurs de liaisons hydrogène, agissent comme dipôles, fort moment dipolaire et constante diélectrique élevée composés polaires (si composé ionique, solvant protique), polaires Teb faible, très polaires Teb élevée Solvants apolaires ou très peu polaires = pas de moment dipolaire permanent, pas de liaisons hydrogène composés peu polaires Solvatation Des anions = établissement de liaisons hydrogène entre solvant et anion si solvant est protique (liaison H-atome électronégatif, liaison polarisée) ex : eau, alcools Des cations = solvant susceptible de donner doublets libres (complexation cation) ex : acétone, DMF, DMSO Polarisabilité = sous l'action d'un champ magnétique, atomes voient leurs charges se déplacer en fonction du champ magnétique, liée à densité de charge (polarisabilité supérieure pour charge diffuse) (polarisation temporaire = nuage électronique se déforme sous influence de champ électrique) Hydrophilie et lipophilie Hydrophiles = composants polaires sulfates, phosphates) + ionisés (sels . [...]

[...] Numérotation = plus petits indices aux groupes principaux, liaisons multiples, dbles liaisons, 1er substituant ordre alphabétique, ts les substituants, ts substituants ds ordre alphabétique. [...]