Cours sur les fonctions chimiques PACES (première année de médecine)

Thèmes abordés

Cours sur les fonctions chimiques PACES, fonctions chimiques, dérivés halogénés, composés organométalliques, alcools, dérivés carbonylés

Résumé du document

- Un ou plusieurs H remplacés par X sur un C, formule générale R–X
. Dérivés halogénés non aromatiques = halogénoalcanes ou halogénures d'alkyle
Acycliques = chlorométhane, trichlorométhane...
Cycliques = chlorocyclopropane, bromocyclopentale...
Vinyliques = chloroéthène, chloroéthylène...
. Dérivés halogénés aromatiques
Vrais = halogénobenzènes ou halogénures d'alkyle = chlorobenzène, bromobenzène...
A halogènes séparés = halogénures benzyliques = bromométhylbenzène.

Extraits

[...] Nomenclature = alkylamine tri . [...]

[...] Vinyliques = chloroéthène, chloroéthylène . [...]

[...] Cycliques = chlorocyclopropane, bromocyclopentale . [...]

[...] Dérivés halogénés aromatiques Vrais = halogénobenzènes ou halogénures d'alkyle = chlorobenzène, bromobenzène . [...]

[...] A halogènes séparés = halogénures benzyliques = bromométhylbenzène Polarisation de liaison par effet de X Cδ+ et Xδ- classes de monohalogénoalcanes (Iaire, II, III) Propriétés physiques = gazeux puis liquide, points ébullition supérieurs à ceux des hydrocarbures correspondants (diminue de F à densité généralement supérieure à 1 (augmente de F à solubles dans solvants organiques mais pas dans l'eau Propriétés chimiques Polarisabilité de la liaison = sources potentielles de carbocations, composés électrophiles, polarisabilité augmente en fonction de diminution NRJ de liaison et augmentation taille de X Réactivité des RX saturés = effet β-éliminations ou substitutions nucléophiles Intérêt pharmaceutique et industriel = anesthésie en pharmacie, solvants industriels et fluides réfrigérants dans l'industrie II] Composés organométalliques Structure générale et définition = liaison carbone-métal, polarisation liaison par effet du métal Cδ- et Mδ+ liaison plaire covalente avec caractère ionique de caractère ionique) Types : Issus de métaux monovalents Na, Li = très réactifs, non ionisables Issus de métaux bivalents Mg, Cd, Zn, Hg = organométalliques symétriques et mixtes les plus utiles en synthèse = organocadmiens R-Cd-R, organomagnésiens R-Mg-X et organozinciques R-Zn-X Issus de métaux trivalents Al, Ga, In = peu réactifs, intérêt en synthèse parfois Issus de métaux trivalents Sn, Si = peu d'intérêt chimique Organomagnésiens mixtes (réactifs de Grignard) R-Mg-X avec R chaîne alkyle, cycloalkyle, aryle ou hétéroaryle et X halogène (Br le plus fréquent), nommés halogénures d'alkylmagnésium ou d'aryl Solvatation dans solvants oxygénés = monomère en solution diluée (liaison dative entre O et Mg R dimère en solution concentrée (liaisons datives entre O et Mg et entre X et Mg) Propriétés physiques = peu d'intérêt, analyses physiques difficiles (trop réactifs) Propriétés chimiques Réactivité générale = solvatation peut agir comme base forte ou nucléophile forte (SN2 et composés nucléophiles Réactions avec composés à H acide ou mobile : + RMgX + A-MgX Action sur sites électrophiles = 2 possibilités = SN2 + AN Organolithiens R-Li avec R alkyle, cycloalkyle, aryle Préparation directement à partir de dérivés halogénés (avec étherdiéthylique à sous atm inerte) ou par réactions d'échange (arylithiums) Réactivité comparable aux organomagnésiens III] Alcools OH porté par Csp3 ou Csp2 (énol, cétone, phénol) classes d'alcool selon nbre de substituants R (primaire, secondaire, tertiaire), nomenclature = nom du carbure + ol ou alcool + nom trivial Effet de effet de R Cδ+, Oδ- et Hδ+ Propriétés physiques = non gzaeux, liquides jusqu'à C10 puis solides, associations intermoléculaires par liaison H (augmentation Teb), molec à dble polarité hydrophobe, OH hydrophile) selon taille de R Propriétés chimiques Coupure C-OH (alcools IIIaires) = 3 effets permet formation d'un facilitée par un acide, réactions d'élimination (déshydratation = E1, formation puis perte d'un ou d'étherification (sous catalyse acide, inférieure formation éther oxyde ou de substitution (SN1) Coupure CO-H (alcools Iaires, mobilité du = moins d'effet acidité plus forte pour alcools Iaires, formation d'alcoolates Li, RMgX) bases et nucléophiles forts, ou bien d'éthers avec alcoolates Iaires et IIaires (réaction de Williamson, moyen de protéger un alcool), ou bien estérification (alcool + acide ester + eau) à l'aide de chlorures d'acides ou d'anhydrides d'acides Oxydation par HNO3, CrCO3/CH3COOH, KMnO4, NaIO4 = alcool Iaire donne 1 aldéhyde acide), alcool IIaire donne 1 cétone acides), alcool IIIaire ne donne rien Intérêt pharmaceutique = alcool éthylique (antiseptique, solvant), alcool benzylique (excipient de solvatation), fonction OH est polaire donc hydrosolubilité IV] Dérivés carbonylés = aldéhydes et détones Remplacement de 2 H par un O sur un Csp3 lié à 2R' ou 2 Ar' Si ou Ar' = H aldéhydes = nom du carbure + al ou aldéhyde alkylique ou nom du cycle aromatique + carbaldéhyde ou nomenclature triviale ou aldéhyde + nom de acide Si ou Ar' H cétones = alcane-indice-one Gpment carbonyle CH2O en forme de triangle Préparation par oxydation des alcools (alcool Iaire aldéhyde alcool IIaire cétone) ou autres méthodes Propriétés physiques = tous liquides puis solides sauf formaldéhyde gazeux, solubles dans solvants organiques et solvants eux-mêmes (cétones) Propriétés chimiques Réactivité générale = polarisation carbonyle plus électronégatif que C par effets et donc Cδ+ site d'attaque pour Nu et Oδ- pour acidité du CH2 en α, tautomérie céto-énolique (par catalyse acide ou basique) Réactivité commune des aldéhydes et cétones = additions nucléophiles = action des hydrures, hydratation, addition acide cyanhydrique HCN, organomagnésiens, alcools, amines primaires (addition-élimination, +R-NH2 donne imine, +HO-NH2 donne oxime, +RHN-NH2 donne hydrazone), réduction de carbonyle C=O en carbure CH2 (réactions de Wolf-Kishner ou Clemmensen) Réactivités distinctes des aldéhydes et cétones = oxydation = aldéhydes oxydants faibles donnent acide carboxylique, cétones oxydants forts à chaud donnent 2 acides carboxyliques Intérêt pharmaceutique et industriel = parfumerie Acides carboxyliques et dérivés Gpement fonctionnel COOH, aliphatiques ou aromatiques ou mixtes Nomenclature = acide alcanoïque pour aliphatiques et acide arénoïque ou acide arène carboxylique pour aromatiques ou nom trivial Effet de O et de association en dimères stables, Teb et Tfusion plus élevées que alcools correspondants, liaisons fortement polarisées (mésomérie) Propriétés physiques = aliphatiques liquides ou solides solubles ds l'eau jusqu'à C4, aromatiques solides insolubles dans l'eau, acides gras monoacides à chaînes linéaire et à nbre pair de C Propriétés chimiques = acidité (mobilité de substituants électroattracteurs augmentent acidité et électrodonneurs la diminuent, formation de sels métalliques RCOO-+M ou d'amines RCOO-+NHR3), mobilité du OH (estérification comme alcools, halogénation donne chlorure d'alcanoyle, formation amines donne amide mais peu efficace car compétition avec formation sel d'ammonium RCOO-+NH4, formation anhydrides, réactions de décarboxylation plus faciles en série aromatique) Fonctions dérivées Esters Préparation = esters d'alcools tertiaires (SN1 ou méthodes générales non réversibles (alcools ou alcoolates + chlorures d'acide ou anhydrides d'acide) Propriétés chimiques = réduction, addition-élimination (hydrolyse, saponification NaOH, transestérification, aminolyse ou méthode de préparation des amides, organomagnésiens ou méthode de préparation des alcools IIIaires) Amides Préparation = addition-élimination sur dérivés activés d'acide carboxylique RCOY ester, Y=Cl chlorure d'acide, Y=OCOR' anhydride d'acide) Propriétés chimiques = basicité (peu basique, peu stable), acidité (SN2 alkylation, ion amidate), hydrolyse (amide + OH- donne carboxylate (sel ac carboxylique), amide + donne acide carboxylique), dégradation d'Hofmann par NaOBr in situ donne amine, réduction par LiAlH4 donne amine Halogénures d'acide Anhydrides d'acide VI] Amines Aliphatiques ou alkylamines R-NH2 (Iaire), R-NH-R'(IIaire) ou NRR'R'' (IIIaire), aromatiques ou arylamines Ar-NH2, Ar-NH-R ou Ar-NH-Ar' . [...]