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Questions and Answers
Que décrit un mécanisme réactionnel?
Que décrit un mécanisme réactionnel?
Un mécanisme réactionnel décrit le mouvement des électrons, les liaisons qui sont formées et brisées, l'ordre dans lequel les transformations se déroulent et tous les atomes impliqués dans la réaction.
Quels sont les deux types de scissions de liaison?
Quels sont les deux types de scissions de liaison?
Les réactions radicalaires sont des réactions en chaîne qui se déroulent en une seule étape.
Les réactions radicalaires sont des réactions en chaîne qui se déroulent en une seule étape.
False
La première phase de la rancidification oxydative des lipides est appelée ______.
La première phase de la rancidification oxydative des lipides est appelée ______.
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Associez chaque type de réaction à sa description :
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Donnez un exemple d'une réaction d'addition.
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Qu'est-ce que l'enthalpie?
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L'entropie est une mesure du degré d'ordre d'un système.
L'entropie est une mesure du degré d'ordre d'un système.
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Que représente l'énergie libre de Gibbs?
Que représente l'énergie libre de Gibbs?
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Comment l'énergie libre de Gibbs est reliée à la constante d'équilibre d'une réaction?
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Qu'est-ce que l'énergie d'activation?
Qu'est-ce que l'énergie d'activation?
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Quel est l'effet d'un catalyseur sur l'énergie d'activation?
Quel est l'effet d'un catalyseur sur l'énergie d'activation?
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Quel type de réaction est favorisée lorsque ΔG < 0?
Quel type de réaction est favorisée lorsque ΔG < 0?
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L'entropie d'un système augmente lorsque le système devient plus ordonné.
L'entropie d'un système augmente lorsque le système devient plus ordonné.
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Donnez un exemple de réaction où l'entropie augmente.
Donnez un exemple de réaction où l'entropie augmente.
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Quel est le rôle d'un intermédiaire réactionnel?
Quel est le rôle d'un intermédiaire réactionnel?
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Comment peut-on reconnaître une réaction à plusieurs étapes?
Comment peut-on reconnaître une réaction à plusieurs étapes?
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Qu'est-ce que l'étape déterminante d'une réaction à plusieurs étapes?
Qu'est-ce que l'étape déterminante d'une réaction à plusieurs étapes?
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Les réactions qui se déroulent dans un milieu biologique sont toujours exergoniques.
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Quels sont les principaux types d'intermédiaires réactionnels?
Quels sont les principaux types d'intermédiaires réactionnels?
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Expliquez le postulat de Hammond.
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Qu'est-ce qu'une réaction de substitution?
Qu'est-ce qu'une réaction de substitution?
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Donnez un exemple d'une réaction de substitution dans un milieu biologique.
Donnez un exemple d'une réaction de substitution dans un milieu biologique.
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Qu'est-ce qu'une réaction d'élimination?
Qu'est-ce qu'une réaction d'élimination?
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Expliquez comment la formation d'un thioester insaturé se produit dans la biosynthèse des acides gras.
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Quels sont les deux principaux types d'acétals?
Quels sont les deux principaux types d'acétals?
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Les acétals se forment par réaction d'un alcool avec un cétone.
Les acétals se forment par réaction d'un alcool avec un cétone.
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Quels sont les sucres qui forment des hémiacétals?
Quels sont les sucres qui forment des hémiacétals?
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Pourquoi les réactions chimiques en milieu biologique sont-elles différentes de celles en laboratoire?
Pourquoi les réactions chimiques en milieu biologique sont-elles différentes de celles en laboratoire?
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Expliquez comment la phosphorylation des hexoses est couplée à l'hydrolyse de l'ATP dans les cellules.
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Quel est l'objectif principal de l'auto-apprentissage du chapitre 4.7?
Quel est l'objectif principal de l'auto-apprentissage du chapitre 4.7?
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Donnez un exemple d'une réaction de substitution importante en milieu biologique.
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Qu'est-ce que l'acétokinase?
Qu'est-ce que l'acétokinase?
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L'acetyl CoA est un réactif pour d'autres réactions de substitution acyle.
L'acetyl CoA est un réactif pour d'autres réactions de substitution acyle.
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Donnez un exemple d'une réaction de réduction importante en milieu biologique.
Donnez un exemple d'une réaction de réduction importante en milieu biologique.
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Expliquez le rôle de l'histidine basique dans la formation d'un thioester insaturé.
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Pourquoi l'oxydation des alcools se produit en une seule étape dans le milieu biologique?
Pourquoi l'oxydation des alcools se produit en une seule étape dans le milieu biologique?
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Expliquez comment la formation d'un acétal se produit à partir d'une cétone ou d'un aldéhyde.
Expliquez comment la formation d'un acétal se produit à partir d'une cétone ou d'un aldéhyde.
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Les sucres forment souvent des hémiacétals cycliques.
Les sucres forment souvent des hémiacétals cycliques.
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Quelles sont les étapes clés de la formation des acétals?
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Qu'est-ce que l'isopentenyl diphosphate?
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Expliquez comment le géraniol est synthétisé à partir de l'isopentenyl diphosphate.
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Comment le limonène est formé à partir du géraniol diphosphate?
Comment le limonène est formé à partir du géraniol diphosphate?
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Study Notes
Chapitre 4 - Les réactions chimiques
- Ce chapitre couvre les éléments de chimie pour les sciences biopharmaceutiques 1.
- Il comprend 7 sections : représentation des mécanismes réactionnels, types de réactions, énergie des réactions, diagrammes d'énergie, intermédiaires réactionnels, réactions en laboratoire vs milieu biologique, et réactions chimiques importantes en milieu biologique.
- La section 4.7 est en auto-apprentissage.
Chapitre 4 – À connaître pour l'examen
- Maîtriser le vocabulaire et les définitions.
- Associer un type de réaction à une transformation en comparant les réactifs aux produits
- Représenter correctement et précisément les mouvements d'électrons dans un mécanisme réactionnel, incluant réactifs, intermédiaires et produits.
- Analyser un mécanisme réactionnel pour détecter son exhaustivité et sa représentation correcte.
- Associer un diagramme énergétique à une réaction donnée.
- Distinguer et comprendre l'enthalpie, l'entropie et l'énergie libre, ainsi que leur signification.
- Connaître les équations associées à la variation de l'énergie libre.
- Distinguer AG° et ΔG, et connaître les valeurs de variation d'énergie libre pour des réactions rapides ou lentes.
- Identifier si une réaction montre une variation d'entropie positive ou négative (ΔS).
4.1 Représentation des mécanismes réactionnels
- Un mécanisme réactionnel décrit le mouvement des électrons.
- Il détaille les liaisons formées et brisées.
- Il indique l'ordre des transformations.
- Il inclut tous les atomes impliqués.
Mouvement des électrons et bris des liaisons
- Scission symétrique (homolytique) : chaque atome part avec un électron.
- Scission non symétrique (hétérolytique) : un atome part avec deux électrons.
- Réactions radicalaires : Les radicaux ne sont pas stables et sont des intermédiaires.
- Réactions polaires : 1 flèche courbe.
Particularité des réactions radicalaires
- Les réactions radicalaires impliquent des réactions en chaîne à 3 étapes : initiation, propagation, et terminaison.
- Elles sont souvent illustrées par les réactions d'oxydation des lipides.
Particularités des réactions polaires
- Les électrons des nucléophiles se déplacent vers les électrophiles.
- Les nucléophiles ont souvent une charge négative ou un doublet libre.
- Les électrophiles ont souvent une charge positive ou une orbitale vide.
Le nucléophile est soit neutre, soit chargé négativement.
- Le nucléophile peut être neutre ou chargé négativement.
- Les nucléophiles neutres peuvent devenir chargés négativement lors d'une réaction.
- Les nucléophiles chargés négativement restent chargés négativement lors d'une réaction.
L'électrophile est soit neutre, soit chargé positivement.
- L'électrophile peut être neutre ou chargé positivement.
- Les électrophiles neutres peuvent devenir chargés positivement lors d'une réaction.
- Les électrophiles chargés positivement restent chargés positivement lors d'une réaction.
Nucléophile ou électrophile ?
- Plusieurs espèces peuvent être à la fois nucléophiles et électrophiles.
- La fonction d'une espèce dépend du contexte de la réaction et des atomes présents.
- Un exemple donné est une espèce contenant un carbonyle (C=O) qui peut agir comme nucléophile en présence de H+ et comme électrophile en présence de OH-.
4.2 Types de réactions
- Il existe quatre types de réactions : addition, élimination, substitution, et réarrangement.
Réactions d'addition
- Deux réactifs s'additionnent sans perte d'atome.
- Un exemple est l'addition d'une molécule d'eau sur une double liaison, comme dans la réaction de l'éthylène en éthanol.
Mécanisme de la réaction d'addition d'une molécule d'eau à l'éthylène
- Cette réaction est catalysée par un acide (par exemple, H+).
- L'électrophile est H3O+.
- Le nucléophile est le carbone double liaison.
Réactions d'élimination
- Une réaction inverse à l'addition.
- Un composé se divise en deux produits.
- Un exemple est la déshydratation d'un alcool pour produire un alcène et de l'eau.
Mécanisme de la réaction d'élimination d'une molécule d'eau d'un alcool
- Deux possibilités selon le type d'alcool.
Réaction de substitution
- Une partie d'une molécule est remplacée par une autre partie d'une autre molécule.
- Un exemple est l'hydrolyse d'un ester.
Réarrangements
- La molécule réagit en modifiant sa structure.
- Les isomères de structure ou de fonction sont produits.
- Un exemple est le réarrangement de la dihydroxyacétone en glycéraldéhyde.
Problème 6.20
- Exemple de différents types de réaction (substitution, élimination, addition).
Type de réaction (Exemple)
- Exemple de types de réactions avec équations chimiques
4.3 Énergie des réactions : Diagrammes d'énergie
- Les réactions chimiques impliquent des changements d'énergie dépendant de la stabilité des liaisons et du degré de désordre.
- L'enthalpie (ΔH) décrit la stabilité des liaisons chimiques.
- L'entropie (ΔS) décrit le degré d'ordre (ou de liberté).
- L'énergie libre de Gibbs (ΔG) englobe l'enthalpie et l'entropie.
Critères d'évolution d'un système chimique (P et T constants)
- Si ΔG > 0 : réaction non spontanée, thermodynamiquement défavorisée.
- Si ΔG < 0 : réaction spontanée, thermodynamiquement favorisée.
- Si ΔG = 0 : système à l'équilibre, il n'y a pas d'évolution du système.
4.4 Diagrammes d'énergie
- Les diagrammes d'énergie potentielle illustrent les changements d'énergie lors d'une réaction chimique.
- L'énergie d'activation (Ea) est l'énergie minimum pour déclencher la réaction.
- La vitesse de réaction est fortement liée à l'énergie d'activation.
- La variation d'enthalpie est la différence d'énergie thermique entre réactifs et produits.
- Le complexe activé ou état de transition est la molécule au sommet de la courbe.
4.4.1 Énergie d'activation - État de transition
- L'énergie d'activation est l'énergie minimale nécessaire pour démarrer une réaction.
- L'état de transition est la molécule la plus instable lors d'une réaction.
- Les réactions inversées ont une énergie d'activation différente.
Réversibilité des réactions
- La réversibilité dépend de l'énergie d'activation de la réaction inverse .
Effet d'un catalyseur sur Ea
- Un catalyseur abaisse l'énergie d'activation et accélère la vitesse de la réaction.
- Le catalyseur n'est pas consommé au cours de la réaction.
- L'utilisation du catalyseur est souvent en quantité stoechiométrique.
4.4.2 Énergie libre de réaction
- L'énergie libre est reliée à la constante d'équilibre (K) de la réaction par l'équation ΔG⁰ = -RTlnKeq.
- La constante de gaz parfaits (R) et la température (T) entrent dans cette relation.
4.4.3 Réaction à plusieurs étapes
- Certaines réactions se déroulent en plusieurs étapes successives, impliquant des intermédiaires réactionnels.
- Chaque étape a sa propre énergie d'activation.
- L'étape déterminante est celle qui possède la plus haute énergie d'activation, limitant la vitesse de la réaction globale.
Étape déterminante
- L'étape déterminante est l'étape la plus lente d'une réaction à plusieurs étapes.
- Elle détermine la vitesse de la réaction.
- Elle a la plus haute énergie d'activation.
4.5 Intermédiaires réactionnels
- Les intermédiaires réactionnels sont des espèces qui sont formées et brisées au cours de réactions chimiques à plusieurs étapes.
- Les intermédiaires sont souvent instables.
- Les trois types d'intermédiaires sont les anions, les cations, et les radicaux.
4.5.1 Stabilité des intermédiaires réactionnels
- La stabilité des intermédiaires est influencée par des effets inductifs et la hyperconjugaison.
Postulat de Hammond
- La structure de l'état de transition ressemble à l'intermédiaire qui est le plus proche en terme d'énergie.
- Les facteurs qui stabilisent l'intermédiaire stabilisent également l'état de transition.
4.6 Réactions chimiques en laboratoire vs milieu biologique
- Les réactions se déroulent dans des conditions différentes en laboratoire et en milieu biologique.
- Différences de pression, température, pH, solvants, catalyseurs, et spécificités des substrats.
4.7 Réactions chimiques importantes en milieu biologique
- Ce chapitre présente les exemples de réaction (substitutions, additions, éliminations) rencontrées dans le milieu biologique.
- L'objectif n'est pas d'apprendre par cœur les exemples, mais de comprendre les mécanismes et la classification des réactions.
Substitutions: Hydrolyse d'esters
- Dans des milieux acide ou basique.
- Les réactions sont réversibles.
- La présence d'un excès d'eau favorise la réaction.
Substitutions: Estérification d'acides
- Réaction inverse à l'hydrolyse d'esters.
- Réactions en milieux acides, catalysées.
Substitutions: Hydrolyse d’amides
- En milieu acide.
- Les réactions sont réversibles.
- La présence d’un excès d’eau favorise la réaction.
Substitutions: Hydrolyse d’amides en milieu biologique
- Hydrolyse dans des conditions biologiques (exemple des liens peptidiques dans les protéines).
Substitutions: Formation de thioesters
- L’acétyl-CoA est un réactif dans divers processus de substitution.
- L'acétyl-CoA, un intermédiaire essentiel dans le métabolisme.
- L’enzyme acétokinase (exemple).
Substitutions: Substitution de thioesters
- L’acétyl-CoA est un réactif impliqué dans d'autres réactions de substitution liées à des acylations.
- Exemple de formation d'amide, et réduction d'acides carboxyliques.
Substitutions: Alkylations
- Méthylation (ex. noradrénaline en adrénaline).
- L’utilisation de S-Adenosylmethionine (SAM).
Substitutions: Alkylations (suite)
- Les réactions de substitutions en conditions biologiques.
- L'ion diphosphate Mg2+.
Biosynthèse des terpènes
- Exemple utilisant la synthèse de géraniol.
- Les différents types de réactions (substitutions par un hydrure) rencontrés pendant les processus catalytiques.
Formation du limonène
- Le limonène est un dérivé du géraniol diphosphate.
- Transformation chimique impliquant des changements dans configurations géométriques.
Réactions chimiques importantes (Addition, Réduction, Hydrolyse, Formation d'acétales)
- Exemples des types de réactions importants dans le milieu biologique.
Additions (Réduction)
- Réduction des carbonyles en biologie.
- La conversion de pyruvate en lactate durant l'exercice musculaire intense.
- L'enzyme lactate déshydrogénase assistée de NADH.
Éliminations (oxydation)
- Transfert d'hydrure dans une réaction d'addition nucléophile conjuguée.
- Exemples d'oxydation d'alcools en biologie impliquant NAD+.
Additions : Formation d'acétals
- Formation d'acétals à partir de cétones ou d'aldéhydes et d'alcools.
- Formation d'un hémiacétal.
Acétal et cétal
- Définition d'acétals et cétal dans leur classification et terminologie.
- Obtention par réaction d'alcools/aldéhydes ou cétones et HCl.
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