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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?

  • Scission symétrique et scission asymétrique
  • Scission homolytique et scission hétérolytique (correct)
  • Scission endothermique et scission exothermique
  • Scission radicalaire et scission polaire
  • 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 ______.

    <p>initiation</p> Signup and view all the answers

    Associez chaque type de réaction à sa description :

    <p>Addition = Lorsque deux réactifs s'additionnent sans qu'il n'y ait d'atome laissé pour compte Élimination = Lorsque un réactif se divise pour donner deux produits Substitution = Lorsque une partie d'une molécule est échangée par une partie d'une autre molécule Réarrangement = Lorsque un réactif réarrange ses liaisons et ses atomes pour donner un produit de même formule moléculaire mais structurellement différent</p> Signup and view all the answers

    Donnez un exemple d'une réaction d'addition.

    <p>L'addition d'une molécule d'eau sur une double liaison pour former un alcool, par exemple l'éthylène qui réagit avec l'eau pour donner l'éthanol.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'enthalpie?

    <p>L'enthalpie est une mesure de la quantité d'énergie contenue dans un système chimique.</p> Signup and view all the answers

    L'entropie est une mesure du degré d'ordre d'un système.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Que représente l'énergie libre de Gibbs?

    <p>L'énergie libre de Gibbs représente la quantité d'énergie disponible pour effectuer un travail dans un système chimique à température et pression constantes.</p> Signup and view all the answers

    Comment l'énergie libre de Gibbs est reliée à la constante d'équilibre d'une réaction?

    <p>L'énergie libre de Gibbs est reliée à la constante d'équilibre d'une réaction par l'équation suivante : ΔG⁰ = -RTlnK.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'énergie d'activation?

    <p>L'énergie d'activation est la quantité minimale d'énergie nécessaire pour que les réactifs commencent à se transformer en produits.</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet d'un catalyseur sur l'énergie d'activation?

    <p>Un catalyseur abaisse l'énergie d'activation, ce qui rend la réaction plus rapide.</p> Signup and view all the answers

    Quel type de réaction est favorisée lorsque ΔG < 0?

    <p>Réaction exergonique</p> Signup and view all the answers

    L'entropie d'un système augmente lorsque le système devient plus ordonné.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Donnez un exemple de réaction où l'entropie augmente.

    <p>La combustion d'une molécule de carbone solide en dioxyde de carbone gazeux est un exemple où l'entropie augmente, car le produit est un gaz et donc plus désordonné que le réactif solide.</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle d'un intermédiaire réactionnel?

    <p>Un intermédiaire réactionnel est une espèce chimique qui est formée et consommée dans un mécanisme réactionnel, mais qui n'est pas un réactif ni un produit de la réaction globale.</p> Signup and view all the answers

    Comment peut-on reconnaître une réaction à plusieurs étapes?

    <p>Une réaction à plusieurs étapes est caractérisée par la présence d'intermédiaires réactionnels et par la présence de plusieurs états de transition dans le diagramme d'énergie.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'étape déterminante d'une réaction à plusieurs étapes?

    <p>L'étape déterminante d'une réaction à plusieurs étapes est l'étape la plus lente, qui détermine la vitesse globale de la réaction.</p> Signup and view all the answers

    Les réactions qui se déroulent dans un milieu biologique sont toujours exergoniques.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les principaux types d'intermédiaires réactionnels?

    <p>Les principaux types d'intermédiaires réactionnels sont les anions, les cations et les radicaux.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le postulat de Hammond.

    <p>Le postulat de Hammond stipule que la structure d'un état de transition ressemble au réactif ou au produit dont l'état énergétique est le plus proche.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'une réaction de substitution?

    <p>Une réaction de substitution est une réaction chimique où un atome ou un groupe d'atomes est remplacé par un autre atome ou groupe d'atomes.</p> Signup and view all the answers

    Donnez un exemple d'une réaction de substitution dans un milieu biologique.

    <p>L'hydrolyse des esters en présence d'une enzyme est un exemple de réaction de substitution dans un milieu biologique.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'une réaction d'élimination?

    <p>Une réaction d'élimination est une réaction où un atome ou un groupe d'atomes est retiré d'une molécule, formant une double ou une triple liaison.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez comment la formation d'un thioester insaturé se produit dans la biosynthèse des acides gras.

    <p>La formation d'un thioester insaturé est une réaction d'élimination qui est catalysée par une histidine basique dans le centre actif d'une enzyme.</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les deux principaux types d'acétals?

    <p>Acétals et cétals</p> Signup and view all the answers

    Les acétals se forment par réaction d'un alcool avec un cétone.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Quels sont les sucres qui forment des hémiacétals?

    <p>Les hexoses (comme le glucose) et les pentoses (comme le ribose) peuvent former des hémiacétals.</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi les réactions chimiques en milieu biologique sont-elles différentes de celles en laboratoire?

    <p>Les réactions en milieu biologique sont différentes de celles en laboratoire car les conditions sont différentes, notamment la température, la pression, le pH et la présence d'enzymes.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez comment la phosphorylation des hexoses est couplée à l'hydrolyse de l'ATP dans les cellules.

    <p>La phosphorylation des hexoses est endergonique, ce qui signifie qu'elle nécessite de l'énergie. Cette énergie est fournie par l'hydrolyse de l'ATP, une réaction exergonique qui libère de l'énergie.</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'objectif principal de l'auto-apprentissage du chapitre 4.7?

    <p>Comprendre les mécanismes et la classification des réactions</p> Signup and view all the answers

    Donnez un exemple d'une réaction de substitution importante en milieu biologique.

    <p>L'hydrolyse des esters, catalysée par des enzymes comme les estérases, est un exemple important de réaction de substitution en milieu biologique.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'acétokinase?

    <p>L'acétokinase est une enzyme qui catalyse la formation d'acétyl-CoA à partir de l'acétate et de l'ATP.</p> Signup and view all the answers

    L'acetyl CoA est un réactif pour d'autres réactions de substitution acyle.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Donnez un exemple d'une réaction de réduction importante en milieu biologique.

    <p>La réduction du pyruvate en lactate par l'enzyme lactate déshydrogénase est un exemple important de réaction de réduction en milieu biologique.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez le rôle de l'histidine basique dans la formation d'un thioester insaturé.

    <p>L'histidine basique agit comme une base, enlevant un proton de la molécule de thioester. Ce faisant, elle facilite l'élimination d'une molécule d'eau, créant ainsi une double liaison dans le thioester.</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi l'oxydation des alcools se produit en une seule étape dans le milieu biologique?

    <p>L'oxydation des alcools se produit en une seule étape dans le milieu biologique car l'enzyme impliquée, comme la déshydrogénase, transfère directement l'hydrure (H-) vers le NAD+ sans former d'intermédiaire.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez comment la formation d'un acétal se produit à partir d'une cétone ou d'un aldéhyde.

    <p>La formation d'un acétal se produit par une réaction d'addition d'un alcool à une cétone ou un aldéhyde suivie d'une réaction de substitution d'un autre alcool.</p> Signup and view all the answers

    Les sucres forment souvent des hémiacétals cycliques.

    <p>True</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les étapes clés de la formation des acétals?

    <p>Les étapes clés de la formation des acétals sont l'addition d'un alcool à une cétone ou un aldéhyde pour former un hémiacétal, suivie d'une réaction de substitution d'un autre alcool pour former l'acétal.</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'isopentenyl diphosphate?

    <p>L'isopentenyl diphosphate est un précurseur important dans la biosynthèse des terpènes, qui sont une classe de composés organiques importants en chimie organique et biologique.</p> Signup and view all the answers

    Expliquez comment le géraniol est synthétisé à partir de l'isopentenyl diphosphate.

    <p>Le géraniol est synthétisé à partir de l'isopentenyl diphosphate par une réaction de substitution nucléophile qui se produit en deux étapes: (1) l'isopentényl diphosphate est ajouté à un ion dimethylallyl carbocation et (2) le résidu du diphosphate est éliminé.</p> Signup and view all the answers

    Comment le limonène est formé à partir du géraniol diphosphate?

    <p>Le limonène est formé à partir du géraniol diphosphate par une réaction d'élimination qui se produit en deux étapes: (1) le géraniol diphosphate est cyclisé en linalyl diphosphate et (2) le linalyl diphosphate est déshydraté pour former le limonène.</p> Signup and view all the answers

    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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