Cours 4: Composés organiques aux fonctions simples PDF

Cours 4 Composés organiques aux fonctions simples. Contenu du cours 4 : Les composés organiques aux fonctions simples. Notions générales. Classification. Les composés halogénés. Les amines. Proprietes physiques et chimiques.  Composés avec des groupes fonctionnels...

Cours 4 Composés organiques aux fonctions simples. Contenu du cours 4 : Les composés organiques aux fonctions simples. Notions générales. Classification. Les composés halogénés. Les amines. Proprietes physiques et chimiques.  Composés avec des groupes fonctionnels Les halogénés Composés avec des alcools groupes fonctionnels monovalents Composés Hydroxyle volatils phénols Amines Composés avec des groupes fonctionnels L’Aldéhydes Avec les groupes Carbonilyc volatils fonctionnels composés divalents Les Cétones Composés avec des groupes fonctionnels Acides trivalent carboxyliques  Les Composé hydroxylé Substances organiques qui contiennent dans leur molécule le groupe hydroxyle (-OH): attaché à un groupe alkyle -> alcool, avec formule générale R-OH, ou à un un groupe aromatique -> phenols, avec formule générale Ar-OH. alkyle - un radical ou un substituant (peut également être considéré comme un groupe fonctionnel) formé à partir d'un alcane auquel il manque un atome d'hydrogène.  Les Alcools Un alcool est un composé organique dont la molécule contient un (ou plusieurs) groupe hydroxyle -OH lié à un atome de carbone tétragonal. La formule générale d'un alcool est R-OH. On appelle alcool un composé dans lequel un groupe caractéristique hydroxyle -OH est lié à un atome de carbone saturé. Nomenclature La chaîne principale est la chaîne la plus longue qui porte le groupe -OH. La numérotation de la chaîne est choisie de façon que le groupe -OH ait le numéro le plus petit. Le nom de l’alcool est formé en ajoutant le suffixe ol au nom de l’hydrocarbure possédant le même nombre d’atomes de carbone que la chaîne principale. Le méthanol Le ethanol Le propanol Les trois alcools suivants ont pour formule C4H10O. Ce sont des isomères de position.  Exemples pour la nomenclature des alcools Un alcool à chaîne carbonée non ramifiée La chaîne carbonée principale possède 6 atomes de carbone, c'est donc un hexan-. Le groupe hydroxyle (fonction alcool) est porté par l'atome n°3. Le nom de cette molécule est donc : hexan-3-ol. Un alcool à chaîne carbonée ramifiée La chaîne carbonée principale possède 5 atomes de carbone, le préfixe est donc pent-. Le groupe hydroxyle (fonction alcool) est porté par l'atome n°2. On a donc un pentan-2-ol. De plus un groupe méthyle est présent sur l'atome de carbone n°4, donc le nom complet de cette molécule est : 4-méthylpentan-2-ol.  La classification Après le caractère du radical Après nombre de groupes fonctionnels Après la nature de l'atome de carbone  Un alcool est un hydrocarbure dont un des atomes de carbone tétravalent porte un groupe fonctionnel hydroxyle Classe -OH. d'un alcool: La classe d'un alcool est liée à l'environnement du carbone fonctionnel (celui qui porte le groupe hydroxyle). Dans la suite, on note R un radical organique quelconque (chaîne carbonée, par exemple). Alcool primaire : Un alcool est primaire si l'atome de carbone fonctionnel n'est relié qu'à un seul radical organique.  Alcool secondaire : Un alcool est secondaire si l'atome de carbone fonctionnel est relié à deux radicaux organiques. Alcool tertiaire : Un alcool est tertiaire si l'atome de carbone fonctionnel est relié à trois radicaux organiques. Propriétés chimiques Sont définies par la présence de groupes hydroxyles dans la structure d'alcools Réaction avec les métaux alcalins L'éthanol L'éthylate de sodium Réaction de l’estérification: - avec les acides inorganiques Le méthanol acide méthanesulfonique - avec des acides organiques L'acide acétique éthanol L’ acétate d'éthyle  Élimination de l'eau Liaisons intramoléculaires 1- Propanol propène Liaisons intermoléculaires Le méthanol le méthanol diméthyléther Réactions d'oxydation Oxydation doux Aldéhydes Oxid doux. L'alcool Les cétones primaire Oxydation forte L'alcool Acide secondaire Oxydation forte Acide  En chimie organique, les phénols sont des composés chimiques aromatiques portant une fonction hydroxyle -OH. Les dérivés portant plusieurs fonctions hydroxyle sont appelés des polyphénols. Certains phénols ont des fonctions biologiques importantes (défense biochimique contre les microbes et champignons chez les végétaux notamment) chez certaines espèces, mais ils sont toxiques, voire hautement toxiques pour l'homme et d'autres espèces. Quand ils sont anormalement disséminés dans l'environnement, les phénols sont des polluants de l'air, du sol ou de l'eau. Monohydroxyl é o-crésol phénol m-crésol p-crésol Polihydroxyl é Quinol Resorcin  Propriétés chimiques Réactions déterminées par le groupe hydroxyle La reaction de neutralization – l’acidité Le phénol le phenoxide de sodium La réaction d’estérification Phenoxide de sodium acylchloride phénylacétate Réactions déterminées par le noyau aromatique L'hydrogénation Le phénol cyclohexanol  Les composés carbonylés contiennent dans leur structure un groupe fonctionnel carbonyle, où un atome de carbone du type à hybridation sp2 forme une double liaison avec un atome d'oxygène: Groupe carbonyle  Aldéhyde Cétone Méthanal Ethanal Propanal Acétone Butanone dimethyl cétone éthyl méthyl cétone  Propriétés chimiques Réactions d'aldéhyde et de cétones Les réactions d’additions (H2, HCl, HCN) l’éthanal methylcyanohydrin l'éthanal l’éthanol Propanone 2 propanol Propanone dimethylcyanohydrine Les réactions de condensation (amines, phénols, composés carbonylés entre eux) composé carbonylic Amine Imine  Réactions des aldehydes - Réactions d'oxydation (O2, [O], Ag(NH3)2OH) l'aldéhyde l’acide Aldéhyde réactif Tollens acide  Composés carboxylés Ont dans leur structure un groupe carboxyle attaché à un radical hydrocarboné, et la formule générale est : L'acide formique L'acide L'acide propionique acétique Composés carboxylés Gras saturés Type de radical Acides Aromatiques La classification Acide Nombre de monocarboxylique groupes COOH Acide polycarboxylique  Propriétés chimiques Ionisation en solution acqueuse l'acide L'anion carboxylate Réaction d’Estérification L'acide acétique, éthanol acétate d'éthyle La réaction avec l'ammoniac l'acide le sel d'ammonium l'amide Le nitrile  Composés fonctionnels d'acides organiques esther anhydride acylchloride Amide Nitrile  Les composés halogénés Nomenclature Les dérivés halogénés des alcanes ou halogénures d'alkyles sont des composés qui dérivent formellement des hydrocarbures par remplacement d'un atome d'hydrogène par un atome d'halogène. Contien dans leur molécule un atome d'halogène combiné par covalence à un radical organique, et la formule générale est R-X où X représente un atome d'halogène (fluor, chlore, brome, iode). Dichloro-2,2 propane 1,2 dichloropropane L’hydrogène de HX se fixe sur le carbone de la double liaison le plus hydrogéné. En présence des peroxydes (composés de formule générale ROOR) l’addition c'est fait différemment : 3 -Bromopropane Exemple de réaction de chloration : Addition de HX et de X2 sur les alcynes: L’addition de X2  L’obtention des dérivés halogénés à partir des alcools Les alcools réagissent avec plusieurs réactifs conduisant à la formation de composés halogénés. - Addition des acides (HCl, HBr ou HI) Halogénation du benzène  Propriétés chimiques Les composés halogénés sont extrêmement réactifs en raison de la polarisation de la liaison carbone-halogène. Composés alcool primaire monohalogénés a. Les réactions d'hydrolyse composés dihalogénés aldéhyde Composés acide trihalogénés organique a. Réaction avec les Le nitrile Monohalogenated cyanures alcalins volatils Monohalogenated Amine b. La réaction avec volatils l'ammoniac c. Réaction avec élimination des Monohalogenated L'alcool volatils hydro acides d. Réaction avec le magnésium Méthyle phényle Phényl magnésium bromide  Les Amines Une amine est un composé organique dérivé de l'ammoniac dont au moins un atome d'hydrogène a été remplacé par un groupe carboné. Si l'un des atomes de carbone lié à l'atome d'azote (N) fait partie d'un groupe carbonyle, la molécule appartient à la famille des amides. Contiennent dans leur structure des groupes fonctionnels aminés, -NH2, qui offre un caractère de base. méthylamine éthyle -methylamine diméthyl phényl-amine  La fonction amine recouvre un ensemble très étendu de composés. On distingue plusieurs séries : Acyclique : l'atome d'azote est relié à un ou plusieurs groupes alkyles. Exemple : la méthylamine CH3 - NH2. Alicyclique : l'atome d'azote est lié à un cycle non aromatique. Exemple : la cyclohexylamine; Aromatique : l'atome d'azote est lié à un cycle aromatique. Exemple : la phénylamine ou aniline. Hétérocyclique : l'atome d'azote est engagé dans un cycle qui peut être ou non aromatique. Exemples :1- pyridine, 2- pipéridine. 1  Propriétés chimiques La basicité des amines Amine Chlorhydrate d'amine La réaction d‘alkylation l'amine primaire l’amine secondaire l’amine tertiaire sel quaternaire d'ammonium La réaction d'acylation Acid Amine acylés Amine Chlorure d'acyle Amine acylés  En plus des amines primaires, secondaires ou tertiaires, on distingue les amines aliphatiques; des amines aromatiques : Les amines aromatiques présentent un ou plusieurs groupes phényle, qui rend difficile leur solubilité dans l'eau et dans le mucus nasal, ce groupe étant encombrant et apolaire; Les amines aliphatiques ont une structure linéaire ou ramifiée, et dégagent une odeur très forte. La cadavérine et la putrescine, par exemple, sont présentes dans la mauvaise haleine et dans l'urine. Amines acycliques Les amines acycliques forment des série homologues appartenant aux trois classes. Les amines et des diamines simples qui sont assez volatiles possèdent une odeur souvent nauséabonde. Celle de la triméthylamine rappelle le poisson pourri. La pentane-1,5-diamine qui se forme lors de la décomposition des protéines s'appelle vulgairement cadavérine. Bases puriques et pyrimidiques Les bases pyrimidiques et puriques, dérivées respectivement de la pyrimidine (I), de la purine (II), sont des constituants des acides nucléiques. L'adénine (III), intervient dans la structure de l‘ATP.  Les amines biogènes: définition et origine Les amines biogènes sont des composés azotés répandus dans l’environnement chez les animaux et les végétaux. Elles sont principalement produites par décarboxylation d’acides aminés due à l’action d’enzymes microbiennes. Elles peuvent résulter également de l’hydrolyse de composés azotés ou de l’amination de cétones ou d’aldéhydes Alcaloïdes Les molécules hétérocycliques, azotées, d'origine naturelle s'appellent alcaloïdes en raison de leurs propriétés basiques. Ils possèdent généralement une activité biologique marquée. Donnons quelques exemples d'alcaloïdes. ∙ La caféine (C) peut être extraite du café et du thé et la théobromine (T) est contenue dans le cacao.  La quinine, présente dans l'écorce de quinquina, a été le premier médicament réellement efficace contre le paludisme. Malheureusement la toxicité du composé limite son champ thérapeutique. On le réserve dans le traitement de certaines formes aigües qui résistent aux autres antimalariques.