TD L1 ST 2.06B 2021-4 PDF - Exercices de Chimie Organique

Analyse centésimale. Exercice 1 a) Donner les formules moléculaires des composés suivants et retrouver leur degré (ou nombre) d'insaturation. OH O OCH3 CHO Cl3C...

Analyse centésimale. Exercice 1 a) Donner les formules moléculaires des composés suivants et retrouver leur degré (ou nombre) d'insaturation. OH O OCH3 CHO Cl3C OH Vanilline O H Rétinal b) Préciser si les formules suivantes sont possibles ou non. Calculer le nombre d'insaturations de celles qui sont possibles : C20H25 ; C12H17NO3 ; C24H45Cl3O2 ; C16H36 ; C17H36N ; C10H20Br3 Exercice 2 L'ATP, représentée ci-dessous, est une molécule nécessaire au fonctionnement de toute cellule pour qui elle constitue une source énergétique. NH2 N N O O O HO P O P O P O N N O OH OH OH OH OH Déterminer sa formule moléculaire ainsi que sa composition centésimale. On donne les masses atomiques : H = 1,01 ; C = 12,01 ; N = 14,01 ; O = 16,00 ; P = 30,9 Exercice 3 Donner la formule moléculaire : a) d’un alcool éthylénique non cyclique en C10 b) d’une cétone diéthylénique monobromée monocyclique en C9 Exercice 4 On veut déterminer la formule brute de l'aspirine CxHyOz. a) On réalise la combustion de m0 = 5,40 mg d'un échantillon pur et on obtient m1= 11,88 mg de CO2 et m2= 2,16 mg de H2O. Déterminer les pourcentages massiques en C, O et H. Déterminer la formule brute. b) Une spectrométrie de masse, réalisée sur un échantillon sublimé puis bombardé par un faisceau d'électrons donne un spectre avec de nombreux pics. Celui correspondant à la plus forte masse nous donne 180 g·mol-1. En déduire la formule moléculaire. Représentation. Nomenclature Exercice 5 1) Dessiner les molécules suivantes en projection de Newman selon l'axe Ca-Cb CHO H Ph H2N a a) a b b) HO H H b CH3 CH3 OCOEt H CH2CH3 2) Donner une représentation de Cram et une représentation cavalière des molécules suivantes : CH2CH3 COOH H NH2 b) H NH2 a) CH3 Ph H H COOH CH3 3) Donner une représentation cavalière, de Fischer et de Newman du composé suivant : H CH3 NC H HOOC Et Exercice 6 Indiquer le degré d'oxydation du carbone fonctionnel de chacun des composés suivants : Exercice 7 Donner le nom des composés suivants en nomenclature systématique : Exercice 8 Ecrire les formules semi-développées des composés suivants : (a) 5-isobutyl-6-tertiobutyldodécane (d) 1,1,3-triphénylprop-2-yn-1-ol (b) 3-(1-méthyléthyl)cyclohepta-2,4,6-triènone (e) 2-cyanoéthanamide (c) acide 2-amino-4-hydroxybutanoïque (f) acide 5-méthoxycarbonylpent-4-énoïque Isomérie plane. Isomérie de conformation Exercice 9 Un alcène ayant pour masse molaire 70 g·mol-1 comporte une seule double liaison. Trois isomères de position de cet alcène conduisent par hydrogénation à un même alcane. a) Représenter par des formules semi-développées ces trois isomères et les nommer selon les règles de nomenclature IUPAC. b) Quel est le nom de l'alcane obtenu par hydrogénation de ces trois isomères ?  Exercice 10 L'analyse élémentaire d'un composé organique donne les résultats suivants : C = 66,63 % ; H = 11,18 %. a) Déterminer la formule brute de ce composé. b) Sachant que la masse molaire de ce composé organique est 72,11 g·mol-1, écrire les formules simplifiées de tous les isomères possibles et déduire son nombre d'insaturations. Exercice 11 1) Isomérie de squelette et de position Ecrire et nommer toutes les formules possibles pour un alcool dont la formule moléculaire est C5H12O. 2) Isomérie de fonction Indiquer quatre isomères de fonction correspondant à la formule C6H12O et indiquer leur nom en nomenclature officielle. Exercice 12 Représenter dans l'espace et en projection de Newman la conformation la plus stable de chacun des cyclohexanes substitués suivants :  Butylcyclohexane  (cis)-1-éthyl-3-fluorocyclohexane Stéréochimie Exercice 13 Classer par ordre de priorité les groupements suivants selon les règles de Cahn-Ingold-Prelog -CONH2, -CH2COCl, -CH2COOH, -CN, -CH2CH3, -C6H5, -SH, -Br, -SO3H, -CF3, -COOCH2CH3, -CH2SH, -CH2OH, -CH=NOH, -COOH. Exercice 14 Déterminer la nature R ou S d'éventuels atomes de carbone asymétriques des molécules ci-dessous : O CHO OH H H HO H O Cl CH2Br H OH CH2OH * H H COOH H H HO H H OH HO CH3 Cl H CHO Uniquement pour le carbone portant * Exercice 15 Déterminer le nom des composés suivants en nomenclature systématique : OH HO OH H O B O O A C Exercice 16 Dessiner les molécules suivantes selon la représentation indiquée : a) (1R, 3R)-3-méthyl-3-phényl-cyclohexanol « Cram » b) (2S, 3R)-2-bromo-3-methoxy-pentanal « Fischer » c) acide (2R, 3R)-3-amino-2-(chlorométhyl)-butanoïque « Cram et Cavalière » d) (S)-acide 2-amino-3-sulfanyl propanoïque (rappel : sulfanyl = -SH) « Cram » Exercice 17 Indiquer dans chaque cas si la molécule est chirale et préciser sa configuration. Justifier les réponses. NO2 Cl Me Et Me Me CH3 Et A B Et CHO CH2OH Ph H H CN H3C NH2 Br C C C OH Me NC H H3C NH2 H Me D CHO CH2OH C E F Exercice 18 Les principaux acides présents dans le raisin sont :  L'acide tartrique (acide 2,3-dihydroxybutanedioïque)  L'acide malique (acide 2-hydroxybutanedioïque)  L'acide citrique (acide 3-carboxy-3-hydroxypentanedioïque) 1) Ecrire les formules semi-développées de ces trois acides. 2) Pour chacun d'eux, indiquer le nombre de stéréoisomères de configuration et préciser s'ils sont chiraux. 3) Dans le cas de l'acide tartrique, les pouvoirs rotatoires spécifiques des différents stéréoisomères notés A, B et C sont : A : []D20°C = + 12° ; B : []D20°C = - 12° ; C : []D20°C = 0° a) Indiquer les relations de stéréoisomérie existant entre les composés A, B et C. b) La connaissance des pouvoirs rotatoires permet-elle de prévoir les structures spatiales des trois stéréoisomères ? Conclure. c) Donner les représentations de Fischer, de Cram et de Newman du stéréoisomère achiral et préciser, en justifiant la réponse, les configurations absolues des atomes de carbone asymétriques. Exercice 19 Déterminer la configuration des composés éthyléniques suivants : H3C CONH2 CH3(CH2)4H2C C(OCH3)3 Br OCH3 HOH2C CO2H H2NH2C CO2H HOH2C CH2Cl Exercice 20 Déterminer le nombre de stéréoisomères possibles des molécules suivantes. Exercice 21 Représenter les différents régioisomères et stéréoisomères du dichlorocyclobutane et du méthylcyclobutanol.  Bases de la réactivité Exercice 22 Ecrire les polarités dans les molécules suivantes : Exercice 23 Comparer la stabilité des radicaux, carbanions et carbocations suivants : H H3C I) CH3 CH2 H3C CH3 H3C EtO OEt H2C OEt II) O O O H3C CH3 Exercice 24 1) Donner la définition d'un électrophile et d'un nucléophile. 2) Préciser la nature électrophile ou nucléophile des entités chimiques suivantes : Exercice 25 Comparer les caractères basiques de la cyclohexanamine et de C6H5NH2 Exercice 26 A 25°C dans l'eau, on a observé : Acide pKa Acide pKa A HCOOH 3,77 K O2NCH2COOH 1,68 B CH3COOH 4,76 L H NCH COOH 2,87 3 2 C ClCH2COOH 2,85 M BrCH2COOH 2,87 D ICH2COOH 3,12 N CH3CHClCH2COOH 4,06 E CH3CH2COOH 4,86 O ClCH2CH2CH2COOH 4,52 F CH3CH2CH2COOH 4,90 P Cl2CHCOOH 1,26 G CH3CH2CHClCOOH 2,87 Q Cl3CCOOH 0,70 H (CH3)2CHCOOH 4,88 R ClCH2CH2COOH 3,98 I (CH3)3CCOOH 5,05 S ClCH=CHCOOH (Z) 3,32 J FCH2COOH 2,66 Etudier l'influence des paramètres suivants sur l'acidité de ces composés : longueur de la chaîne carbonée et effet des divers substituants. nature de l'halogène. position relative d'un substituant et influence d'une double liaison intermédiaire. nombre de substituants de nature identique (Cl ou CH3) sur un même carbone.