Chimie organique 2 (1e partie)

Enseignants

Riant Olivier;

Langue
d'enseignement

Français

Préalables

Le(s) prérequis de cette Unité d’enseignement (UE) sont précisés à la fin de cette fiche, en regard des programmes/formations qui proposent cette UE.

Thèmes abordés

Les aspects thermodynamiques et cinétiques seront réintroduits et complétés par les notions de contrôle d'une réaction (postulat de Hammond, contrôle cinétique vs thermodynamique). Les effets électroniques seront également revus et reliés aux notions de stabilisation de charges et aux propriétés acido-basiques de certaines classes de fonctions organiques. Le concept HSAB sera également introduit et relié aux concepts d'électronégativité et de polarisabilité. Ces principes seront appliqués à la chimie des aromatiques et les notions d'orientation dans les réactions de substitution électrophile aromatiques seront développées et appliquées dans des problèmes concrets de la vie courante (paracétamol, ibuprofène, ...). La chimie des composés azotés introduira les grandes classes de fonctions porteuses de cet hétéroatomes, leur synthèses et réactivité chimique. Le cours comprend également un rappel sur la chimie des composés carbonyles (aldéhydes, cétones et dérivés d'acides carboxyliques) destiné à approfondir l'écriture des mécanismes de réactions. Cette partie sera complétée par la chimie des énolates et carbanions stabilisés apparentés. Les aspects de préparation, de réactivité et de sélectivité dans les réactions d'alkylation, condensation aldol et réaction de Michael seront réintroduits et approfondis. La notion de synthèse organique pour la construction d'une molécule sera également utilisée pour illustrer le cours dans différents domaines de la vie quotidienne.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Dans la continuation du cours de chimie organique de première année, l'accent sera mis sur un approfondissement des principes de base de la réactivité chimique appliqués à la chimie organique. Le cours sera divisé en trois grandes parties complémentaires. Dans une première partie, les notions de contrôle, d'orientation ainsi que les effets électroniques seront ainsi introduites et mis en application dans la chimie des composés aromatiques. La seconde partie du cours sera consacrée à l'approfondissement de la chimie des dérivés carbonylés et l'extension à la chimie de la fonction énolate et des carbanions stabilisés apparentés dans de nouvelles réactions de création de liaisons carbone-carbone. La troisième partie du cours sera consacrée à la description de la chimie de l'azote. Les grandes classes de molécules biologiques et les mécanismes biochimiques serviront d'exemples pour relier la matière au domaine du vivant. Ce cours est également l'occasion de concentrer les applications vers les aspects de sélectivité (régiosélectivité, stéréosélectivité) essentiels à l'apprentissage de la synthèse organique. La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d'enseignement (UE) ».

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

Contenu

I - Rappels et compléments de base en chimie organique
II- Effets électroniques :
Définition des effets mésomères et inductifs. Exemples concrets de stabilisation d'une charge positive et d’une charge négative, pKa des phénols. Rappels nucléophiles et électrophile et principes de réactivité.
III- Principes de thermodynamique et de cinétique appliqués à la chimie organique
1-Thermodynamique
Principes de thermo, équilibre chimique, déplacements d'équilibre (réactions d'estérification, d'hydrolyse et d'acétalisation, méthodes pratiques).
2-Cinétique
Principes de cinétique par les diagrammes d'énergie de réaction, définition des constantes de vitesse, de l'état de transition. Postulat de Hammond. Applications aux réactions SN2 et SN1 (rappels de Bac11).
3-Contrôle cinétique vs thermodynamique.
Définitions, relation avec le postulat de Hammond. Exemple de l'addition 1,2 vs 1,4 de HCN sur la méthylvinylcétone (cf Clayden), définition d'une addition 1,4. Enolates cinétiques et thermodynamiques.
IV- Rappels et compléments sur la chimie des dérivés carbonylés.
Ecriture de mécanismes. Electrophiles et nucléophiles. Influence des substituants sur le caractère électrophile des dérivés carbonylés. Rappels et compléments : aldéhydes cétones, acides et dérivés d’acides, esters, amides et nitriles.
4.1 Aldehydes et cétones
4.1.1 addition nucléophile sur la fonction carbonyle - HCN et alcools (catalyse proton); Organomagnésien et hydrures (assistance électrophile acide de Lewis).
4.1.2 Enolates et réaction aldol - Réaction aldol, catalyse acide et basique, aldolisation croisée, réaction de Knoevenagel; La fonction énolate. Préparation et réactivité (réaction aldol, alkylation, additions conjuguées, acylation, réaction de Claisen) 4.2 Acides et dérivés
4.2.1 Préparation et réactivité électrophile
4.2.2 Interconversion-qualité des groupes partants. Hydrolyse des esters, chlorures d’acides, …
V- Réactions SEAr (substitution électrophile aromatique) :
1-L’aromaticité
Définition de l'aromaticité, règle de Hückel, exemples
2-La réaction SEAr
Définition et mécanisme SEAr, aspects cinétiques. Classes de réactions (réaction d’halogénation, nitration, sulfonation, alkylation, acylation de Friedel-Craft).
3-Polycondensations
Règles d’orientation. Applications industrielles.(4-Nitrosation des amines, Nitrosation des amines. Sels de diazonium, réaction de Sandmeyer et couplage diazo.)
VI- Les composés azotés en chimie organique
1-Les amines :
1-1-Définitions et physicohimie des amines organiques.
1-2-Synthèse des amines et réactivité

Méthodes d'enseignement

Cours magistraux avec slides et prises de notes sur cours au tableau, séances d’exercices et laboratoires

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

La formation pratique fait partie intégrante de l'enseignement de chimie organique et en constitue une partie indissociable. La participation à toutes les séances de travaux pratiques est dès lors OBLIGATOIRE.
Les travaux pratiques (tests de sortie, rendement et pureté des produits, rapports) interviennent pour 1/8 de la note finale.
Toute absence MOTIVEE (justifiée par un certificat médical en cas de maladie, ou par un document officiel dans d'autres cas) entraînera la récupération de la séance manquée lors de la dernière semaine du quadrimestre.
Toute absence NON MOTIVEE sera en principe sanctionnée par une note NEGATIVE de 5 POINTS sur la cote finale, et pourra, en fonction du degré de récidive et de l'appréciation de la situation par les responsables de l'enseignement, se traduire par une note finale non négociable de ZERO sur 20.
Ces modalités sont également valables pour les étudiants BIS SAUF s’ils ont obtenu une note aux travaux pratiques supérieure ou égale à 10/20 (note finale), auquel cas ils en seront dispensés.
L’examen final interviendra pour 7/8 de la note finale. Il comportera uniquement une épreuve écrite.

Ressources
en ligne

Les supports de cours indispensables sont tous disponibles sur la plateforme Moodle :

•     Slides présentés au cours
•     Enoncés des séances d’exercices
•     Manuel de travaux pratiques (laboratoires)

Bibliographie

• Chimie organique, P. Bruice – Pearson 2° Edition
• Organic Chemistry, Clayden

Support de cours

• matériel sur moodle

Faculté ou entité
en charge

CHIM