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APAD ENSIACET - INPT

CO - CHAPITRE 1 - page 1 N. B.-P.

S. T.-R.M. U.

CHIMIE ORGANIQUE GENERALE

Chapitre 1

GENERALITES ET NOMENCLATURE

A GENERALI TES

La chimie organique est la chimie des composs du C.Elle concerne donc une infinit de domaines : protines, sucres, graisses, ptrole, plastiques,colorants, dtergents, pharmacologie,.....Cette chimie est devenue une chimie part entire car le nombre de composs du C estlargement suprieur celui de tous les autres lments pris ensembles (cf : facilitd'enchanement des C entre eux pour former des chanes linaires, ramifies, cycliques).Dans les composs organiques on trouve principalement : C et H, mais aussi O, N, X, S, P et

plus rarement : As, Na, Li, Mg, Zn, Cd, Pb .....

I) Le C et ses HYBRYDATIONS :

I.1) Le C :

C (Z = 6) donc 1s2 2s2 2p2 donc bloc p

donc structure lectronique :

Dans son tat fondamental le C est ttravalent.

Le C n'a pas tendance donner des ions

C(g) ----> C4+(g) + 4 e- E = + 6223 kJ/mol

C(g) + 4 e- ---> C4-(g) A


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I.2.1) Hybridation sp3:

Dans la molcule de CH4, les orbitales s des 4 atomes dhydrogne se combinent auxorbitales sp3pour donner 4 liaisons covalentes C-H qui sont des liaisons sigma formant entreelles un angle de 109,5.

I.2.2) Hybridation sp2:

H

H

H

H Recouvrement axial entre 1sHet

sp3C => liaison C-H109,5

C sp2

sp2

sp2

p

Csp2

sp2

sp2

p

2 carbones hybrids sp2

avec leurs orbitales p

parallles


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Remarque : OM CCperpendiculaire au plan des OM CH(OM : orbitale molculaire).Il y a libre rotation autour des liaisons mais pas autour des liaisons

I.2.3) Hybridation sp :

Remarque : pas de libre rotation autour de la triple liaison

C C

H H

H H

Recouvrement de 2 orbitales p

=> formation de la liaison 120


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II) Les liaisons en chimie organique :

II.1) Les liaisons de FORTE ENERGIE :

II.1.1) La liaison COVALENTE :

C'est la liaison essentielle de la chimie organique.

On la trouve sous 2 "formes" :

A + B A-B

A + B A B (liaison donneur-accepteur ou dative ou decoordinence)

Cas particulier de la liaison DATIVE :B, qui a un doublet lectronique libre sur sa couche de valence, est une base de Lewis

(dfinition : tout corps capable de cder un doublet lectronique libre); il est dit ractifNUCLEOPHILE (aime les noyaux + ). Notation: Nu-.

Ex : anions, alcools, amines, ctones, .....

A qui a une case quantique vide sur sa couche de valence est un acide de Lewis(dfinition : tout corps capable de capter un doublet lectronique libre pour former une

liaison) ; il est dit ractif ELECTROPHILE (aime les lectrons). Notation: E+.Ex : AlX3, carbocations, BF3, H+, .....

Ordres de grandeur de LONGUEUR et d'ENERGIE des liaisons covalentes :en gnral : 1 angstrm et plusieurs centaines de kJ/molEx : C-C d = 1,54 E = 348 kJ/mol

C=C d = 1,34 E = 606 "C C d = 1,02 E = 811 "

II.1.2) La liaison IONIQUE :

C'est une liaison minoritaire : on la trouve entre une espce organique charge et un ouplusieurs contre-ions pour assurer l'lectroneutralit de l'ensemble :

(A+;B-) forme un sel dans lequel A est l'atome le plus lectropositif et B est celui le pluslectrongatif.

A+et B-sont lis par interaction purement lectrostatique.

Ex : sel d'acide organiques : thanoate de sodium : CH3COONa cest--dire CH3COO-et

Na+


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II.2) Les liaisons de FAIBLE ENERGIE :

On rencontre les 2 types :- liaison H (elle consiste une interaction lectrostatique entre un H port par un

atome lectrongatif (en gnral O ou N) et un autre atome lectrongatif)

- liaison de Van der Waals

Elles se manifestent sous forme intermolculaire et intramolculaire.

H C

O

O H

H O

C H

O O

H

O

H

Elles permettent d'expliquer beaucoup de proprits : constantes physiques (temprature defusion, dbullition, solubilit, etc)

III) REPRESENTATIONS des molcules en chimie organique :

III.1) Gnralits :

La formule brute : donne les diffrents types d'atomes et leur nombre en indice (cd lastchiomtrie).

Ex : ure CH4N2O

La formule dveloppe : prcise l'enchanement des liaisons entre tous les atomes, mais plat.

Ex :

ATTENTION : les doublets lectroniques libres sur les atomes concerns doivent tre

dessins

La formule semi-dveloppe : donne l'enchanement des groupements d'atomesCela permet souvent d'tre plus clair et plus rapide.

Ex : H2N-CO-NH2

C

O

N HNH

H H


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MAIS toutes ces formules ne donnent pas larrangement des atomes dans l'espace, d'o la

ncessit de reprsentations spatiales des molcules.

Nous allons tudier l'ensemble de ces reprsentations en les classant par tat d'hybridation ducarbone.

III.2) Pour le C sp :

La molcule est LINEAIRE :

Ex : actylne

III.3) Pour le C sp2:

Le C sp2est entour de 4 liaisons (3 sigmas et 1 pi) coplanaires.

III.3.1) 1repossibilit : dans le plan de la feuille :

C C

R1

R2

R3

R4 Ex : thylne :C C

H

H

H

H

III.3.2) 2mepossibilit : reprsentation PROJECTIVE :

Pour cette reprsentation on adopte les notations suivantes :

a) liaison DANS le plan de la feuille :

b) liaison l'ARRIERE du plan de la feuille :

c) liaison l'AVANT du plan de la feuille :

C C RR

C C HH


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C C

plan : P 1C C

R1

R2 R3

R4

Dans P1

Ex : lthylne

C C

H

H H

H

III.3.3) 3mepossibilit : reprsentation de NEWMAN :

Dans cette reprsentation on observe la molcule suivant l'axe de la liaison C=C,perpendiculaire au plan de la feuille, puis on la projette sur le plan de la feuille, en sparantles 2 C thylniques par un disque dans le plan de la feuille :

C1

C2

R1

R2

R3

R4

OEIL

plan de la feui lle

R1

R4

R2

R3C1

C1 et C2 sont superposs, MAIS :C1 est lavant du disque qui coupe perpendiculairement la double liaison en son

milieu,C2 est larrire de ce disque.

Le disque sert donc diffrencier les substituants fixs sur C1 (position avant) de ceux fixssur C2 (position arrire).Ex :

OEIL C1 C2

Cl Br

H OH

Cl

Br

H

OH

Oeil


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III.4) Pour le C sp3:

III.4.1) Pour un seul C :

III.4.1.1) 1repossibilit : reprsentation PROJECTIVE

R1

R2

R3

R4

OU :

R1R2

R3R4

Plan de la feuille

P1 perpendiculaire au plan de la feuille

R1 et R2 sont dans le plan de la feuille.R3 et R4 sont dans P1.Cette reprsentation permet de bien visualiser la symtrie des molcules.

III.4.1.2) 2mepossibilit : reprsentation de FISCHER et de CRAM

R1

R2

R3

R4

Reprsen tation de FISCHER :

C

R1

R2

R3

R4

Reprsen tation d e CRA M :

Les C sont reprsents par l'intersection des traitsLes groupements l'arrire du plan de la feuille sont relis C par un trait verticalLes groupements l'avant du plan de la feuille sont relis C par un trait horizontal

Par convention, la chane carbone la plus longue est verticale avec la fonction la plusoxyde en haut.

Ex :COOH

H

OH

NH2 C

COOH

H

OH

NH2


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III.4.2) Pour 2 atomes de C lis :

III.4.2.1) 1repossibilit : reprsentation en PERSPECTIVE

CAVALIERE :

R1

R2 R3

R4 R5

R6

Les traits verticaux ou horizontaux reprsentent des liaisons dans le plan de lafeuille

Les traits obliques reprsentent des liaisons lextrieur du plan de la feuille (sans

prciser l'avant ou l'arrire)

Rem : comme il y a libre rotation autour de la liaison sigma C-C, on a une infinit dereprsentations possibles. On choisit, en principe, une des 2 extrmes :

III.4.2.2) 2me

possibilit : reprsentation PROJECTIVE :

III.4.2.3) 3mepossibilit : reprsentation de NEWMAN :

On regarde la molcule selon l'axe C-C perpendiculaire au plan de la feuille, puis on laprojette dans ce plan.


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OEIL

Plan de la feuille

C1 C2

C1

R1

R2

R3

R5

R6

R1

R2 R3

R4

R4

R5

R6

Rep rse nta tion ECLIPSEE

Plan de la feuille

C1

R1

R2 R3

R4

R5

R6

III.4.2.4) 4mepossibilit : reprsentation de FISCHER et de CRAM

On reprsente la liaison C-C dans le plan de la feuille.

CHO

Me H

Reprsen tation de FISCHER :

C

CHO

Me

OH

H

Reprsen tation d e CRA M :

HCl

OH

CCl H

R5

R4

R6

R1

R3

R2

C1 C2


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IV) Rappel des valences principales des atomes courants en chimie organique :

symbole nom Z valence

carbone C

6

1s2,2s2,2p6ttravalent C

hydrogne H1

1s1monovalent H

oxygne O8

1s2,2s2,2p4

divalent +

2 doublets O

soufre S 16 idem S

azote N7

1s2,2s2,2p3

trivalent +

1 doublet N

phosphore P 15 idem P

halognes X9/17/35/53

ns2,np5

monovalents +

3 doublets X

magnsium Mg 12 divalent Mg

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