Le cours de Chimie organique
Licence, PASS, L.AS, CAPES
Jacques Maddaluno
Véronique Bellosta
Isabelle Chataigner
François Couty
Ludivine Garcia
Anne Harrison-Marchand
Marie-Claire Lasne
Chrystel Lopin-Bon
Jacques Rouden
Dunod
Avant-propos
XI
1 - La structure des molécules
Chapitre 1 De l'atome aux molécules
1
Fiche 1 L'atome2
Fiche 2 La liaison chimique4
Fiche 3 La liaison hydrogène6
Fiche 4 Les liaisons de Van der Waals8
Fiche 5 L'hybridation10
Fiche 6 L'écriture des molécules12
Fiche 7 La géométrie des molécules14
Fiche 8 Représentations de Cram, Newman et Fischer16
Fiche 9 Les effets inductifs18
Fiche 10 La liaison chimique délocalisée20
Fiche 11 Les effets mésomères +M et -M22
Fiche 12 Les effets électroniques : conséquences24
Focus Les molécules de l'espace interstellaire
26
QCM
27
Exercices
29
Chapitre 2 Dessiner et nommer les molécules
31
Fiche 13 Les différents types d'isomérie32
Fiche 14 L'analyse conformationnelle de composés acycliques34
Fiche 15 L'analyse conformationnelle de composés cycliques36
Fiche 16 Les stéréodescripteurs Z/E et cis/trans38
Fiche 17 Les stéréodescripteurs R/S, syn/anti, D/L40
Fiche 18 Chiralité et activité optique42
Fiche 19 L'énantiomérie44
Fiche 20 La diastéréoisomérie46
Fiche 21 Les techniques de quantification et de séparation des isomères48
Fiche 22 Les principales classes de composés50
Fiche 23 Les principes de la nomenclature52
Fiche 24 La nomenclature des composés fonctionnels54
Focus La découverte de la chiralité : de Pasteur à Le Bel et Vant'Hoff
56
QCM
57
Exercices
59
Chapitre 3 Pratiquer, identifier
61
Fiche 25 Les principaux montages62
Fiche 26 Le déroulement d'une réaction64
Fiche 27 Les différents procédés d'activation66
Fiche 28 La chromatographie68
Fiche 29 L'identification des molécules organiques70
Fiche 30 La spectroscopie d'absorption72
Fiche 31 La spectroscopie infrarouge (IR)74
Fiche 32 La théorie de la RMN76
Fiche 33 La RMN 1H : déplacement chimique78
Fiche 34 La RMN 1H : intégration et couplage80
Fiche 35 La spectrométrie de masse82
Focus De la RMN à l'IRM : vers de nouvelles dimensions
84
QCM
85
Exercices
87
2 - La réaction chimique
Chapitre 4 Les acteurs de la réaction
89
Fiche 36 Les acides et les bases90
Fiche 37 La force des acides et des bases92
Fiche 38 Les nucléophiles et les électrophiles94
Fiche 39 Les oxydants et réducteurs96
Fiche 40 Les principaux oxydants98
Fiche 41 Les réducteurs : dihydrogène et métaux100
Fiche 42 Les hydrures réducteurs102
Fiche 43 Les solvants104
Fiche 44 Le rôle des solvants106
Focus Modélisation et chimie in silico
108
QCM
109
Exercices
111
Chapitre 5 Comprendre la réaction
113
Fiche 45 Les règles d'écriture des mécanismes114
Fiche 46 Les différents états électroniques du carbone116
Fiche 47 L'étape élémentaire118
Fiche 48 Les réactions composées/complexes120
Fiche 49 Notions de cinétique122
Fiche 50 L'état de transition - Le postulat de Hammond124
Fiche 51 La catalyse126
Fiche 52 Notions de thermodynamique : les équilibres128
Fiche 53 Contrôle cinétique/thermodynamique ?130
Fiche 54 Les différents types de sélectivité132
Fiche 55 Les modèles prédictifs de la réactivité134
Fiche 56 Comment prédire la sélectivité ?136
Focus Histoires de flèches
138
QCM
139
Exercices
141
Chapitre 6 Classer les réactions par mécanisme
143
Fiche 57 Les grands types de réaction144
Fiche 58 Les additions électrophiles : le carbocation146
Fiche 59 Les additions électrophiles via l'ion ponté148
Fiche 60 Les additions nucléophiles AN150
Fiche 61 Les additions nucléophiles sur les systèmes conjugués152
Fiche 62 Les additions apolaires154
Fiche 63 La cycloaddition de Diels-Alder156
Fiche 64 L'élimination E1158
Fiche 65 L'élimination E2160
Fiche 66 Les autres types d'élimination162
Fiche 67 La substitution nucléophile unimoléculaire : SN1164
Fiche 68 La substitution nucléophile bimoléculaire : SN2166
Fiche 69 Comparer les réactions de SN1 et SN2168
Fiche 70 Les substitutions nucléophiles sur double liaison C=C et C=O170
Fiche 71 Autres substitutions nucléophiles172
Fiche 72 La substitution électrophile aromatique : SEAr174
Fiche 73 La substitution électrophile aliphatique : SE176
Fiche 74 Les réactions radicalaires178
Fiche 75 Les réarrangements de carbocations180
Fiche 76 Les autres réarrangements d'espèces électrophiles182
Fiche 77 Les réarrangements sigmatropiques184
Fiche 78 Les réactions d'oxydation186
Fiche 79 Les réactions de réduction188
Focus La catalyse par transfert de phase : une chimie verte
190
QCM
191
Exercices
193
3 - Les fonctions et leur réactivité
Chapitre 7 Les hydrocarbures
195
Fiche 80 Les alcanes196
Fiche 81 Les alcènes198
Fiche 82 Les alcènes : hydrohalogénations200
Fiche 83 Les alcènes : dihalogénations202
Fiche 84 Les alcènes : hydratations204
Fiche 85 Les alcènes : oxydations douces206
Fiche 86 Les alcènes : oxydations dures208
Fiche 87 Les alcènes : hydrogénation210
Fiche 88 Les diènes212
Fiche 89 Les diènes-1,3 dans la réaction de Diels-Alder214
Fiche 90 Les alcynes216
Fiche 91 Les alcynes : hydrohalogénations et halogénations218
Fiche 92 Les alcynes : hydratations et oxydations220
Fiche 93 Les alcynes : réductions222
Focus L'isobutène, un hydrocarbure vert !
224
QCM
225
Exercices
227
Chapitre 8 Les aromatiques
229
Fiche 94 Le benzène et son aromaticité230
Fiche 95 La substitution électrophile aromatique (SEAr) du benzène232
Fiche 96 Les effets des substituants sur la SEAr234
Fiche 97 Les SEAr sur un benzène polysubstitué236
Fiche 98 Les SEAr des aromatiques riches en électrons238
Fiche 99 Autres réactions des aromatiques240
Fiche 100 Les hétéroaromatiques242
Fiche 101 La réactivité des hétéroaromatiques244
Focus Aromaticité et couleur
246
QCM
247
Exercices
249
Chapitre 9 Les fonctions monovalentes
251
Fiche 102 Les halogénoalcanes252
Fiche 103 Les halogénoalcanes : substitution nucléophile (SN) et élimination (E)254
Fiche 104 Les halogénoalcanes : compétition SN/E256
Fiche 105 Les alcools258
Fiche 106 Les alcools : coupure des liaisons O-H ou C-O260
Fiche 107 Les alcools : réactivité nucléophile262
Fiche 108 Les alcools : halogénation et oxydation264
Fiche 109 Les polyols266
Fiche 110 Les phénols268
Fiche 111 Les éthers270
Fiche 112 Les époxydes et les thiols272
Fiche 113 Les amines : nomenclature et propriétés274
Fiche 114 Les amines : synthèse par formation de la liaison C-N276
Fiche 115 Les amines : synthèse par réduction de fonctions azotées278
Fiche 116 Les amines : réactivité280
Fiche 117 Les anilines282
Fiche 118 Les organométalliques : synthèse et propriétés284
Fiche 119 Les organométalliques : basiques et/ou nucléophiles ?286
Fiche 120 La nucléophilie des organométalliques288
Fiche 121 Les ylures et les carbènes290
Focus La cinétique qui s'emballe : les matériaux énergétiques
292
QCM
293
Exercices
295
Chapitre 10 Les fonctions divalentes
297
Fiche 122 Les aldéhydes et les cétones298
Fiche 123 Les aldéhydes et les cétones : additions d'alcools et de thiols300
Fiche 124 Les aldéhydes et les cétones : addition d'amines primaires302
Fiche 125 Les aldéhydes et les cétones : additions d'amines secondaires304
Fiche 126 Les aldéhydes et les cétones : additions de nucléophiles carbonés306
Fiche 127 Les additions nucléophiles de l'ion cyanure aux aldéhydes et aux cétones308
Fiche 128 Les aldéhydes et les cétones : la réaction de Wittig310
Fiche 129 Les aldéhydes et les cétones : réductions312
Fiche 130 Les aldéhydes et cétones : oxydations314
Fiche 131 Les aldéhydes et les cétones : acidité en position a du carbonyle316
Fiche 132 Les aldéhydes et les cétones : régiosélectivité de l'énolisation318
Fiche 133 Les aldéhydes et les cétones : halogénation en position a du carbonyle320
Fiche 134 Les aldéhydes et les cétones : alkylation des énolates322
Fiche 135 Les aldéhydes et les cétones : aldolisation324
Fiche 136 Les aldéhydes et les cétones : aldolisation croisée et réaction de Mannich326
Fiche 137 L'addition conjuguée sur les aldéhydes et les cétones α,β-éthyléniques328
Fiche 138 L'addition de Michael et l'annélation de Robinson330
Focus Les parfums
332
QCM
333
Exercices
335
Chapitre 11 Les fonctions trivalentes
339
Fiche 139 Les principales fonctions trivalentes340
Fiche 140 Les acides carboxyliques342
Fiche 141 Les réactions des nucléophiles avec les acides carboxyliques344
Fiche 142 Les halogénures d'acyle346
Fiche 143 Les anhydrides d'acides348
Fiche 144 Les esters : synthèses350
Fiche 145 Les esters : réactivité352
Fiche 146 Acidité en position ? du carboxyle354
Fiche 147 Les esters : les réactions de condensation356
Fiche 148 Les amides : synthèse et hydrolyse358
Fiche 149 Les amides : réactivité360
Fiche 150 Les nitriles362
Fiche 151 Les composés dicarbonylés364
Fiche 152 Synthèses des composés dicarbonylés366
Fiche 153 Les réactions des composés 1,3-dicarbonylés368
Focus Les moustiques : de grands criminels
370
QCM
371
Exercices
373
Chapitre 12 Les fonctions tétravalentes
377
Fiche 154 Les principales fonctions tétravalentes378
Fiche 155 Le dioxyde et le disulfure de carbone380
Fiche 156 Le phosgène382
Fiche 157 Les carbamates et les urées384
Focus Le dioxyde de carbone (CO2), une molécule nuisible ou une ressource à exploiter
386
QCM
387
4 - Les applications de la chimie organique
Chapitre 13 La chimie fine
389
Fiche 158 La synthèse : vocabulaire et stratégie390
Fiche 159 Les principes de la rétrosynthèse392
Fiche 160 Les groupes protecteurs : généralités et protection des alcools394
Fiche 161 Les groupes protecteurs : amines et dérivés carbonylés396
Fiche 162 Les synthèses stéréosélectives398
Fiche 163 Obtention de composés énantioenrichis400
Fiche 164 Les couplages organométalliques et la métathèse des oléfines402
Fiche 165 La catalyse et la biocatalyse en synthèse organique404
Fiche 166 La synthèse multi-étapes : exemple du Tamiflu®406
Fiche 167 Quelques applications en agrochimie408
Fiche 168 Quelques applications en cosmétique410
Focus Le plein d'énergie électrique
412
QCM
413
Exercices
415
Chapitre 14 Les biomolécules
417
Fiche 169 Les acides α-aminés418
Fiche 170 Les propriétés acido-basiques des acides α-aminés420
Fiche 171 La synthèse des peptides422
Fiche 172 La structure des peptides424
Fiche 173 Les protéines426
Fiche 174 Les glucides428
Fiche 175 Les monosaccharides430
Fiche 176 Les réactions des monosaccharides432
Fiche 177 Les polysaccharides et glucides aminés434
Fiche 178 Les acides nucléiques436
Fiche 179 L'ADN et l'ARN438
Fiche 180 Les acides gras440
Fiche 181 Les lipides « saponifiables »442
Fiche 182 Les terpènes et stéroïdes444
Fiche 183 Les alcaloïdes446
Fiche 184 La chimie organique des processus biologiques448
Focus Des sucres partout : de la cellule aux matériaux
450
QCM
451
Exercices
453
Chapitre 15 La chimie industrielle
455
Fiche 185 La chimie organique industrielle456
Fiche 186 Quelques transformations de l'éthylène458
Fiche 187 Quelques transformations du propène460
Fiche 188 Quelques transformations du monoxyde de carbone462
Fiche 189 Le benzène et quelques dérivés464
Fiche 190 L'ammoniac et dérivés industriels466
Fiche 191 Les polymères organiques468
Fiche 192 Les réactions de polymérisation470
Fiche 193 La chimie verte472
Fiche 194 Chimie et ressources renouvelables474
Focus Les textiles intelligents
476
QCM
477
Chapitre 16 Annexes
479
Fiche 195 Les noms de composés usuels et de quelques hétérocycles480
Fiche 196 La verrerie et l'équipement482
Fiche 197 Les bonnes pratiques de sécurité484
Fiche 198 Mémo : les alcènes486
Fiche 199 Mémo : les aromatiques487
Fiche 200 Mémo : les dérivés halogénés488
Fiche 201 Mémo : les alcools489
Fiche 202 Mémo : les amines490
Fiche 203 Mémo : les dérivés carbonylés492
Fiche 204 Mémo : les acides carboxyliques493
Fiche 205 Mémo : les dérivés d'acides carboxyliques494
Fiche 206 pKa de quelques couples en solution aqueuse à 298 K495
Fiche 207 Potentiels standards de quelques couples redox en solution aqueuse à 298 K496
Fiche 208 Déplacements chimiques δ en RMN 1H de protons caractéristiques dans les solvants deutérés usuels [CDCI3,(CD3)2O, CD3OD...]497
Fiche 209 Constantes de couplage JH,H' caractéristiques en RMN 1H : 0 - 18 Hz498
Fiche 210 Domaines d'absorption IR caractéristiques de quelques groupes fonctionnels499
Fiche 211 Tables des énergies et longueurs de liaisons500
Fiche 212 Propriétés des solvants501
Corrigés des exercices503
Références bibliographiques555
Sigles et acronymes556
Index558