Colles du 10/11 en Chimie (mise à jour)
Publication le 07/11 à 10h37 (publication initiale le 17/10 à 10h18)
/!\ Note aux khôlleurs /!\
Le début du cours sur les carbonyles (formation de l'énolate, aldolisation / cétolisation) a été traité en classe, mais pas la crotonisation ou la réactivité des énones. On pourra éventuellement se limiter à des questions de cours sur ce chapitre (ou alors accompagner beaucoup le·la candidat·e).
~ TL;DR ~
Sup' : Chimie organique de sup'
Spé' : additions électrophiles sur les alcènes (hydratation catalysée en milieu acide, hydroboration-oxydation, époxydation), réactivité des organomagnésiens mixtes, réactivité des carbonyles (formation de l'énolate, aldolisation / cétolisation uniquement)
~ Révisions de sup' ~
Chimie organique (de sup')
Connaissances :
- nomenclature des composés organiques ;
- identification des principales fonctions de la Chimie organique : halogénoalcane, amine, alcane, alcène, alcyne, alcool, éther-oxyde, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, hémiacétal, hémicétal, acétal, cétal, etc.
- hypothèses du modèle de Lewis, méthodologie pour la représentation de Lewis d'un composé organique ;
- hypothèses du modèle VSEPR, nomenclature de Gillespie, figures de répulsion et géométries associées ;
- classification des isomères ;
- règles C.I.P. (Cahn, Ingold, Prelog) ;
- loi de Biot, définition du pouvoir rotatoire spécifique, du pouvoir rotatoire ;
- types de contrôle pour la réaction chimique : thermodynamique, cinétique (dont de charges et stérique) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "SN1" (substitution nucléophile avec passage par carbocation) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "SN2" (substitution nucléophile avec inversion de Walden) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "E1" (β-élimination avec passage par carbocation) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "E2" (β-élimination concertée) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "AN" (addition nucléophile sur une insaturation) ;
- caractéristiques du mécanisme-limite de type "A / E" (addition nucléophile sur une insaturation suivie d'une élimination) ;
- conditions opératoires pour la synthèse d'organomagnésiens mixtes (réactif de Grignard), réactivité(s) du réactif de Grignard ;
- notions de catalyse, d'activation nucléophile, d'activation électrophile ;
- notions de protection d'un groupement fonctionnel, de conversion de fonction, synthèse de Williamson, mécanisme d'acétalisation ;
- réactifs et conditions opératoires pour la formation d'halogénoalcanes à partir d'alcools ;
- vocabulaire et conventions pour l'écriture, la lecture et l'analyse d'un schéma rétrosynthétique, notion de schéma de déconnexion, de synthon, etc. ;
- notions de Chimie organique rédox : oxydation / réduction modérée ou totale, réactifs permettant de réaliser ce type de réactions ;
- notion de déplacement d'équilibre, fonctionnement de l'appareil de Dean-Stark.
- principe de fonctionnement des différentes méthodes d'analyse : CCM, IR, RMN, etc.
Compétences :
- représenter un composé organique en utilisant le modèle de Lewis ;
- représenter correctement un composé organique en représentation topologique (incluant l'écriture des doublets non-liants, des lacunes, le respect de la structure VSEPR, la représentation de Cram, etc.) ;
- positionner des charges partielles sur la représentation d'un composé organique (identification des effets inductifs et mésomères) ;
- représenter les formes mésomères pertinentes d'un composé organique (si elles existent) ;
- déterminer le stéréodescripteur R / S associé à un centre stéréogène de type "carbone asymétrique", déterminer le stéréodescripteur Z / E associé à un centre stéréogène de type "double-liaison C=C" ;
- identifier de la relation d'isomérie entre deux isomères : isomérie de constitution (de squelette / chaîne, de fonction, de position), stéréoisomérie (de conformation, de configuration -- dont énantiomérie et diastéréoisomérie) ;
- prévoir la constante d'équilibre d'une réaction acido-basique à partir des pKa (fournis) des couples mis en jeu ;
- identifier le(s) site(s) acide(s) / basique(s) / nucléophile(s) / électrophile(s) d'un composé organique, comparer l'acidité / la basicité / la nucléophile / l'électrophilie de ces sites ;
- déterminer le mécanisme-limite associé à une réaction en analysant la nature des réactifs et les conditions opératoires, écrire ce mécanisme de manière correcte en respectant le formalisme des flèches courbes et la représentation topologique.
- savoir lire et exploiter une CCM, un spectre IR, un spectre RMN, etc.
~ Programme de spé' ~
Réactions d’additions électrophiles
(lien vers le chap. 05)
Connaissances :
- description du système π des alcènes, identification du site le plus nucléophile dans le cas d'un alcène disymétrique ;
- description des carbocations (structure géométrique, structure électronique) ;
- présentation de la réaction d'addition électrophile ;
- présentation de la réaction d'hydratation catalysée en milieu acide : bilan, mécanisme, sélectivité ;
- présentation de la structure du borane BH3 (structure géométrique, structure électronique) ;
- présentation de la réaction d'hydroboration des alcènes : bilan, mécanisme (simplifié), sélectivité ;
- présentation de la réaction d'hydrolyse oxydante des alkylboranes : bilan, sélectivité ;
- présentation de la séquence d'hydroboration-oxydation des alcènes ;
- présentation de la réaction d'époxydation des alcènes par action d'un acide peroxycarboxylique : bilan, sélectivité.
Compétences :
- identifier l'alcène le plus stable dans un groupe d'isomères (effet de la conjugaison, effet de la substitution) ;
- identifier le carbocation le plus stable dans un groupe d'isomères (effet de la conjugaison, effet de la classe) ;
- reconnaître une réaction de réarrangement de carbocation (le produit obtenu étant fourni -- pas d'anticipation du phénomène de réarrangement) ;
- proposer des conditions opératoires permettant de réaliser l'hydratation d'un alcène, la déshydratation d'un alcène ;
- anticiper la régiosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par hydratation d'un alcène (catalysée en milieu acide) -- orientation Markovnikov ;
- anticiper la régiosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par hydroboration-oxydatyion d'un alcène -- orientation anti-Markovnikov ;
- anticiper la stéréosélectivité observée lors de la formation d'un époxyde par époxydation d'un alcène à l'aide d'un acide peroxycarboxylique.
Réactivité des organomagnésiens
(lien vers le chap. 06)
Connaissances :
- présentation du phénomène d'Umpolung commun aux composés organométalliques ;
- présentation des organomagnésiens mixtes : structure, stabilité (stabilisation sous la forme d'adduits de Lewis, équilibre de Schlenk), réactivités principales ;
- conditions de synthèse des organomagnésiens mixtes : montage, précautions (justifiées), réactions parasites ;
- présentation de la réaction d'ouverture des époxydes par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité ;
- présentation de la réaction d'addition nucléophile sur un composé carbonylé par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité ;
- présentation de la réaction d'addition nucléophile sur un ester par action d'un organomagnésien mixte : bilan, mécanisme, sélectivité.
Compétences :
- proposer des réactifs pour la synthèse d'un organomagnésien mixte (synthèse directe), d'un organomagnésien mixte acétylénique (synthèse indirecte) ;
- anticiper la régiosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par ouverture d'un époxyde sous l'action d'un organomagnésien mixte ;
- anticiper la stéréosélectivité observée lors de la formation d'un alcool par ouverture d'un époxyde sous l'action d'un organomagnésien mixte ;
- anticiper le résultat de l'action d'un organomagnésien mixte sur un substrat présentant une insaturation (composé carbonylé, ester, époxyde, etc.) ;
- réaliser une analyse rétrosynthétique afin de proposer un organomagnésien mixte conduisant à l'obtention d'un produit fourni par addition nucléophile ou substitution nucléophile sur un substrat fourni.
Réactivité des composés carbonylés
(lien vers le chap. 07)
Connaissances :
- nom des fonctions chimiques relatives aux composés carbonylés : carbonyles (aldéhydes et cétones), anion énolate, β-hydroxycarbonyles (β-aldols et β-cétols), carbonyles α,β-insaturés (énals et énones)
- présenter les différentes de réactivité entre les aldéhydes et les cétones ;
- discuter de la stabilité de l'anion énolate obtenu à partir d'un carbonyle énolisable ;
- discuter de la compétition entre les réactions d'O-alkylation et de C-alkylation ;
- présenter la réaction de condensation aldolique (aldolisation et cétolisation) ;
- discuter des problématiques liées à la condensation aldolique croisée (sélectivité de la réaction) ;
-
présenter le mécanisme-limite de type E1cb, le comparer aux mécanismes-limite de types E1 et E2 ; -
présenter la réaction de crotonisation (catalysée en milieu faiblement basique) ; -
présenter la réaction de Michael.
Compétences :
- identifier un carbonyle énolisable, l'énolate cinétique, l'énolate thermodynamique ;
- proposer une base permettant de former un anion énolate à partir d'un carbonyle énolisable ;
- proposer un mécanisme pour la réaction de condensation aldolique en milieu « base faible », en milieu « base forte » ;
-
proposer un mécanisme pour la réaction de crotonisation en milieu faiblement basique ; -
proposer un mécanisme pour la réaction de Michael ; -
proposer un mécanisme pour la réaction d'annélation de Robinson.
