Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 L2 / 2018 -2019 SCH4U9T_Chimie Organique PC Correction du Devoir Correction d

1 L2 / 2018 -2019 SCH4U9T_Chimie Organique PC Correction du Devoir Correction du Devoir Exercice 1 Un composé éthylénique A est traité par le dihydrogène en présence de nickel de Raney à 25°C. On observe l’addition d’une seule molécule de dihydrogène et la formation d’un mélange racémique B + B’ de formule brute C8H18. 1- Rappeler succinctement le mécanisme supposé de la réaction d’hydrogénation catalytique d’un alcène, stéréochimie comprise. Réponse : Ces réactions se produisent en présence d'un catalyseur tel que le platine, nickel ou palladium. Les catalyseurs adsorbent les atomes d'hydrogène en surface ; il y a donc création d’une liaison entre l’hydrogène et le métal à la surface du métal ce qui permet la rupture de la liaison H-H. Les molécules d'hydrogène vont, par la suite, s'additionner et donc se situer obligatoirement d'un même côté de la molécule éthylénique d’où l’addition cis. catalyseur H H catalyseur H H catalyseur H H R3 R2 R1 R4 catalyseur H H R3 R2 R1 R4 catalyseur H H R3 R2 R1 R4 H H R3 R2 R1 R4 catalyseur régénéré + Si on traduit l’hydrogénation de l’alcène A en donnant pour l’instant des groupements théoriques R1, R2, R3 et R4, on obtient : R3 R2 R1 R4 H2 R3 R2 R1 R4 H H + R3 R2 R1 R4 H H cat. A B B' 2- Donner la définition du mot racémique. Réponse : Un mélange racémique est un mélange composé de deux énantiomères en proportion rigoureusement identique. Il en résulte que le mélange ne présente pas d’activité optique. 3- A réagit avec du dibrome pour former un seul produit, achiral, C. a- Donner la définition des termes chiral et achiral. Réponse : On dit qu’une molécule est chirale si elle n’est pas superposable à son image dans un miroir plan. Les molécules chirales sont des molécules qui ne possèdent ni plan, ni centre de symétrie. Une molécule qui n’est pas chirale est dite achirale. b- Décrire le mécanisme de la réaction d’un alcène avec le dibrome, stéréochimie comprise. 2 Réponse : La réaction entre un alcène et le dibrome conduit à une réaction d’addition qui intervient en deux étapes. La première étape consiste en l’attaque nucléophile des électrons π de la double liaison sur Br2, qui se trouve polarisé par l’approche de la double liaison. Il se forme alors un intermédiaire ponté bromonium. Dans une seconde étape, le nucléophile Br- attaque le site électrophile du coté opposé au pont (face la moins encombré), conduisant à deux composés. On parle d’addition trans. (X = Br) c- Quels sont les éléments de symétrie que doit posséder C, composé achiral ? Donnez les formules semi-développées possibles pour A, selon le modèle ci-dessous ; à ce stade, vous pouvez seulement préciser si certains des substituants (R1, R2, R3 ou R4) sont identiques, deux formules sont possibles: R2 R3 R4 R1 Réponse : On indique que la molécule C est achirale. Cela signifie que C possède soit un plan, soit un centre de symétrie. En conséquence, on peut en déduire que les deux carbones de la double liaison portent chacun des substituants identiques : A plan de symétrie R1 R2 R2 R1 Br Br C R2 R1 R2 R1 Br Br C centre de symétrie R1 R2 R2 R1 R2 R1 R2 R1 ou A 6- L’action du permanganate de potassium dilué à froid sur A conduit à un mélange racémique des composés, D et D’. Cette information vous permet d’éliminer une des deux formules semi-développées proposées pour A, à la question précédente. C C X X Rapide X C C X + R1 R1 R2 R2 A ou R2 R1 R2 R1 A 3 Réponse : L’oxydation à froid du permanganate de potassium conduit à des diols cis. Les diols D et D’ formés par oxydation des deux structures possibles de A ont pour formule : Or, le composé de gauche présente un plan de symétrie et on ne peut donc pas obtenir un mélange racémique, comme indiqué dans l’énoncé. De fait, la première structure proposée de A se trouve éliminée. 7- L’action du permanganate de potassium concentré à chaud sur une mole de A conduit à deux moles d’une cétone E : C O H3CH2C H3C E Donner le nom de la molécule, E. Réponse : En condition forcée, l’oxydation conduit à la coupure de la double liaison avec formation de fonction carbonyle (aldéhyde ou cétone voire formation d’acide). R2 R4 R3 R1 + KMnO4 à chaud O R2 R1 O R4 R3 H R4 R3 R1 KMnO4 à chaud O H R1 + O R4 R3 O HO R1 Dans le cas présent, on forme la cétone E, indiquant donc que l’alcène de départ A possède deux groupements alkyles, et pas d’hydrogène sur un des carbones. R2 R2 R1 R1 A : ou R1 R2 R1 R2 R1 = H R2 = H L’alcène de départ est substitué de façon identique de part et d’autre de l’alcène. E est la butan-2-one. 8- Quelle est la formule semi-développée de A ? Nommer A. Réponse : Connaissant la structure de E, les formules semi-développées possibles pour A sont les suivantes : R1 R1 R2 R2 HO OH R2 R1 R1 R2 HO OH ou 4 A : C2H5 H3C C2H5 CH3 ou H3C C2H5 C2H5 CH3 (Z)-3,4- diméthylhex-3-ène (E)-3,4- diméthylhex-3-ène A ce niveau, il existe pour cette molécule A une possibilité d’isomérie Z et E. 9- Donnez les formules des produits D et D’. En déduire la stéréochimie de A. Réponse : Les diols D et D’ formés par oxydation des deux structures possibles de A ont pour formule : Les structures de droite contiennent un plan de symétrique ; dans ce cas D et D’ sont une seule et même molécule achirale. En rassemblant ces informations, on en déduit que l’alcène A ne peut avoir qu’une seule structure dont la formule est la suivante : H3C C2H5 C2H5 CH3 (E)-3,4- diméthylhex-3-ène 10- Donner la formule semi-développée et la stéréochimie R ou S des carbones asymétriques de B, B’ et C. Réponse : Du fait de la détermination de la structure exacte de A, on peut en déduire les structures de B, B’ et C. Et Me Et Me ou Et Me Me Et Et Me Me Et HO OH Et Me Et Me HO OH ou A = KMnO4 dilué D = KMnO4 dilué Et Me Me Et HO OH Et Me Et Me HO OH ou D' = 5 C H3C C2H5 C2H5 CH3 H3C C2H5 C2H5 CH3 H3C C2H5 C2H5 CH3 + H H H H (3R,4R)-3,4- diméthylhexane (3S,4S)-3,4- diméthylhexane H2/cat. B B' H3C C2H5 C2H5 CH3 Br2/cat. H3C C2H5 C2H5 CH3 Br Br (3R,4S)-3,4-dibromo- 3,4-diméthylhexane Exercice 2 Le 3-bromo-4-méthylhexane de configuration (3S, 4R) est traité par de la potasse alcoolique à chaud. Cette élimination est de type E2. a) Donnez les formules développées des 3 produits obtenus en tenant compte de la stéréochimie. Justifier à l’aide du mécanisme. b) On obtient un produit majoritaire, lequel ? c) Si l’on fait la même réaction avec le stéréoisomère (3S, 4S), quel stéréoisomère obtient-on ? d) En partant à nouveau du (3S, 4S), mais dans d’autres conditions, le mécanisme de la réaction est une E1. Ecrire le mécanisme et les produits obtenus. Correction Représentation du (3S, 4R)-3-bromo-4-méthylhexane  CH3  Br H H a) Les 3 produits obtenus après la réaction d’élimination de type 2 sont : CH3 Et Et H Z H H CH(CH3)CH2CH3  H3C H H3C CH(CH3)CH2CH3  H Z E (Z)-3-méthylhex-3-ène (2E,4R)-4-méthylhex-2-ène (2Z,4R)-4-méthylhex-2-ène Mécanisme Le composé (3S, 4R)-3-bromo-4-méthylhexane est soumis à une réaction d’élimination E2. Il y a 2 types d’hydrogène qui vont pouvoir participer à cette réaction (entourés en rouge).  CH3  Br H H H H I II Le premier composé éthylénique de stéréochimie Z provient de l’élimination d’une molécule de HBr ; celle-ci est suivie par la perte de l’activité optique (solution I). 6  CH3  CH2 Br H3C H H E2  CH3  CH2 Br H3C H H CH3 Et Et H Z En revanche, dans le cas de la solution II, il y a 2 hydrogènes qui peuvent être arrachés (chaque possibilité est illustrée par une conformation). Donc 2 composés éthyléniques différents (diastéréoisomères) seront obtenus.  CH3  Br H H  H H H Br H3C CH(CH3)CH2CH3  H H H3C Br H CH(CH3)CH2CH3  Et à partir de ces deux possibilités, la réaction d’élimination E2 conduit aux composés éthyléniques E et Z. E2 H H CH(CH3)CH2CH3  H3C H H3C CH(CH3)CH2CH3  H + Z E b) l’alcène obtenu majoritairement est celui qui a la double liaison est la plus substituée soit CH3 Et Et H Z (Z)-3-méthylhex-3-ène c) A partir du stéréoisomère (3S, 4S) :  CH3  Br H H H H Et Et CH3 H E E2  CH3  CH2 Br H3C H H d) Dans le cas d’une réaction E1, un intermédiaire carbocationique est formé et peut évoluer en fonction de l’éventualité d’un gain uploads/Ingenierie_Lourd/ devoir - 2022-12-27T142627.704.pdf