Exercices

5

Addition ou substitution

◆ Préciser la différence entre une réaction d’addition et une réaction de substitution.

6

Estérification

Soit la réaction chimique suivante :

1. Nommer les réactifs et les produits.
➜ Fiche méthode 14


2. Préciser s’il s’agit d’une réaction d’addition, de substitution ou d’élimination.


3. Justifier son nom de réaction d’estérification.

7

Liaison peptidique

◆ Dans le dipeptide suivant, repérer les groupes amine, amide et acide carboxylique.
Proposer les formules des deux acides aminés qui ont permis sa synthèse.

8

PVC ou polychlorure de vinyle

Le PVC est obtenu par polymérisation du chlorure de vinyle de formule :


◆ Écrire la formule topologie condensée du polymère obtenu.

9

Craquage du pentane

Le craquage du pentane peut se faire selon deux réactions. La première donne du propène et un alcane A ; la seconde conduit au pent‑2‑ène et à un produit B.

1. Déterminer le nom et la formule de A et B.
➜ Fiche méthode 14


2. Préciser si la chaîne carbonée est modifiée dans ces deux réactions.

A

Synthèse d’un organomagnésien mixte

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Les organomagnésiens mixtes ont été étudiés par le chimiste français Victor Grignard (il reçut le prix Nobel de chimie en 1912). Ils sont largement utilisés en chimie organique pour créer des liaisons entre atomes de carbone. Leur synthèse se fait par la réaction entre un holagénoalcane ($\mathrm{R}-\mathrm{X}$) et du magnésium sous forme métallique selon la réaction :
Il s’agit d’une synthèse délicate, qui nécessite un milieu parfaitement anhydre. En effet, l’eau détruit l’organomagnésien via la réaction :


De quel type sont les deux réactions mentionnées ?

10

Addition, élimination ou substitution

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

1. Pour chaque proposition, indiquer le type de réaction mise en jeu.

a. Le but‑2‑ène en présence de chlorure d’hydrogène donne le 2‑chlorobutane.

b. L’éthanol en présence d’acide sulfurique à chaud donne de l’éthène et de l’eau.

c.

d. ${\mathrm{C}\mathrm{H}}_3-\mathrm{C}\mathrm{H}=\mathrm{O}+{\mathrm{H}}_2\rightleftarrows {\mathrm{C}\mathrm{H}}_3-{\mathrm{C}\mathrm{H}}_2-\mathrm{O}\mathrm{H}$

2. Pour chacune des quatre réactions précédentes, préciser s’il y a modification du groupe caractéristique et/ou de la chaîne carbonée.

11

Synthèse d'un dipeptide

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Soit les acides aminés suivants :

1. Dénombrer les dipeptides pouvant être produits à l’aide d’un mélange de sérine et d’alanine.


2. Représenter un dipeptide possible en formule topologique et entourer la liaison peptidique en précisant le nom de ce groupe caractéristique.

12

Oxydation ménagée de l'éthanol

✔ RAI/MOD : Modéliser une transformation


1. Écrire l’équation de la réaction chimique modélisant l’oxydation de l’éthanol en éthanal en présence de l’ion permanganate $\mathrm{Mn}{\mathrm{O}}_4^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})$.


2. Préciser le type de modification engendrée.

Données

• Couples d’oxydoréduction : ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4\mathrm{O}(\mathrm{a}\mathrm{q})/{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_6\mathrm{O}(\mathrm{a}\mathrm{q})$ et ${\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_4^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})/{\mathrm{M}\mathrm{n}}^{2+}(\mathrm{a}\mathrm{q})$

13

Blouse au laboratoire et polypropylène

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

1. Certaines blouses de chimie sont en polypropylène, un polymère artificiel. Citer deux polymères naturels.


2. Le polypropylène est issu de la polymérisation par polyaddition du propène. Représenter le monomère, puis écrire la réaction de polymérisation conduisant au polypropylène.

3. Identifier le motif du polymère.

14

Autour du kevlar

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours


Le poly(p‑phénylènetéréphtalamide) est un polymère artificiel plus connu sous le nom de kevlar. Les deux monomères entrant en jeu dans la synthèse de ce polymère sont les suivants :



1. Nommer les groupes caractéristiques présents dans ces deux monomères.


2. Proposer l’équation de la réaction conduisant au polymère en précisant s’il s’agit d’une polyaddition ou d’une polycondensation.

15

Groupe caractéristique à choisir

✔ RAI/ANA : Construire un raisonnement

Soit la transformation chimique suivante :


1. Justifier le terme polyfonctionnel pour le réactif A utilisé.


2. Nommer et entourer ses groupes caractéristiques.

3. Identifier le groupe à protéger.
Voici les trois étapes (non chronologiques) de la synthèse organique envisagée par un chimiste :


Étape A

Étape B

Étape C

4. Proposer un titre à chacune d’elles.


5. Remettre les étapes dans le bon ordre.
Voici les trois étapes (non chronologiques) de la synthèse organique envisagée par un chimiste :

16

Synthèse du paracétamol

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

Le paracétamol est synthétisé pour la première fois par Harmon Northrop Morse en 1878. Sa synthèse se fait en une seule étape selon le bilan suivant :


1. Préciser, en le justifiant, si le para‑aminophénol est une molécule polyfonctionnelle.


2. Préciser quel groupe on aurait pu protéger pour être certain de n’obtenir que du paracétamol.

17

Oxydation et économie d'atomes

✔ REA : Appliquer une formule

◆ Déterminer la réaction la plus économe en atomes.

Réaction avec le réactif de Jones :


Réaction catalytique en présence de dioxygène :

Données

• Masses molaires : $M\text{(C)}=12,0$ g⋅mol^-1, $M\text{(O)}=16,0$ g⋅mol^-1,
$M\text{(H)}=1,0$ g⋅mol^-1, $M\text{(Cr)}=52,0$ g⋅mol^-1 et $M\text{(S)}=32,1$ g⋅mol^-1.
• Expression de l’économie d’atomes :
  $EA=\frac{{\sum }_{\text{i}}{\text{a}}_{\text{i}}\cdot {\text{M}}_{\text{i}}}{{\sum }_{\text{j}}{\text{b}}_{\text{j}}\cdot {\text{M}}_{\text{j}}}$

18

Du benzaldéhyde vers la benzoïne

✔ RAI/ANA : Choisir un protocole

La benzoïne a été synthétisée pour la première fois en 1832 par deux chimistes allemands lors de recherches sur l’huile d’amande amère qui contient principalement du benzaldéhyde. Le bilan de cette synthèse est :


◆ À l’aide du document ci‑dessous et de recherches documentaires, justifier que l’évolution des protocoles de synthèse de la benzoïne va dans le sens d’une synthèse plus écoresponsable.

■ Quelques évolutions techniques de la synthèse

B

Hydratation d’un alcène

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

La réaction entre le but‑1‑ène et l’eau donne majoritairement le butan‑1‑ol.

1. Écrire l’équation de la réaction en utilisant les formules topologiques.

2. Identifier le type de réaction.


3. Le deuxième produit obtenu minoritairement correspond au cas où l’atome d’oxygène se fixe sur l’autre atome de carbone de la double liaison. Donner le nom et la formule topologique de cette molécule en vous aidant de la fiche méthode Nomenclature.

19

Nécessité de protéger ◉◉◉

✔ APP : Maîtriser le vocabulaire du cours

1. Préciser l’intérêt d’une étape de protection.


2. Dans la suite de transformations chimiques de l’exercice 21, identifier l’étape de protection et celle de déprotection.

20

Réduction par LiAlH₄ ◉◉◉

✔ RAI/ANA : Choisir un protocole

Lors de la réduction par le tétrahydruroaluminate de lithium ${\text{LiAlH}}_4$, on observe la transformation suivante :


1. Préciser si le réactif est polyfonctionnel.

2. Si l’on souhaite ne réduire que la fonction ester, préciser la stratégie à mettre en œuvre.

21

Protection et déprotection lors d’une réduction ◉◉◉

✔ RAI/ANA : Choisir un protocole

Soit la suite de transformations chimiques :


1. Proposer un nom pour chacune des trois étapes représentées.


2. Justifier l’intérêt de ces trois étapes.