Effets électroniques Flashcards
Utilité des doublets non liants ?
Réactivité de la molécule car ils sont mobiles
A quoi est due l’électronégativité des molécule ?
Aux hétéros atomes (O, N, X…)
Que permettent les effets électroniques ?
- La création de centres réactifs
- Permettent d’expliquer les transformations chimiques
Que doit-on prendre en compte lorsque l’on travail sur les transformations chimiques ?
Prise en compte:
* Des facteurs stériques (taille des substituants) et des effets de solvant
* Des effets électroniques
Quels sont les différents types d’effets électroniques ?
2 types d’effets électroniques :
* Effets inductifs (concernent les liaisons σ)
* Effets mésomères (concernent les liaisons π)
Rapport entre les effets mésomère et inductifs ?
Effets mésomères > effets inductifs => sauf avec le fluor
Qu’est-ce qu’une liaison chimique ?
Localisation des électrons de liaison entre les deux atomes => partage d’e-
Qu’est-ce que la polarisation d’une molécule ?
Selon nature des deux atomes et des substituants environnants => déplacement préférentiel du nuage électronique vers l’un des deux atomes => Polarisation de la liaison
Dans quel sens se fait la polarisation d’une liaison ?
Polarisation de la liaison vers l’atome le plus électronégatif (apparition de charges formelles)
Part des atomes attracteurs et donneurs pour les effets inductifs ?
Plus d’attracteurs que de donneurs
Intérêt des effets électronégatifs pour la pharmacie ?
Connaitre la forme ionisée ou non de la molécule ! => passage membranaire et réactivité (mécanisme d’action, métabolisation !)
Atomes I- ?
=> Attracteur : (du plus au moins)
* F
* OH
* NO2
* NH2
* CF3
* CN
* Aromatiques (Ph)
* C
Atomes I+ ?
Donneurs
Définition de la polarisabilité ?
Aptitude du nuage électronique d’un dipôle à se déformer en présence d’un autre dipôle
Relation entre la localisation des électrons et la polarisabilité ?
- Plus les électrons sont loin des noyaux plus le nuage est déformable
Ainsi liaison C-I plus facilement polarisable que liaison C-F (alors que liaison C-F plus polaire que liaison C-I)
Longueur et polarisabilité de la liaison C-O ?
Longueur : 1,43 A
Polarisabilité : 1,51
Longueur et polarisabilité de la liaison C-N ?
Longueur : 1,47
Polarisabilité : 1,54
Longueur et polarisabilité de la liaison C-F ?
Longueur : 1, 41
Polarisabilité : 1,72
Longueur et polarisabilité de la liaison C-Cl ,
Longueur : 1,77
Polarisabilité : 6,53
Longueur et polarisabilité de la liaison C-Br ?
Longueur : 1, 91
Polarisabilité : 9, 57
Longueur et polarisabilité de la liaison C-I ?
Longueur : 2,13
Polarisabilité : 14,55
A quelle catégorie de liaison appartiennent C-O, C-N et C-F ?
=> Liaison “dure”
Elles sont difficiles à rompre
A quelle catégorie de liaison appartiennent C-Cl, C-Br et C-I ?
=> Liaison “molle”
Rupture possible => plus de liberté pr les e-
Que représente le Ka ?
La force de l’acide
Que représente le pKa ?
La force de la base (-log Ka)
Action de l’acidité sur l’effet inductif ?
Effets inductifs attracteurs (-I) stabilisent la base conjuguée => forme acide plus réactive = baisse du pKa
Relation entre l’effet inductif et l’atome générant cet effet ?
Plus l’atome est proche de la fonction carboxyle plus l’effet est fort donc plus il s’en éloigne, plus l’effet se dissipe
Qu’est-ce que l’effet additif de l’effet inductif ?
Au + on à d’atomes générant l’effet mésomère au + l’effet mésomère est fort
Qui est concerné par les effets mésomères ?
- Concernent les liaisons π
- Électrons Électrons π, doublets non liants et charges
- Squelette carboné des molécules présentant une conjugaison et plan
- Déplacement des électrons en respectant la règle de l’octet
Qu’entraine la délocalisation des électrons ?
Formes ‘limites’ liées au transfert possible des électrons d’une orbitale à l’autre
Codification de l’effet mésomère ?
Une double flèche : <–>
Quelles sont les différentes conjugaisons possibles ?
- π-σ-π = système π
- n-σ-π = Hétéroatome (doublet)
- (-)-σ-π = carbanion
- (+)-σ-π = carbocation
- *-σ-π = radical
Quels sont les groupements mésomères existant ?
- Groupements mésomères donneurs (+M)
- Groupements mésomères accepteurs (-M)
Groupement mésomères donneurs ?
Du plus faible au plus fort :
* -alkyle
* -NH2
* -NR3
* -OH
* -OR
* -X : Br, I, Cl, F
* -SH
* -SR
* Charge négative (carbanion)
Groupements mésomères accepteurs ?
Du plus faible au plus fort :
-CN
-CONHR
-COOR
-CO-R
-NO2
Que permet l’effet mésomère ?
Il permet la mise ne place d’un équilibre
Bilan des effets (–I) et (–M ) ?
Très attracteurs (type A=B ou A≡B) avec B plus électronégatif que A
Bilan des effets (+I) et (+M ) ?
Charges négatives
Bilan des effets (+I) et (-M ) ?
N’existe pas !
Bilan des effets (-I) et (+M ) ?
Présence doublet, effet (+M) > (-I)
Rôle du solvant dans les réactions organiques ?
Il est essentiel, mais complexe
L’eau H2O est le solvant organique le plus polaire.
Vrai ou Faux ?
FAUUUUUUUX
L’eau n’est pas un solvant organique !!
Mais c’est bien le solvant le plus polaire
Quels sont les différents facteur d’un solvant ?
4 :
_Pouvoir solvant
_Polarité
_Solvatation
_Point d’ébullition
Qu’est ce que le pouvoir solvant ?
Certains solvants sont miscibles à l’eau (ex mélange hydroalcoolique du vin)
=> caractère hydrophile
D’autres solvants ne sont pas miscibles dans l’eau (huile, essence)
=> caractère lipophile
Comment apprécie-t-on du caractère hydrophile/lipophile d’un composé ?
=> Log P = coefficient de partage octanol/eau
Dissolution d’un composé dans une solution d’octanol et d’eau puis séparation puis lecture des résultats
Log P ?
Log P = log * ([octanol]/[eau])
Log P idéal pour une candidat médicament par voie orale ?
2-3
Log P = 0 ?
Parfaitement soluble dans l’eau => pdt pour injection IV car ne peuvent pas traverser les membranes
Log P = 5 ?
Soluble dans les corps gras.
Présente une toxicité pour le cerveau et la MO
Qu’est ce que l’intérêt du log P ?
Mesurer le passage membranaire
Qu’est-ce que la polarité des solvants ?
- Concerne les solvants organiques (PAS H2O)
- Caractérisée par constante diélectrique (ε) et moment dipolaire (µ)
=> Plus sont élevées, plus solvant est polaire
Intervient dans la dissolution des réactants : composé polaire se dissout mal dans solvant apolaire (cyclohexane) et mieux dans solvant polaire (EtOH)
Sur quoi influe la polarité d’un solvant ?
Polarité influence la formation des ions et leur solvatation => stabilisation
Qu’est ce que la solvatation d’un solvant ?
- Liée à la polarité
- Solvants possédant des doublets libres se comportent comme des bases de Lewis et peuvent solvater des combinaisons ou des ions métalliques
Rôle du point d’ébullition ?
Conditionne la limite d’utilisation
Quels sont les groupes solvants ?
3 groupes de solvants :
* Solvants protiques polaires
* Solvants aprotiques apolaires
* Solvants aprotiques polaires
Caractéristiques des solvants aprotiques polaires ?
- µ et ε élevés = bons solvants
- Passage cutané !
- Exaltent nucléophilie des SN2 et E2
- Acétone, DMF, ACN, DMSO, AcOEt, CH2Cl2
Caractéristiques des solvants aprotiques apolaires ?
- Très lipophiles
- µ et ε faibles voir nulles
- alcanes : pentane, cyclohexane, hexane
- Toluène, Et2O
- Solvants halogénés : CHCl3, CCl4, (non inflammables, toxiques), CDCl3 (pour les IRMN et RMN)
Caractéristiques des solvants protiques polaires ?
- Donnent des liaisons H
- Augmentent polarisabilité
- Favorisent SN1, E1
- Très hydrophiles
- H2O, MeOH, EtOH, PhOH, AcOH, eau avec H2SO4 ou NaOH ou NH4OH
Acide de Brønsted-Lowry ?
Espèce qui a tendance à perdre un proton
Base de Brønsted-Lowry ?
Espèce qui a tendance à accepter un proton
Acide fort ?
Transport complet du proton
Acide faible ?
Transfert partiel du proton
Relation entre la force et la base d’un acide et de sa base ?
- Plus acide est fort, plus sa base conjuguée est faible (AH/A-)
- Plus base est forte, plus son acide conjugué est faible (A-/AH)
=> Utilisation du Ka
formule pour calculer le Ka ?
Ka = ([H3O+]*[A+])/[AH]
pka acide chloridrique ?
-7
pKa acide sulfurique ?
-3
pKa H3O+ ?
-1,7
pKa acide nitrique ?
-1,3
pKa acide phosphorique ?
2,1
pKa acide carboxylique ?
4/5
pKa pyridine ?
5,2
pKa phénol ?
8
pKa carbonate ?
10,3
pKa amine ?
10/11
pKa méthanol ?
15,2
pKa cétone ?
19/20
pKa alcyne ?
25
pKa diisopropylamine ?
36
pKa n Butillium ?
48/50
Qu’est-ce qu’un composé amphotère ?
A la fois acide et basique
Acide de Lewis ?
Acceptent des électrons => présente une lacune électronique
Souvent halogénures de métaux : BF3, AlCl3, ZnCl2, SbF5, TiCl4
Rôle des Acides de Lewis ?
Catalyseur dans réactions => génération espèces actives
Qu’est-ce qu’une réaction chimique ?
Transformation chimique = rupture de liaisons dans les composés de départ et formation de
nouvelles liaisons dans les produits d’arrivée
Quel sont les types de ruptures qui existent aux sein des réaction chimique ?
- Homolytique
- Hétérolytique
Rupture homolytique ?
Espèces radicalaires, chaque partenaire récupère un électron
Rupture hétérolytique ?
Formation d’espèces chargées (électronégativité)
=> l’espèce la plus électronégative reçoit tt la charge
comment se fait les formation de liaisons ?
- Rencontre espèce riche en électrons (Nucléophile, Nu-) avec espèce pauvre en électrons (Electrophile, E+)
- Rencontre de radicaux
Qu’est-ce qu’une espèce radicalaire ?
- 1 électron célibataire
- Clivage nécessite des –promoteurs : exemple AIBN
Comment se fait une liaison ionique ?
Rencontre Nu- avec E+
Réaction => interaction entre les OM pleines du Nu- avec OM vide E+
Interaction HOMO Nu- et LUMO E+, favorisée lorsque OM sont similaires (énergie)
Qu’est-ce qu’un carbocation ?
Composés carbonés (C+) à caractère électrophile : qui aime les anions
Qu’est-ce qu’un carbanion ?
Composés carbonés (C-) à caractère nucléophile : qui aime les cations
Elément électrophile ?
Composés neutres ou chargés positivement ou neutres et présentant un défaut électronique
(d+) dû à une polarisation d’une liaison
Exemple d’éléments électrophiles ?
imine, aldhéyde cétone
Eléments nucléophiles définition ?
Composés chargés négativement ou présentant un excédant de charge par la présence d’un
doublet électronique libre
Exemple de composés nucléophiles ?
alcoolates, amines, double liaison
Dans quel sens se déroule une réaction entre un électrophile et un nucléophile ?
le nucléophile attaque l’électrophile
