Catalogue de réactions organiques sans mécanismes

Catalogue de transformations organiques : réactifs, produits et conditions

Ce catalogue permet de relier une fonction de départ à une fonction d’arrivée. Pour chaque transformation, repérez ce qui change, ce qui reste conservé et les conditions qui rendent le bilan pertinent. Les mécanismes réactionnels ne sont pas développés ici. Cette sélection est une base de travail : elle ne remplace pas le programme officiel de la session ni les indications d’un énoncé.

Un bilan réactionnel indique les espèces consommées et formées. Les réactifs et conditions placés à côté du bilan précisent la transformation recherchée. Les symboles [O] et [H] servent ici à écrire des bilans organiques simplifiés ; ce ne sont pas les formules de réactifs isolés.

R et R′ représentent des groupes organiques. Une transformation possible n’est pas nécessairement totale, sélective ou unique. Le substrat, le solvant et les conditions peuvent modifier le résultat.

Comment lire le tableau

Commencez par identifier la fonction : une liaison C=C, un alcool, un carbonyle, un ester ou un dérivé halogéné. Lisez ensuite la colonne des conditions avant de proposer un produit. Enfin, conservez les atomes du squelette qui ne sont pas concernés et vérifiez les coefficients ainsi que les charges.

Transformation	Réactifs et conditions usuelles	Produit ou bilan simplifié	Point à vérifier
1. Hydrogénation d’un alcène	H₂, catalyse métallique adaptée, par exemple Pd, Pt ou Ni.	Alcène + H₂ → alcane.	La double liaison C=C devient simple. D’autres fonctions peuvent réagir selon le catalyseur et les conditions.
2. Addition de HBr	HBr sur un alcène simple, dans les conditions ioniques usuelles, sans peroxydes.	Le propène donne majoritairement du 2-bromopropane.	Pour cet exemple, H se fixe sur le carbone portant déjà le plus d’hydrogènes. Cette orientation ne vaut pas pour toutes les conditions d’addition de HBr.
3. Hydratation d’un alcène	Eau et catalyse acide, conditions adaptées au substrat.	Alcène + H₂O ⇌ alcool ; propène → propan-2-ol.	Une orientation majoritaire, un mélange ou des réarrangements sont possibles selon la structure. La transformation peut être réversible.
4. Addition de dibrome	Br₂ dans un solvant adapté, en l’absence d’eau comme réactif.	Alcène + Br₂ → dibromoalcane vicinal : un Br sur chacun des anciens carbones de C=C.	En milieu aqueux, d’autres produits sont possibles. Si une stéréochimie est demandée, elle doit être traitée séparément.
5. Alcool primaire → aldéhyde	Oxydation contrôlée, par exemple par le réactif de Dess–Martin dans des conditions adaptées.	RCH₂OH + [O] → RCHO + H₂O.	Il faut des conditions permettant d’éviter l’oxydation ultérieure de l’aldéhyde.
6. Alcool primaire → acide carboxylique	Oxydant en quantité suffisante et conditions favorisant l’oxydation complète ; par exemple permanganate aqueux, puis traitement acide selon le milieu utilisé.	RCH₂OH + 2 [O] → RCOOH + H₂O.	En milieu basique, on obtient d’abord le carboxylate. Le bilan réel dépend de l’oxydant et du pH.
7. Alcool secondaire → cétone	Oxydant adapté, par exemple Dess–Martin.	RCH(OH)R′ + [O] → RC(=O)R′ + H₂O.	Un alcool tertiaire ne subit pas cette oxydation simple en conservant son squelette.
8. Aldéhyde → acide carboxylique	Oxydant approprié en milieu aqueux ; traitement final adapté au pH.	RCHO + [O] → RCOOH.	Ne pas attribuer automatiquement cette transformation aux cétones dans les mêmes conditions.
9. Aldéhyde → alcool primaire	NaBH₄ dans un milieu adapté, puis traitement final.	RCHO + 2 [H] → RCH₂OH.	La réduction conserve le nombre d’atomes de carbone du substrat.
10. Cétone → alcool secondaire	NaBH₄, puis traitement final.	RC(=O)R′ + 2 [H] → RCH(OH)R′.	Dans les conditions usuelles, NaBH₄ ne se choisit pas pour réduire un ester ou un acide carboxylique.
11. Estérification	Acide carboxylique + alcool ; catalyse acide et chauffage adaptés.	RCOOH + R′OH ⇌ RCOOR′ + H₂O.	Transformation limitée par un équilibre. Un excès ou le retrait d’un produit peut modifier l’état final.
12. Hydrolyse acide d’un ester	Eau, catalyse acide et chauffage adaptés.	RCOOR′ + H₂O ⇌ RCOOH + R′OH.	Il s’agit du bilan inverse de l’estérification, également réversible.
13. Saponification d’un ester	Ions HO⁻ en milieu aqueux ; chauffage si nécessaire.	RCOOR′ + HO⁻ → RCOO⁻ + R′OH.	Le produit est un carboxylate. Une acidification ultérieure donne RCOOH ; elle constitue une autre étape.
14. Dérivé halogéné → alcool	Exemple simple : halogénoalcane primaire peu encombré avec HO⁻ aqueux, dans des conditions favorisant la substitution.	RCH₂X + HO⁻ → RCH₂OH + X⁻.	Substitution et élimination peuvent être concurrentes. Le bilan n’est pas une règle valable pour tout halogénoalcane.
15. Dérivé halogéné → alcène	Base forte, souvent en milieu alcoolique et avec chauffage, lorsque l’élimination est favorisée.	Exemple : CH₃CH₂Br + HO⁻ → CH₂=CH₂ + H₂O + Br⁻.	Il faut un hydrogène sur un carbone voisin de celui portant X. Des mélanges d’alcènes sont possibles pour d’autres substrats.
16. Déshydratation d’un alcool	Catalyse acide et conditions favorisant l’élimination d’eau.	Exemple : CH₃CH₂OH → CH₂=CH₂ + H₂O.	Selon l’alcool et les conditions, d’autres transformations peuvent concurrencer la formation de l’alcène.
17. Chlorure d’acyle → amide	Amine primaire en quantité suffisante ; un équivalent supplémentaire peut fixer HCl.	RCOCl + 2 R′NH₂ → RCONHR′ + R′NH₃⁺ + Cl⁻.	Deux molécules d’amine apparaissent dans ce bilan : l’une apporte N à l’amide, l’autre forme le sel.
18. Hydrolyse acide d’une amide	Eau en milieu acide, chauffage adapté.	RCONH₂ + H₂O + H⁺ → RCOOH + NH₄⁺.	L’azote se retrouve sous forme ammonium dans ce bilan acide ; les conditions sont généralement plus exigeantes que pour un ester comparable.

Exemple accompagné : suivre une transformation

On souhaite transformer du propan-2-ol en propanone. La fonction de départ est un alcool secondaire et la fonction d’arrivée une cétone : on choisit une oxydation adaptée. Le bilan simplifié est CH₃CH(OH)CH₃ + [O] → CH₃COCH₃ + H₂O. Le squelette à trois carbones reste conservé. Une réduction donnerait le sens opposé.

Application 1 — Nommer les produits

Donnez le produit organique principal attendu : a) réduction de la propanone par NaBH₄ ; b) oxydation complète de l’éthanol en milieu approprié ; c) saponification du propanoate de méthyle.

Voir la correction

La cétone devient un alcool secondaire : le propan-2-ol.
L’alcool primaire donne l’acide éthanoïque après le traitement final approprié. Un arrêt à l’éthanal demanderait d’autres conditions.
CH₃CH₂COOCH₃ + HO⁻ → CH₃CH₂COO⁻ + CH₃OH. Les produits sont l’ion propanoate et le méthanol. La charge totale reste −1.

Application 2 — Construire une courte séquence

Proposez deux transformations successives pour obtenir le propanoate d’éthyle à partir du propan-1-ol, en disposant aussi d’éthanol. Indiquez le point qui empêche de supposer automatiquement un rendement total.

Voir la correction

On oxyde d’abord le propan-1-ol en acide propanoïque dans des conditions adaptées. On réalise ensuite l’estérification avec l’éthanol : CH₃CH₂COOH + CH₃CH₂OH ⇌ CH₃CH₂COOCH₂CH₃ + H₂O. Cette seconde transformation est limitée par un équilibre ; une quantité initiale d’acide ne devient donc pas nécessairement la même quantité d’ester. Il faut aussi tenir compte des pertes lors des étapes successives.

Pour poursuivre : bases de la chimie organique et effets électroniques.