\documentclass{article}
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\newcommand{\important}[1]{\begin{center}\fbox{
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#1
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\begin{center}
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\item[] \noindent #2
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\end{minipage}
\end{center}\vspace{0.1cm}
}


\begin{document}
 
\begin{center}
\begin{tabular*}{\textwidth}{@{}l@{\extracolsep{\fill}}r@{}}
Leçon de chimie &   Gey Lucas, Rossetti Sylvio \\
\end{tabular*}
\vspace{0.5cm}

\HRule \\
\LARGE \textsc{Stratégie de synthèse}\\[-0,3cm]
\HRule \\
\end{center} 

\section*{Niveau} 

\section*{Commentaires du jury}
\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/programme.PNG}
    \caption{Terminal générale}
    \label{pro}
\end{figure}
\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/programme2.PNG}
    \caption{Terminal générale suite}
    \label{pro2}
\end{figure}

\section*{Bibliographie}
\begin{itemize}
    \item 
\end{itemize}

\section*{pré-requis}


\section*{Expériences}
\begin{itemize}
    \item 
\end{itemize}

\tableofcontents

\section*{Introduction}

Nous allons essayer de comprendre comment on choisit le processus de synthèse lorsque que l'on veux synthétiser une molécule.
Nous voulons répondres aux questions suivantes :
Quels sont les objectifs ? Quelles sont les moyen que nous avons ? Quelles sont les contrainte ?


\section{Établir une stratégie des synthèse sur un exemple}
\section{Présentation d'une synthèse}
On commence par s'intérersser à l'ester de poire ou de banane (Mesplède page 124  celui sans dean-stark ou JFLM 2 "la chimie expérimentale 2: chimie orga" Avec Dean stark)\\

Les esters volatils sont souvent utilisés comme additifs alimentaires pour leur odeur fruitée. On veut préparer un ester dont la saveur et l’odeur sont ceux de la poire. Cet ester est l’éthanoate de 3-méthylbutyle.


\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/poire.PNG}
    \caption{Réaction de l'estérification de l'éthanoate de 3-methylbutyle}
    \label{poire}
\end{figure}
Nous allons faire cette synthèse en discutant les différents critère.

Quelles sont les choix fait ?

\begin{itemize}
    \item Réactifs et solvant  : Nous utilisons uniquement les réactifs, aucun solvant autre n'est utilisé. Pictogrammes... On remarque qu'aucun réactif ou produit n'est cancérigène ! Mais qu'un des réactifs et toxique nous allons donc travailler sous hotte. Dans la stratégie de synthèse la nocivité est un point à prendre ne compte.
    \item Condition de réaction : On fait un montage à reflux pendant 45 min (1h). Ceci permet d'accélérer la réaction. (Il ne faut pas trop chauffer pour ne pas vaporiser les produits voire les détériore). On utilise le montage à reflux pour éviter les pertes de matières.
    \item Catalyse : On utilise un catalyseur acide : l'acide sulfurique. Il active la réactivité de l'acide carboxylique.
\end{itemize}

\begin{tcolorbox}
Estérification avec reflux : Mesplède page 124  celui sans dean-stark ou JFLM 2 "la chimie expérimentale 2: chimie orga" Avec Dean stark\\
Faire l'estérification. Faire le calcul de rendement.
Possibilité de fair un dosage ? Sinon c'est tout en pesant...
\end{tcolorbox}


Quelle sont nos résultats ?
\begin{itemize}
    \item Rendement : Max 63$\%$
    \item Rapidité : 1h de réaction
    \item Énergie consommé : 200W pendant 1h soit 720kJ
    \item Économie d'atome  : Il n'y a pas de solvant. (Diethyléther pour le traitement)
    \item Produits secondaire : Eau pas de problèmes
    \item Relativement peut dangereux
\end{itemize}

Pour la chimie verte c'est bien : pas de déchets, pas de solvants, condition douces.


\subsubsection{L'isolement du produit}


\begin{tcolorbox}
Séparation :
On peut faire la sépariation en live et mesurer le rendement (le Hachette de lycée propse un protocole aussi)
\end{tcolorbox}

Ici on soulever des points importants des synthèses. Il y a beaucoup de paramètre et établir une stratégie de synthèse c'est faire des compromis pour optimiser au mieux tout ces paramètres. En terme de chimie verte et d'économie de produit, c'est un peu moins bien puisqu'on utilise des solvants torga (l'éther).




\subsection{Amélioration de la synthèse}
Nous allons essayer d'améliorer la cinétique et le rendement de la réaction

Une possibilité est le Dean-Stark (pas vraiment au programme en général... donc je sais pas... On peut parler du principe avec un schéma sans tout détailler pour parler de compromis). Le principe du Dean-Stark et que l'on élimine l'eau du milieux réactionnel. En effet l'eau est un produit. En l'enlevant on déplace l'équilibre chimique dans le sens de formation des produits (c'est ce que l'on veux). Ceci permet d'obtenir des rendement allant jusqu'à $74\%$. Pour le faire par contre on utilise du cyclohexane. Cela impose donc d'utiliser un solvant qui est sommes toute inflammable, toxique cancérigène et mauvais pour l'environnement. Ici, il faut faire un compromis si l'on veux utiliser cette méthode... On ne gagne pas sur tous les tableaux.


Une autre possibilité, moins conventionnelle et d'utiliser une méthode non conventionnelle de chauffage en chimie : le micro-onde.

En effet on exploite la polarité de l'eau. Comme l'eau et l'acide éthanoïque possèdent un moment dipolaire non nul. Il est alors possible de chauffer le milieu réactionnel par micro-ondes. Les micro-ondes produites sont un champ électromagnétique, selon lequel s’orientent les dipôles de molécules polaires. La fréquence du micro-ondes est réglée à 2.45 GHz, qui est la fréquence de vibration des molécules d’eau. Les frictions intermoléculaires qui résultent de l’agitation des molécules d’eau sont à l’origine du chauffage. 

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/tableau_reactifs.PNG}
    \caption{Tableaux des propriétées des réactifs et produits}
    \label{yttr}
\end{figure}

Comme la température d'ébullition de l'eau, on peut la faire s'évaporer en la chauffant. "En fait, pour s’assurer que les autres réactifs ou produits ne s’évaporent pas, il faudrait pouvoir maintenir la température à une valeur inférieure ou égale à 100$^\circ$C, ce qui n’est pas possible avec les fours domestiques. On suppose seulement que le temps de réaction est trop court (inférieur à 5 min) pour atteindre une température trop élevée et provoquer la perte de quantités non négligeables de produits ou de réactifs.L’explication profonde du phénomène sort du cadre de cette leçon, mais la conséquence de l’évacuation de l’eau est que la limite de rendement à l’équilibre peut être dépassée. Le rendement maximal n’est plus limité à 63$\%$.\\

\begin{tcolorbox}
Refaire mais au micro-onde et comparer le rendement : Daumarie (florilège) page 13
\end{tcolorbox}

Quelle sont nos résultats ?
\begin{itemize}
    \item Rendement : Max > 63$\%$
    \item Rapidité : 4 min de réaction
    \item Énergie consommé : 500W pendant 4min soit 120kJ (5 fois moins qu'au reflux) 
    \item Économie d'atome  : Il n'y a pas de solvant. (Diethyléther pour le traitement)
    \item Produits secondaire : Eau pas de problèmes
    \item Relativement peut dangereux
\end{itemize}


\textbf{Transition : }\\
Dans cette première partie, nous avons souligné les principaux facteurs a prendre en compte pour réaliser une synthèse et illustrer un paramètre sur lequel jouer pour le modifier. Nous allons maintenant nous intéresser à ce qui rend plus compliquer les synthèses : la présence de plusieurs fonctions sur une même molécule.

\section{Sélectivité}

\subsection{Notion de séléctivité}

\textbf{Molécules polyfonctionnelle}: Une molécule polyfonctionnelle est une molécule qui possèdes plusieurs groupes caractéristique de nature différente.
On peut prendre l'exemple du para-amminophénol (ou 4-amminophénol) qui possède un groupement amine et un groupement phénol.

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.07\textwidth]{images/P-Aminophenol.png}
    \caption{Para-amminophénol}
    \label{yttr}
\end{figure}
Il est important car il est utiliser dans la synthèse du paracétamol, qui ma fois peut être utile en préparant des leçons de chimie.

\textbf{Réaction chimio-séléctive} : Un réactif est chimio-séléctif si il réagit préférentiellement avec un seul groupement d'une molécule polyfonctionnelle.

Par exemple la synthèse du paracétamol. 
\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.5\textwidth]{images/paracetamol.PNG}
    \caption{Synthèse du paracétamol}
    \label{erg}
\end{figure}

Comment s'assurer que la réaction est sélective : avec un spectre infrarouge, on détecte la liaison \chemform{C=O}. Sur un ester, elle résonne vers \SI{1730}{cm^{-1}} alors que sur une amide, c'est plutôt vers \SI{1650}{cm^{-1}}.


\subsection{Protection de fonction}
Quand les réaction que l'on désire réaliser ne sont pas chimio-séléctif, on est obligé de passer par des intermédiaires.
Pour illustrer la notion de protection, on va s'appuyer sur la synthèse peptidique


\subsubsection{Peptide}

\textbf{Acide alpha aminé :} Un acide $\alpha$-aminé est un acide carboxylique, possédant également une fonction amine en $\alpha$ de la fonction carboxyle\\

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.3\textwidth]{images/Alpha-amino.png}
    \caption{Acide alpha aminé. En fonction de la chaîne qui remplace le R on a les 22 acides aminé du vivant}
    \label{erg}
\end{figure}

Dans la nature, les acides $\alpha$-aminés s’assemblent pour former des protéines, comportant chacune des centaines voire des milliers d’acides $\alpha$-aminés.

\textbf{Peptide :} C'est un petit assemblage d'acide aminé (c'est une mini protéine).


\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/peptide.PNG}
    \caption{Exemple de peptides : la liaison entre deux acide aminé est appelé liaison peptidique}
    \label{ergr}
\end{figure}


On veut synthétiser une chaîne peptidique avec un enchaînement Ala-Gly. Nous voulons donc que le groupement $COOH$ de l'alanine réagissent avec le groupement amine de la glycine. Mais il peut y avoir plusieurs produits à cause des groupements $COOH$ et $NH2$ libres des autres extrémités. En tout, il peut y avoir 4 produits :Ala-Ala, Ala-Gly, Gly-Ala, Gly-Gly. Pour cette raison nous devons développer une stratégie : la protection, qui consiste à remplacer provisoirement un groupement qu’on souhaite préserver par un autre groupement.

\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.6\textwidth]{images/probleme_peptidique.PNG}
    \caption{Probleme de la liaison peptidique (c'est dans le manuel hachette terminal ancien programme mais là vous avez le droit à une capture d'écran de capture d'écran:)}
    \label{ergfr}
\end{figure}

\subsubsection{Protection}
L'idée consiste à remplacer provisoirement un groupement qu’on souhaite préserver par un autre groupement. Cependant il faut bien choisir la protection pour qu'elle puisse être à la fois facilement mise et facilement enlevé (et qu'elle soit efficace). Il faut qu'il soit séléctif aussi.


\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/protec.PNG}
    \caption{Protection}
    \label{ergefr}
\end{figure}

\begin{itemize}
    \item Protection : 
    \begin{itemize}
        \item Protection du groupe amine : On protège l’amine par le chlorure de benzyloxycarbonyle pour former une amide.
        \item Protection du groupe carboxyle de la fonction Ala : On protège le groupe carboxyle de la fonction Ala par transestérification, pour former un ester, par exemple avec du phénylméthanol (ou tert-butylester.)
    \end{itemize}
    \item Réaction d'intérêt
    \item Déprotection : 
    \begin{itemize}
        \item Pour la glycine : On peut reformer l’acide carboxylique à partir de l’ester par hydrolyse.Ici, on fait une hydrolyse acide.
        \item Pour l’analine : On déprotège par clivage par hydrogénolyse sur Pd ou avec un acide fort HBr+AcOH.
    \end{itemize}
\end{itemize}
(source protection déprotection : Pascal)



On peut faire la réaction principale sélective, ayant au préalable activé le site voulu. Finalement il faut déprotéger les fonctions.Déprotection pour la glycinebClayden 


\section*{Conclusion}
Nous avons illustré les principaux objectifs que nous nous fixons pour optimiser une synthèse (Tableau). Nous avons vue quelles était nos outils pour optimiser la synthèse. Il est important de constater que le rendement n'est pas l'unique facteur a prendre en compte. Aujourd'hui des facteur tel que l'économie d'atome pour la chimie verte peuvent représenter un poids important dans le choix d'une synthèse.

%\subsubsection{Les objectifs}
%Dans une synthèse, le but est d'obtenir un produit. Pour savoir si notre synthèse est optimal on doit réfléchir à :

%\begin{itemize}
%    \item Rendement
%    \item Rapidité
%\end{itemize}
%Mais pas uniquement :
%\begin{itemize}
%    \item Économie d'atome
%    \item Coût
%    \item Valorisation des produits secondaires
%    \item Dangerosité
%\end{itemize}

%\subsubsection{Ce que l'on peut modifier}
%\begin{itemize}
%    \item Choix des réactifs
%    \item choix du solvant
%    \item Durée et condition de réaction (Température, pression...)
%    \item Catalyseur
%\end{itemize}

\end{document}
