Les réactions organiques sont au cœur de la synthèse des médicaments. Comprendre leurs mécanismes permet d’optimiser la production des principes actifs.

🔑 Réaction de substitution

La substitution remplace un atome ou groupe par un autre. En série aromatique, c’est fondamental pour modifier les propriétés des molécules.

Exemple : Nitration du benzène

\[\ce{C6H6 + HNO3 ->[H2SO4] C6H5NO2 + H2O}\]

Cette réaction introduit un groupe nitro, première étape vers les anilines utilisées dans nombreux médicaments.

➕ Réaction d’addition

L’addition ajoute des atomes sur une liaison multiple. Très importante pour fonctionnaliser les alcènes et alcynes.

Addition d’eau sur un alcène (hydratation) :

\[\ce{CH2=CH2 + H2O ->[H+] CH3-CH2OH}\]

Mécanisme électrophile :

1. Attaque de H⁺ sur la double liaison
2. Formation d’un carbocation
3. Attaque de H₂O
4. Déprotonation

🔥 Réaction d’élimination

L’élimination crée une liaison multiple en éliminant des atomes adjacents. Essentielle pour générer des alcènes.

Déshydratation des alcools :

\[\ce{CH3-CH2-OH ->[H2SO4, 180^\circ C] CH2=CH2 + H2O}\]

Cette réaction suit généralement la règle de Zaïtsev : formation préférentielle de l’alcène le plus substitué.

🔄 Réaction d’estérification

L’estérification est cruciale pour synthétiser les esters, nombreux en pharmacie (aspirine, parfums).

Réaction entre un acide carboxylique et un alcool :

\[\ce{R-COOH + R’-OH R-COO-R’ + H2O}\]

Exemple : Synthèse de l’aspirine (acétylsalicylate)

\[\ce{C6H4(OH)COOH + (CH3CO)2O -> C6H4(OCOCH3)COOH + CH3COOH}\]

🎯 Mécanisme de l’estérification de Fischer

Le mécanisme se déroule en plusieurs étapes :

1. Protonation du carbonyle
2. Attaque nucléophile de l’alcool
3. Transfert de proton
4. Élimination d’eau
5. Déprotonation

Représentation énergétique :

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xlabel={Coordinate de réaction},
ylabel={Énergie (kJ/mol)},
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(0,0) (1,50) (2,30) (3,70) (4,20) (5,0)
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⚡ Réaction d’oxydo-réduction

Les réactions redox modifient le degré d’oxydation des atomes de carbone. Essentielles pour les transformations fonctionnelles.

Oxydation des alcools :

• Alcool primaire → Aldéhyde → Acide carboxylique
• Alcool secondaire → Cétone
• Alcool tertiaire → Résistant à l’oxydation douce

\[\ce{CH3-CH2-OH ->[K2Cr2O7/H+] CH3-CHO ->[K2Cr2O7/H+] CH3-COOH}\]

🔬 Réaction acide-base en milieu organique

Les propriétés acide-base influencent la solubilité et la biodisponibilité des médicaments.

Constante d’acidité :

\[K_a = \frac{[A^-][H_3O^+]}{[HA]}\]

pK_a = -log K_a

Exemple : Acide acétique (vinaigre) pK_a = 4,76

💊 Application : Synthèse d’un médicament simple

Synthèse du paracétamol à partir du phénol :

1. Nitration du phénol
2. Réduction du groupe nitro en amine
3. Acétylation de l’amine

Étape d’acétylation :

\[\ce{HOC6H4NH2 + (CH3CO)2O -> HOC6H4NHCOCH3 + CH3COOH}\]

💡 Récapitulatif des réactions

• 🔑 Substitution : Remplacement d’atomes
• ➕ Addition : Sur liaisons multiples
• 🔥 Élimination : Formation de doubles liaisons
• 🔄 Estérification : Synthèse d’esters
• ⚡ Oxydo-réduction : Changement d’état d’oxydation

Astuce mnémotechnique : « S-A-E-E-O » pour se souvenir des cinq types de réactions fondamentales !

Ces réactions sont la base de la synthèse de la majorité des médicaments modernes. Leur maîtrise est essentielle pour tout chimiste pharmaceutique.