Description : Après des considérations générales à propos des concepts fondamentaux nécessaires pour une bonne maîtrise de la réactivité et des mécanismes de la chimie organique, cet enseignement résume les principales réactions de chimie organique qui peuvent être utilisées comme des outils pour la synthèse complexe.

Pré-requis : Chimie organique avancée (niveau L3)

Notions abordées : Concepts acides et basiques. Électrophiles et nucléophiles. Logique des mécanismes de la chimie organique. Composés organiques contenant princalement du C et du O : Chimie d’alkenes et d’alkynes; chimie de carbonyl dérivés; chimie de composés aromatiques. Chimie organique de composés contenant du N.

Description : Ce module présente la réactivité chimique à la base de l’évolution de l’atome aux complexes, puis aux particules et aux systèmes colloïdaux et enfin au matériau.

Notions abordées : Une première partie de ce module présente et utilise les outils moléculaires de prévisions et d’interprétation de la réactivité chimique entre espèces et plus particulièrement pour les composés de coordination à base de métaux de transition d. La compétence visée est la capacité d’utiliser les diagrammes d’orbitales moléculaires pour prévoir des géométries d’intermédiaires réactionnels ou de schéma réactionnel dans la chimie organique ou les composés de coordination. Une deuxième partie de ce module présente la formation en solution de particules et de colloïdes. L’étude de ces système colloïdaux insolubles (étude de leur stabilités de suspensions, théorie DLVO, forces en présence…) et insolubles (tensio actifs, micelles, vésicules…) permet d’aborder la formulation et leurs innombrables applications industrielles et au quotidien. Il aborde les orbitales moléculaires, la réactivité chimique, la formation des complexes et leurs propriétés, la formation et la stabilité des systèmes colloïdaux et enfin la formulation.

Pré-requis : Des bases en atomistique, de notions de chimie minérale, cristallographie et composés de coordination

Bibliographie : Chemistry and Chemical reactivity, Kotz, Treichel and Townsend (1416 pages)

Description : Questionnement sur les principales caractéristiques de la spectroscopie vibrationnelle, de la luminescence et spectroscopie UV-visible.

Notions abordées : Règles de sélection pour expliquer les formes de spectres expérimentaux.

Spectroscopie vibrationnelle infrarouge : Loi de Hooke, principes et avantages de la transformation de Fourier ; Spectroscopie UV-visible : Principe de Franck-Condon, diagrammes de Jablonski-Perrin ; Luminescence : Fluorescence, phosphorescence, trempe.

Pré-requis : Bases en mécanique quantique : équation de Schrödinger, signification de la fonction d’onde, noms et forme des orbitales atomiques – Bases en mécanique classique des ressorts – Bases en spectroscopie infrarouge et UV-visible absorbante : forme d’un spectre infrarouge, forme d’un spectre UV-visible – Comment utiliser un diagramme moléculaire orbitale : forme des orbitales sigma et pi – Bases en cinétique chimique – Nommer les produits chimiques.

Bibliographie : Physical Chemistry, P. Atkins.

Description : Ce cours est en complément du précédent.

Notions abordées : Spectroscopie optique avancée : Raman, fluorescence polarisée, XPS – UPS. Utilisation des règles de sélection.

Pré-requis : cf. “Optical spectroscopy” + Groupe de symétrie des molécules et des orbitales.

Bibliography : Physical Chemistry, P. Atkins.

Description : Introduction générale sur les matériaux polymériques (classification, prix, applications). Définition du vocabulaire spécifiquement dédié à ces matériaux. Accent mis sur les aspects mécaniques des vastes stratégies de polymérisation. Présentation des techniques spécifiques structurales de caractérisation. Relation structure-propriété des matériaux polymériques (propriétés mécaniques, opacité, transitions thermiques).

Pré-requis : Chimie organique (réactivité des alcènes, molécules cycliques et molécules polyfonctionnelles). Aspect général de la Physico-chimie. Bases en mécanique des matériaux solides.

Bibliographie : Chimie et Physico-chimie des polymères, Michel Fontanille, Yves Gnanou

Précis des matières plastiques, J.-P. Trotignon, A. Dobraczinsky, M. Piperaud, J. Verdu.

Description : Introduction générale sur les matériaux organiques – inorganiques hybrides en insistant sur les principales stratégies pour l’élaboration de ces matériaux (principalement assemblée moléculaire grâce au procédé sol-gel). Vue d’ensemble sur la classe spécifique des matériaux organiques-inorganiques hybrides exhibant des structures poreuses (silice mésoporeuse ordonnée, matériaux mésoporeux ordonnés sans silice incluant des matériaux de structure organique et des structures de métal organique) : préparation, principales propriétés, applications synthétiques et biomédicales (catalyse, libération contrôlée dans l’administration de médicaments, agents d’imagerie et implants médicaux).

Pré-requis : Chimie organique avancée. Bases en matériaux minéraux et inorganiques. Aspects généraux de la chimie analytique.

Description : Aperçu des principaux outils de recherche documentaire (digital), spécifiquement dans le domaine de la chimie. Présentation et utilisation des outils de gestion de références bibliographiques et des outils informatiques pour conduire une analyse biliométrique en sciences (avec l’accent sur des indicateurs clés de bibliométrie). Renforcement de la connaissance relatant à l’importance du copyright et des conditions de réutilisation de documents (plagia, règles d’intégrité académique, etc.) Principal objectif : connaissance pratique des différents outils électroniques de recherche et de ressources bibliographiques accessibles actuellement afin d’accomplir une recherche littéraire compréhensive sur un sujet spécifique.

Bibliographie : Méthodologie documentaire, Bernard Pochet

Description : Introduction au sujet et généralités. Concepts fondamentaux et paramètres descriptifs. Cinétique des réactions d’électrode : limitation dans le transfert des charges ou des masses. Construction du diagramme de courant potentiel : étude de cas représentatifs.

Pré-requis : Oxydoréduction

Bibliographie : De l’Oxydoréduction à l’Electrochimie, Yann Verchier, Frédéric Lemaitre

Description : Les bases de la photochimie (définition, principes généraux, états excités, procédés photophysiques radiatifs tels que la fluorescence et la phosphorescence). Mise en pratique dans la chimie organique, spécifiquement pour la synthèse de molécules complexes (génération de radicaux libres synthétiquement utiles, réactions principales photochimiques, groupes photolabiles protecteurs). Mise en pratique à l’interface de chimie/biologie (étiquetage de photoaffinité, composants en cage, …). Chimie et photophysiques de fluorophores organiques faits pour l’imagerie biologique. 

Pré-requis : Chimie organique avancée, spectroscopie moléculaire et chimie de biomolécules

Bibliographie : Photophysique et photochimie – Des fondements aux applications, Jacques Delaire, Jonathan Piard, Rachel Méallet-Renault et Gilles Clavier

Handbook of Synthetic Photochemistry, Angelo Albini et Maurizio Fagnoni

Description : Les règles de Woodward-Hoffman ont transformé le regard des chimistes sur la chimie théorique. Dans la même optique, nous appliquerons des analyses orbitales moléculaires afin de comprendre et prédire les réactions organiques et organométalliques.

Notions : Interactions à trois orbitales, équations séculaires. Equations de Klopman-Salem et leurs liens avec la réactivité chimique et le principe HSAB de Pearson. Réactions péricycliques. Complexes organométalliques : structures géométriques et électroniques, élimination réductive.

Pré-requis : Équation de Schrödinger, signification de la fonction d’onde, noms et forme des orbitales atomiques : s, p et d. Interaction à deux orbitales : forme et énergies des orbitales moléculaires résultantes. Symétrie moléculaire (même mieux : théorie des groupes en chimie, mais ce n’est pas obligatoire). Connaissances de base en chimie organique et organométallique.

Bibliographie : Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions, I. Fleming.

Description : Ce module vise à faire le pont entre la modélisation moléculaire et la chimie organique enseignées dans l’UE1, ainsi quà familiariser les étudiants avec la synthèse totale et les stratégies de rétrosynthèse.

Pré-requis : Chimie organique avancée (niveau L3). Atomistique.

Notions :  Rappel de la théorie de Hückel. Equation de Klopman-Salem. Principe HSAB. Utilisation de la symétrie orbitale pour expliquer les réactions de substitution, d’élimination et d’addition ainsi qu’en tant que réarrangements. Stratégies de rétrosynthèse. 

Description : La chimie organométallique est un outil inégalé pour accéder aux structures offrants des possibilités inédites en synthèse organique ou des applications innovantes dans la science de matériaux. Cet enseignement contient une vue d’ensemble de la chimie organométallique, de la réactivité de base à la réactivité avancée de complexes organométalliques et l’utilisation de ce dernier en catalyse. 

Pré-requis : Chimie organique. Concepts acides-basiques. Atomistique. 

Notions : Structure des complexes organométalliques : ligands, formalisme, caractéristiques, approche orbitale. Réactions fondamentales. Familles principales de complexes organométalliques : complexes de carbonyles de métal, de phosphine métallique, d’alcènes métalliques, d’alkyle métallique, de carbène métallique, de carbyne métallique et d’hydrure métallique. Catalyse : bases et vocabulaire de la catalyse, hydrogénation, oxydation, formation de liens C-C et C=C, activation de liens C-C électrophiles.

Description : Quelques généralités (structures et principales propriétés) à propos des classes fondamentales de biomolécules : carbohydrates, nucléosides / nucléotides et acides aminées avec une brève insistance sur les biopolymères qui les contiennent (oligo- ou polysaccharides, oligonucléotides, ADN / ARN, peptides et protéines) seront abordées. La partie principale du cours portera sur la synthèse chimique de ces biomolécules et leurs principales réactivités dépendant du ou des groupes fonctionnels impliqués. Une emphase finale sur les stratégies chimiques usuelles pour la préparation de biopolymères à travers des méthodologies de synthèses en phase solide sera également faite.

Pré-requis : Chimie organique avancée et bases en biochimie.

Bibliographie : The Organic Chemistry of Biological Pathways, John E. McMurry et Tadhg P.