Substitutions nucléophiles et éliminations : 25 questions de concours corrigées
10 épreuves X-ENS et E3A, sessions 2020 à 2026, filière PC.
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Nucléophilie et électrophilie, groupes partants, substitutions nucléophiles SN1 et SN2 (stéréochimie, cinétique), éliminations E1 et E2 (régiosélectivité de Zaitsev, stéréospécificité anti), compétition substitution-élimination, activation des alcools.
Au programme : en sup (1re année) pour PC, PSI et BCPST.
Les questions, avec indice et corrigé
25 questions, incontournables d'abord, puis de la plus accessible à la plus difficile.
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q46
Donner le mécanisme réactionnel associé à la transformation E → F. Justifier le choix du type de mécanisme retenu.
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q30
Montrer que la réaction entre 1' et 2 peut conduire aux deux adduits α et γ. Indiquer le nom de la réaction mise en jeu ainsi que son mécanisme pour chacun des deux adduits.
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q29
Quel type de réaction a lieu lors de la formation de 9 ? Donner le mécanisme de formation de 9 et l'ordre global de la réaction. Justifier le choix du mécanisme. Donner l'allure du profil…
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q29
Proposer un mécanisme réactionnel pour la transformation 11 12. Justifier le choix des chimistes d'utiliser MsCl.
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q28
Proposer un mécanisme permettant de justifier la formation de la molécule A en utilisant le protocole a.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q54
Donner le mécanisme pour la transformation de 2 en 3.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q55
Quel produit 3' aurait-on obtenu si on avait mis le précurseur 1 dans les conditions de réaction C₂H₅MgBr, THF, 0 ? Justifier en invoquant des considérations thermodynamiques. Conclure sur l'intérêt…
- protection de fonction
- acidité de l'alcool
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q30
Justifier le choix du solvant de la synthèse. Quel est le rôle de l'acide sulfurique ?
- solvant aprotique
- organomagnésien
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q53
Écrire l'équation bilan associée à la réaction de couplage de Wurtz. Quelle précaution opératoire pourrait permettre de limiter cette réaction ?
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q35
Représenter le mécanisme de formation du composé F à partir du composé E.
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q49
Expliquer la régiosélectivité observée lors de la protection successive des fonctions alcools au cours de la transformation J → K.
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q28
Donner les noms en nomenclature officielle du substrat 1 de départ ainsi que des deux adduits α et γ.
- nomenclature officielle
- dérivé halogéné
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q22
Proposer un mécanisme pour la transformation de 13 en 14. Quel est le rôle de la pyridine ?
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q16
Donner la représentation topologique des composés 7 et 8.
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q30
Lorsque la réaction précédente s'effectue sur un atome de carbone asymétrique, expliquer comment est régie la stéréosélectivité de la réaction.
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q28
Identifier, sans le représenter, le mécanisme réactionnel majoritaire lors de la réaction de 10a avec MOMCl. Argumenter.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q58
Calculer le degré d'oxydation (nombre d'oxydation) des carbones C² et C³ avant et après transformation de 4 en 5. En déduire la nature de cette réaction.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q30
Au vu des propriétés des molécules impliquées dans la première étape (A + B → C), justifier le très faible rendement de cette étape.
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q23
Donner la structure de la molécule 14' issue de la réaction de 14 avec le chlorure de méthanesulfonyle (MsCl). Au vu de la structure de 15, quel est le rôle de cette étape ? Quel autre produit 15'…
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q11
Expliquer pourquoi le passage par le régioisomère 2 est le plus favorable dans le mécanisme proposé par rapport aux autres régioisomères possibles.
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q19
Proposer une séquence de deux étapes permettant le passage du composé 8 à 10.
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q23
Sachant que l'attaque nucléophile conduit directement à 3 sans intermédiaire réactionnel, proposer un mécanisme de formation de 3. À quel mécanisme connu l'étape d'attaque nucléophile…
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q30
Représenter le mécanisme réactionnel pour la transformation 13 (+)-julifloridine.
- substitution nucléophile intramoléculaire
- déprotection
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q42
Donner les représentations des molécules 13 et 14.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q35
Donner, en explicitant les raisonnements, les structures de 10 et 11.
- organomagnésien
- synthèse organique
Pièges classiques
- Ne pas confondre l'inversion géométrique de configuration (inversion de Walden), systématique lors d'une \mathrm{S_N2}, avec l'inversion du descripteur stéréochimique (R/S) : le passage de (R) à (S) n'est pas automatique si le nucléophile et le groupe partant n'occupent pas le même ordre de priorité selon les règles CIP.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2022, Q30
- Dans une synthèse de Williamson entre un alcool encombré et un halogénométhyle, l'alcoolate joue le rôle de nucléophile et non d'électrophile ; l'électrophile méthylique ne possédant aucun hydrogène en \beta, la réaction d'élimination \mathrm{E2} concurrente est impossible.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q46
- Lors d'une substitution nucléophile concertée de type \mathrm{S_N2}, veiller à ne jamais faire intervenir d'intermédiaire carbocationique.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2022, Q23
- Dans la substitution sur des substrats allyliques, ne pas confondre l'attaque en \alpha (sur le carbone initialement lié au groupe partant) et l'attaque en \gamma (à l'autre extrémité du système allylique délocalisé).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q28
À retenir
- Le groupe hydroxyle -\mathrm{OH} étant un très mauvais groupe partant, son activation sous forme de sulfonate (mésylate -\mathrm{OMs}, tosylate -\mathrm{OTs}, triflate -\mathrm{OTf}) est indispensable ; ces bases très faibles constituent d'excellents nucléofuges grâce à la stabilisation de leur charge négative par délocalisation mésomère.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q23ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q29
- La transformation d'un alcool en sulfonate (avec \mathrm{TsCl} ou \mathrm{MsCl}) procède par attaque sur l'atome de soufre sans rupture de la liaison \mathrm{C-O}, conservant la configuration du stéréocentre carboné ; l'inversion de configuration n'a lieu que lors de la \mathrm{S_N2} ultérieure.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2021, Q42ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q29
- La synthèse d'éther-oxyde de Williamson associe la déprotonation quantitative et irréversible d'un alcool par une base hydrure (dégagement de \mathrm{H_2}) à une substitution nucléophile \mathrm{S_N2} sur un dérivé halogéné peu encombré.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q46
- La règle de Zaïtsev stipule que l'élimination privilégie l'alcène le plus substitué, thermodynamiquement plus stable en raison de l'hyperconjugaison et des effets donneurs des substituants alkyles.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q23
- Sur un dérivé halogéné primaire, la substitution procède de manière quasi-exclusive par un mécanisme \mathrm{S_N2} concerté (un seul état de transition, aucun intermédiaire), la formation d'un carbocation primaire étant thermodynamiquement défavorable.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2022, Q29
- Les amines tertiaires encombrées (DIPEA ou base de Hünig, pyridine) agissent comme des bases non nucléophiles, utilisées pour piéger les hydracides formés sans interférer avec les étapes de substitution.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q28
- Les \alpha-haloéthers (\mathrm{R-O-CH_2-X}) réagissent extrêmement vite selon un mécanisme \mathrm{S_N1} grâce à la stabilisation mésomère exceptionnelle de l'intermédiaire oxocarbénium, dont toutes les formes respectent la règle de l'octet.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q28
- L'ouverture d'un époxyde par un carbanion suit un mécanisme \mathrm{S_N2} régiosélectif sur le carbone le moins encombré, permettant l'allongement de deux carbones avec formation d'un alcool.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2020, Q54
Les questions sont classées par chapitre à partir des corrigés détaillés de WikiPrépa ; une question peut relever de deux chapitres. La difficulté, de 1 (application directe) à 4 (difficile), est une estimation. Comment les corrigés sont rédigés et relus
Voir aussi
Chimie organique : autres sous-chapitres
Autres chapitres : chimie
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