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Substitutions nucléophiles et éliminations : 25 questions de concours corrigées

10 épreuves X-ENS et E3A, sessions 2020 à 2026, filière PC.

questions corrigées
25
questions corrigées
épreuves
10
épreuves
concours
2
concours
sessions
2020-2026
sessions

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.

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