Mécanismes réactionnels, substitution, addition, élimination — programme de Terminale Spé
Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Mécanismes et rôles des réactifs
Corrigé :
1. Un nucléophile est une espèce qui donne un doublet électronique à un accepteur. Un électrophile est une espèce lacunaire en électrons qui accepte un doublet.
2. $\text{HO}^-$ : nucléophile (doublet sur O) ; $\text{H}^+$ : électrophile (lacunaire) ; $\text{NH}_3$ : nucléophile (doublet sur N) ; $\text{Br}_2$ : électrophile (polarisé par la liaison π).
3. Dans la SN2, le nucléophile attaque le carbone par derrière (180° du groupe partant) pendant que le groupe partant part : la formation et la rupture de liaison sont concertées. Loi de vitesse : $v = k[\text{R–X}][\text{Nu}]$ (ordre 2 global).
Exercice 2 — Addition électrophile et règle de Markovnikov
Corrigé :
1. $\text{CH}_2\text{=CH–CH}_2\text{CH}_3 + \text{HBr} \rightarrow$ produit d'addition.
2. Selon Markovnikov, H se fixe sur C1 (le moins substitué) et Br sur C2 (le plus substitué). L'intermédiaire est le carbocation secondaire $\text{CH}_3\text{–CH}^+\text{–CH}_2\text{CH}_3$ (plus stable que le carbocation primaire). Produit majoritaire : 2-bromobutane ($\text{CH}_3\text{–CHBr–CH}_2\text{CH}_3$).
3. $\text{CH}_2\text{=CH}_2 + \text{Br}_2 \rightarrow \text{BrCH}_2\text{–CH}_2\text{Br}$ : 1,2-dibromoéthane.
4. La liaison π d'un alcène est riche en électrons : elle peut donner son doublet à un électrophile. Elle ne peut pas attaquer un nucléophile (qui possède aussi un doublet) car deux régions riches en électrons se repoussent.
Exercice 3 — Élimination et déshydratation
Corrigé :
1. $\text{CH}_3\text{–CHOH–CH}_2\text{CH}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4,\,170°\text{C}} \text{alcène} + \text{H}_2\text{O}$
2. Les deux alcènes possibles sont le but-1-ène ($\text{CH}_2\text{=CH–CH}_2\text{CH}_3$, monosubstitué) et le but-2-ène ($\text{CH}_3\text{–CH=CH–CH}_3$, disubstitué). Le majoritaire est le but-2-ène selon la règle de Zaïtsev (alcène le plus substitué = le plus stable).
3. L'élimination est favorisée par : base forte encombrée (ex. KOBut), température élevée, solvant aprotique ou faiblement polaire.
Exercice 4 — Oxydation des alcools et identification
Corrigé :
1. Alcool primaire → aldéhyde (oxydation ménagée) → acide carboxylique (oxydation totale).
2. X réagit avec Tollens → c'est un aldéhyde. Formule : $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}$ avec un groupe –CHO, soit le butanal : $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{CHO}$.
3. La pentan-3-one est une cétone (groupe C=O entre deux carbones). Elle ne possède pas d'hydrogène sur le carbone du carbonyle, donc le réactif de Tollens (oxydant doux) ne peut pas l'oxyder.
Exercice 5 — Synthèse multi-étapes et rétrosynthèse
Corrigé :
1. Étape 1 : déshydratation du propan-1-ol en propène ($\text{H}_2\text{SO}_4$ concentré, 170 °C) : $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_2\text{OH} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH=CH}_2 + \text{H}_2\text{O}$. Étape 2 : addition de HBr sur le propène selon Markovnikov : $\text{CH}_3\text{CH=CH}_2 + \text{HBr} \rightarrow \text{CH}_3\text{CHBrCH}_3$ (2-bromopropane).
2. La flèche rétrosynthétique $\Rightarrow$ signifie que le composé à gauche peut être synthétisé à partir du composé à droite (précurseur). Ici : acide propanoïque $\Rightarrow$ propanal (oxydation totale en sens réel) $\Rightarrow$ propan-1-ol (oxydation ménagée en sens réel).
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