QCM : Catalyse et chimie organométallique — 18 questions

Explication

Le catalyseur accélère la réaction en diminuant son énergie d’activation, mais il agit sur la cinétique et non sur la thermodynamique. Une modification de l’équilibre ou de l’enthalpie ne constitue donc pas son rôle catalytique.

Explication

La chimiosélectivité choisit la fonction chimique qui réagit, la régiosélectivité détermine la position de réaction et l’énantiosélectivité favorise un énantiomère. Confondre position et configuration énantiomérique inverse les deux dernières notions.

Explication

En catalyse hétérogène, le catalyseur solide est dans une phase différente de celle des réactifs et des produits, souvent liquide ou gazeuse. La présence d’un catalyseur dissous caractérise plutôt la catalyse homogène.

Explication

La catalyse hétérogène représente environ 95 % des procédés industriels et domine notamment l’industrie chimique et pétrochimique. La difficulté de séparation d’un catalyseur dissous est au contraire une limite fréquente de la catalyse homogène.

Explication

La catalyse homogène est généralement plus sélective et plus active, ce qui la rend intéressante lorsque la maîtrise de la sélectivité est importante. En revanche, le catalyseur dissous se sépare plus difficilement du produit et peut subir une désactivation permanente plus fréquente.

Explication

La catalyse enzymatique comprend six classes : oxydoréduction, transfert de groupement, hydrolyse, rupture de liaison, isomérisation et couplage. Les autres listes mélangent des transformations générales qui ne correspondent pas à cette classification enzymatique.

Explication

Le TON se calcule par $TON = \frac{n(\text{réactif})}{n(\text{catalyseur})}$, soit $\frac{0{,}20}{0{,}0020}=100$. Le rendement du produit doit toutefois être pris en compte pour déterminer le TON réel.

Explication

La fréquence de rotation se calcule avec $TOF = \frac{TON}{t}$, donc $TOF=\frac{240}{2{,}0}=120\ \mathrm{h}^{-1}$. Le TON indique le nombre total de cycles, tandis que le TOF exprime la vitesse de ces cycles.

Explication

Un composé organométallique se reconnaît à la présence d’un métal lié à un ligand organique, notamment par une liaison métal-carbone. Un complexe constitué de ligands non organiques ne répond pas à cette définition.

Explication

La règle des 18 électrons additionne les électrons d du métal, ceux fournis par les ligands et la contribution de la charge pour atteindre 18. La stabilité ne dépend donc pas d’un décompte isolé des ligands ou du métal.

Explication

Un ligand $\eta^5$-cyclopentadiényle donne 5 électrons au métal. Les contributions de 3, 4 et 6 électrons correspondent respectivement à un allyle $\eta^3$, un butadiène $\eta^4$ et un benzène $\eta^6$.

Explication

Dans cette notation, chaque ligand L apporte 2 électrons, chaque ligand X en apporte 1 et la charge intervient avec le signe négatif. On obtient donc $NVE = \text{électrons de valence du métal} + 2l + x - q$.

Explication

L’état d’oxydation est obtenu en additionnant le nombre de ligands de type X et la charge du complexe, selon $OS = x + q$. Le nombre de ligands L n’intervient pas dans cette expression.

Explication

L’addition oxydante rompt une liaison $\sigma$ du substrat et augmente l’état d’oxydation du métal. La formation d’une liaison entre deux ligands avec réduction du métal décrit plutôt l’élimination réductrice.

Explication

L’élimination réductrice est l’inverse de l’addition oxydante et nécessite que les ligands X et Y soient voisins, donc en position cis. Une disposition trans ne fournit pas la géométrie requise pour cette étape élémentaire.

Explication

La β-élimination peut être évitée lorsque les ligands ne possèdent pas d’hydrogène en position β susceptible d’être éliminé. La présence de tels hydrogènes favorise au contraire cette réaction secondaire ou la formation d’un produit sans métal.

Explication

Les métaux en synthèse organique peuvent notamment être utilisés pour réaliser des couplages carbone-carbone et carbone-azote. Les autres propositions citent des associations qui ne correspondent pas aux couplages présentés dans ce contexte.

Explication

La formation d’une liaison carbone-azote par couplage correspond bien à l’une des utilisations des métaux en synthèse organique mentionnées. L’idée selon laquelle ces utilisations se limiteraient aux liaisons carbone-carbone écarte à tort les couplages carbone-azote.