QCM : Couplages et fonctions organiques (32 questions)

Explication

Dans le benzène, les six carbones sp² forment un cycle plan et les six électrons π délocalisés stabilisent le système par résonance. Des doubles liaisons fixes supposent une localisation, les liaisons simples ne portent pas ces électrons π, et les carbones sont sp².

Explication

L’intoxication liée aux dérivés benzéniques est appelée benzolisme, et le benzène est reconnu comme cancérigène. Le reforming est un procédé de production, la faible polarité une propriété physique et la solubilité organique un comportement de solubilité.

Explication

Les composés aromatiques sont généralement peu polaires, insolubles dans l’eau et solubles dans les solvants organiques; des fonctions comme OH ou NH peuvent modifier ce comportement. L’inversion des milieux, l’hypothèse de forte polarité et l’extrapolation aux composés sans ces fonctions sont les erreurs décrites par les distracteurs.

Explication

La disposition para correspond aux positions 1,4, la position 1 étant attribuée au substituant prioritaire. Ortho désigne 1,2, méta désigne 1,3, et inverser l’attribution de la position 1 ne respecte pas la règle de priorité.

Explication

La réduction de Birch transforme le cycle aromatique en 1,4-cyclohexadiène avec un métal et un donneur d’hydrogène. Le cyclohexane correspond à une hydrogénation complète, le cyclohexène ne correspond pas au produit indiqué, et l’anhydride phtalique relève de l’oxydation.

Explication

Les substituants +M, comme les substituants +I et −I, conduisent au diène portant les doubles liaisons les plus substituées. Le comportement variable concerne les substituants −M, tandis qu’un cycle saturé n’est pas le produit partiel indiqué.

Explication

Après l’attaque du cycle par E⁺, le complexe σ, appelé ion benzènonium ou intermédiaire de Wheland, se forme; la perte d’un proton rétablit ensuite l’aromaticité. Une perte préalable du proton inverse l’ordre du mécanisme, et une attaque nucléophile ne correspond pas à cet intermédiaire.

Explication

L’iodation du benzène nécessite I–Cl, car I₂ seul ne permet pas la réaction indiquée. Br₂ avec FeBr₃ correspond à une bromation, tandis que HNO₃ avec H₂SO₄ sert à la nitration.

Explication

Les groupes donneurs augmentent généralement la densité électronique du cycle et orientent la substitution électrophile en ortho et en para. L’orientation méta correspond plutôt aux accepteurs, tandis que les halogènes font exception à l’activation générale.

Explication

Dans la pyridine, le doublet de l’azote ne fait pas partie du système aromatique, et la substitution électrophile a lieu en positions 3 et 5. Les positions 2 et 4 sont ici confondues avec celles d’autres motifs d’orientation ou d’hétérocycles.

Explication

La substitution nucléophile aromatique est moins fréquente que la substitution électrophile et nécessite des conditions particulières, car la substitution directe du cycle est défavorisée. La décrire comme impossible ou comme facile sans activation exagère ou inverse ce principe.

Explication

Pour activer la substitution nucléophile aromatique, le groupe électroattracteur doit se trouver en ortho ou en para du groupe partant. Un groupe en méta n’apporte pas cette activation ; l’idée qu’il suffit d’être électroattracteur néglige la contrainte de position.

Explication

L’addition est l’étape cinétiquement déterminante dans cette réaction, ce qui donne l’ordre F > Cl > Br > I. L’ordre des substitutions aliphatiques ou le raisonnement fondé sur la seule rupture de C–X ne convient pas à ce mécanisme.

Explication

Le couplage de Suzuki-Miyaura forme une liaison carbone-carbone entre un substrat borylé et un halogénure, un sulfonate ou un sel de diazonium, en présence d’un catalyseur et d’une base. Le partenaire alcène relève du couplage de Heck, tandis que la substitution nucléophile aromatique et la formation d’un benzaldéhyde ne correspondent pas à ces partenaires.

Explication

Le couplage de Suzuki-Miyaura est une réaction très générale, utilisée notamment pour synthétiser des matériaux organiques. Le couplage de Heck est une autre réaction de couplage, la substitution nucléophile aromatique appartient à une autre famille et l’oxydation benzylique vise une transformation différente.

Explication

Le couplage de Heck associe un halogénure ou un sulfonate d’aryle à un alcène α,β-insaturé. Un partenaire borylé caractérise le couplage de Suzuki-Miyaura, tandis que la substitution nucléophile aromatique et l’oxydation benzylique impliquent d’autres transformations.

Explication

Le couplage de Heck est catalysé par le palladium. Le nickel et le cuivre peuvent intervenir dans des catalyseurs de Suzuki-Miyaura, tandis que le potassium peut faire partie d’une base, mais n’est pas le métal catalytique indiqué pour le Heck.

Explication

L’oxydation de la chaîne latérale benzylique exige la présence d’au moins un hydrogène sur le carbone benzylique. Un hydrogène sur le carbone voisin ne satisfait pas cette condition, et un carbone benzylique sans hydrogène n’est pas oxydable selon cette règle.

Explication

Un oxydant fort tel que KMnO₄ transforme une chaîne latérale benzylique oxydable en acide benzoïque. Le benzaldéhyde est associé à une oxydation plus douce, tandis qu’un halogénure benzylique résulte d’une halogénation.

Explication

Un alcool porte un groupe hydroxyle OH lié à un carbone hybridé sp³. Un OH lié à un carbone aromatique relève d’une autre catégorie, et le groupe C=O est un carbonyle.

Explication

Les molécules d’alcool peuvent former des liaisons hydrogène dont l’énergie est d’environ 5 à 10 kcal/mol, ce qui contribue à leurs interactions. La polarité de C–OH est liée à ces propriétés, mais ne remplace pas la formation de liaisons hydrogène.

Explication

L’estérification par un acide carboxylique est équilibrée et catalysée par un acide, alors que le chlorure d’acide permet une réaction facile et totale sans catalyseur. Inverser ces voies ou imposer un catalyseur au chlorure d’acide confond leurs conditions.

Explication

La déshydratation acido-catalysée forme un alcène et suit la règle de Zaïtsev : l’hydrogène éliminé provient du carbone le plus substitué. Choisir le carbone le moins substitué inverse cette règle.

Explication

Dans une amine, l’azote sp3 porte un doublet libre et sa géométrie est tétraédrique non symétrique. L’hybridation sp2 et la géométrie plane concernent notamment le carbone du carbonyle, tandis que l’absence de doublet libre contredit la structure de l’amine.

Explication

Le doublet libre de l’azote permet à l’amine de fixer une espèce déficiente en électrons : elle agit alors comme base de Lewis. Céder un proton relève d’un comportement acide, et l’oxydation ou la substitution décrite ne correspond pas au rôle du doublet dans cette interaction.

Explication

L’acylation forme des amides et fonctionne bien avec les chlorures d’acide, moins bien avec les esters; les amines tertiaires ne réagissent pas. Former un amide avec l’amine tertiaire ou considérer l’ester plus efficace inverse ces caractéristiques.

Explication

La famille des composés carbonylés comprend les aldéhydes, les cétones, les acides carboxyliques et leurs dérivés, dont les esters. La limiter aux aldéhydes et aux cétones ou assimiler un ester à une cétone méconnaît cette classification.

Explication

Le carbone du carbonyle est hybridé sp2; la liaison C=O comporte une liaison sigma et une liaison pi, avec une géométrie plane autour du carbone. L’hybridation sp3, deux liaisons sigma ou une géométrie tétraédrique sont incompatibles avec cette description.

Explication

Les aldéhydes sont plus réactifs que les cétones envers les additions nucléophiles sur le carbone carbonylé. Choisir la cétone inverse cette comparaison; l’enrichissement électronique associé aux groupes alkyle ne renverse pas l’ordre indiqué.

Explication

NaBH4 réduit les aldéhydes en alcools primaires et les cétones en alcools secondaires, sans réduire les alcènes dans les conditions indiquées. Inverser les types d’alcools ou inclure la réduction de l’alcène contredit la sélectivité donnée.

Explication

L’aromaticité exige un cycle plan et conjugué satisfaisant la règle de Hückel, soit 4n+2 électrons π ; 8 ne peut pas s’écrire sous cette forme pour un entier n. La règle des 4n confond le critère avec une autre périodicité, tandis que la conjugaison ou la parité seule ne suffisent pas.

Explication

La réduction de Wolff–Kishner transforme une cétone en alcane avec $\mathrm{NH_2-NH_2}$ puis $\mathrm{KOH}$. Le nitrile correspond à la confusion signalée pour un aldéhyde dans l’extrait, l’alcène à la réaction de Wittig et l’alcool à une réduction du carbonyle qui ne réalise pas cette transformation.