QCM : Réactivité et synthèse des dérivés carboxyliques (12 questions)

Explication

La réactivité décroît selon l’ordre chlorure d’acyle, anhydride, acide carboxylique, ester, amide ; un ester est donc plus réactif qu’un amide, tandis qu’un anhydride l’est davantage qu’un ester. Les pKa indiqués sont d’environ −7 pour l’acide conjugué de Cl⁻ et de 16 à 18 pour celui de R′O⁻.

Explication

Le rendement indiqué est de 67 % avec un alcool primaire, contre 60 % avec un alcool secondaire. Le mécanisme commence par l’activation électrophile de l’acide et se termine par la régénération de H⁺ après élimination d’eau ; l’activation ex situ forme d’abord un chlorure d’acyle ou un anhydride.

Explication

Le chlorure d’acyle et l’amine donnent un amide avec formation de HCl, que la base peut capter. La réaction directe acide-amine commence rapidement par une réaction acido-basique quantitative ; elle est utilisée dans l’industrie et peut conduire au nylon à chaud, mais n’est pas la méthode de laboratoire.

Explication

Quand l’amine est coûteuse, une base telle que la pyridine ou la triéthylamine capte le HCl ; une amine bon marché et abondante peut être employée en deux équivalents, le second jouant ce rôle. La formation de l’amide à partir du chlorure d’acyle comporte une addition nucléophile, une élimination, puis une étape acido-basique.

Explication

La déshydratation de deux acides carboxyliques donne un anhydride et de l’eau, et P₄O₁₀ sert de desséchant. La voie utilisant un chlorure d’acyle et un acide en présence de pyridine forme l’anhydride et du chlorure de pyridinium ; elle ne produit pas HCl comme sous-produit indiqué pour cette voie.

Explication

L’hydrolyse acide est l’inverse de l’estérification de Fischer et produit l’acide carboxylique et l’alcool ; l’excès d’eau favorise les produits. Son mécanisme suit les cinq étapes indiquées. Le carboxylate caractérise le milieu basique, tandis que la saponification est lente et nécessite de chauffer.

Explication

La saponification est l’hydrolyse basique de l’ester : elle donne un carboxylate et un alcool, quantitativement mais lentement, et consomme HO⁻. L’acidification protonne ensuite le carboxylate ; l’acide carboxylique n’est pas le produit direct de l’étape basique.

Explication

L’hydrolyse d’un amide est plus difficile que celle d’un ester en raison de sa réactivité moindre ; elle demande une température élevée et un milieu acide ou basique concentré. L’hydrolyse acide est lente, consomme H⁺ et présente un rendement indiqué d’environ 70 %, contrairement aux autres propositions.

Explication

Un groupe protégé voit temporairement sa réactivité masquée, puis est régénéré par déprotection. L’ester protège l’acidité, la nucléophilie et le caractère réducteur d’un alcool, tandis que l’ester d’un acide masque l’acidité du OH ; l’amide protège notamment la basicité et le caractère réducteur d’une amine. La basicité n’est pas la propriété de l’alcool masquée ici.

Explication

La liaison amide résulte de la réaction d’une fonction carboxylique avec une fonction amine et libère de l’eau. Un peptide est un polymère d’acides α-aminés doté de deux extrémités réactives, et les quatre atomes C, N, O et H de la liaison sont dans un même plan.

Explication

Par convention, l’extrémité N-terminale, aminée, est à gauche et l’extrémité C-terminale, carboxylique, à droite. L’ordre des acides aminés distingue les séquences et peut changer leurs propriétés; douze résidus se situent dans la gamme de deux à quelques dizaines caractérisant les oligopeptides. La structure primaire est définie par la séquence, non par la composition des acides aminés.

Explication

Les protéines sont des polypeptides généralement constitués d’au moins une cinquantaine d’acides aminés et présentent une masse molaire élevée. Leur structure primaire correspond à la séquence des acides aminés; le repliement tridimensionnel ne définit pas cette structure primaire.