QCM : Substitutions aromatiques — 15 questions

Explication

L’aromaticité exige un ensemble d’électrons conjugués, π ou non liants, comptant $4n+2$ électrons et situé dans un même plan. La condition $4n$ correspond à l’anti-aromaticité lorsqu’elle est accompagnée des autres critères structuraux pertinents.

Explication

L’indole possède 10 électrons délocalisés, tandis que le benzène en possède 6. Les deux molécules sont donc aromatiques, mais leurs systèmes π ne contiennent pas le même nombre d’électrons délocalisés.

Explication

Le complexe de Wheland est l’intermédiaire réactionnel produit lorsque l’électrophile attaque le noyau aromatique. La substitution électrophile aromatique désigne la réaction globale, et non cet intermédiaire particulier.

Explication

Le mécanisme commence par la formation de l’électrophile, suivie de son attaque par le noyau aromatique et de la formation du complexe de Wheland. La perte d’un proton rétablit ensuite l’aromaticité du cycle.

Explication

Le chlorure d’alkyle réagit avec $AlCl_3$ pour générer un électrophile de type carbocation, qui attaque ensuite le noyau aromatique. Cette transformation introduit un groupe alkyle, et non un groupe acyle.

Explication

La sulfonation appartient à la série des substitutions électrophiles aromatiques, avec notamment la nitration, l’halogénation et les réactions de Friedel-Crafts. Les autres transformations proposées relèvent d’autres familles réactionnelles.

Explication

La nitration utilise $HNO_3$ en présence d’un milieu acide, tandis que la sulfonation emploie $SO_3$ et $H_2SO_4$. Le système $Br_2/FeCl_3$ correspond à une condition d’halogénation, et non à ces deux réactions.

Explication

Les substituants modifient à la fois l’emplacement où intervient la nouvelle substitution et la rapidité de cette transformation. La position relève de l’orientation, tandis que la vitesse relève de l’activation ou de la désactivation.

Explication

Un groupement activateur augmente la densité électronique du noyau aromatique, ce qui rend la substitution électrophile aromatique plus rapide. Un groupement désactivant produit l’effet inverse sur la densité électronique et la vitesse.

Explication

L’ordre d’activation donné est NH2 > OH > OCH3 > CH3 pour les groupes activateurs orientateurs ortho-para. Les halogènes constituent une exception importante, car ils orientent ortho-para tout en désactivant le noyau.

Explication

Les halogènes sont désactivants parce que leur effet inductif attracteur –I diminue la densité électronique du noyau. Leur effet mésomère donneur permet toutefois l’orientation ortho-para, ce qui explique cette combinaison particulière.

Explication

Des orientations concordantes renforcent la préférence pour la position qu’elles désignent. Lorsque les orientations sont opposées, il faut au contraire comparer les effets directeurs pour déterminer la régiosélectivité.

Explication

La position para est favorisée parce qu’elle est moins encombrée que la position ortho par le substituant déjà présent. Cette préférence ne repose donc pas sur une règle d’électronique considérée isolément.

Explication

La réaction de Reimer-Tiemann emploie NaOH et CHCl3, suivis d’une neutralisation, et donne une substitution en para lorsque les deux positions ortho sont occupées. L’emploi de CO2 avec NaOH correspond plutôt à la réaction de Kolbe-Schmitt.

Explication

La réaction de Kolbe-Schmitt met en jeu NaOH et CO2, puis une neutralisation, et la position para ne réagit pas dans les conditions précisées. La combinaison NaOH–CHCl3 est associée à Reimer-Tiemann, et non à Kolbe-Schmitt.