QCM : Substitutions nucléophiles SN1 et SN2 (7 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Concernant le principe d’une substitution nucléophile :

Une substitution concertée implique deux étapes successives séparées par un intermédiaire.
Le nucléophile forme une liaison avec B pendant qu'A emporte les électrons.
La rupture de la liaison A—B correspond à une rupture homolytique.
La liaison entre A et le nucléophile se forme après le départ du groupe B.
Le groupe partant B récupère les deux électrons de la liaison rompue avec A.

Le groupe partant B récupère les deux électrons de la liaison rompue avec A.

Explication

Lors d’une substitution nucléophile, B emporte les deux électrons de la liaison A—B et le nucléophile se lie à A. La formation de la liaison avec le nucléophile ne se fait pas sur B, et la rupture est hétérolytique. Une réaction concertée est simultanée, tandis que la proposition décrivant une formation nécessairement postérieure au départ ne correspond pas au principe général.

2. Lors d’une SN2 sur un carbone lié au groupe partant X, quelles caractéristiques décrivent le mécanisme ?

La rupture de la liaison à X accompagne la formation de la liaison nucléophile.
L’attaque et le départ de X se produisent dans une seule étape concertée.
Le nucléophile attaque le carbone par le côté opposé au groupe partant X.
Le carbone adopte transitoirement une hybridation sp² pendant l’attaque.
Le nucléophile approche le carbone du même côté que le groupe partant X.

La rupture de la liaison à X accompagne la formation de la liaison nucléophile. · L’attaque et le départ de X se produisent dans une seule étape concertée. · Le nucléophile attaque le carbone par le côté opposé au groupe partant X. · Le carbone adopte transitoirement une hybridation sp² pendant l’attaque.

Explication

En SN2, l’attaque dorsale se déroule du côté opposé à X et accompagne la rupture de la liaison avec le groupe partant dans une étape concertée. Le carbone adopte transitoirement une hybridation sp². Une approche du même côté que X ne décrit pas l’attaque SN2.

3. Que représente la loi de vitesse v=k[RX][Nu]v=k[RX][Nu] pour une réaction SN2 ?

La vitesse dépend des concentrations du carbocation et du nucléophile.
La vitesse dépend des concentrations du dérivé halogéné et du nucléophile.
La vitesse dépend de la concentration du dérivé halogéné, mais pas de celle du nucléophile.
La vitesse dépend de la concentration du nucléophile, mais pas de celle du dérivé halogéné.

La vitesse dépend des concentrations du dérivé halogéné et du nucléophile.

Explication

Cette loi indique que les concentrations du dérivé halogéné et du nucléophile contribuent toutes deux à la vitesse de la SN2. Une dépendance à l’égard du seul dérivé halogéné caractérise plutôt la cinétique SN1.

4. Lors d’une réaction SN1 sur un carbone asymétrique, quelle proportion de chaque énantiomère compose le mélange racémique obtenu ?

75 % d’un énantiomère et 25 % de l’autre
100 % d’un seul énantiomère
50 % de chaque énantiomère
90 % d’un énantiomère et 10 % de l’autre

50 % de chaque énantiomère

Explication

L’attaque des deux faces du carbocation formé par ionisation conduit à un mélange contenant 50 % de chaque énantiomère. Une attaque favorisée sur une seule face donnerait un excès énantiomérique, ce qui n’est pas le résultat décrit pour la SN1.

5. Quel est le rôle d’un solvant polaire protique dans une réaction SN1 ?

Il augmente l’encombrement autour du carbone et facilite l’ionisation de la liaison C—X.
Il renforce la nucléophilie de l’anion et accélère son attaque sur le carbone.
Il favorise la formation des ions à partir du dérivé halogéné, ce qui accélère la réaction.
Il diminue la stabilité du carbocation et ralentit son étape de formation.

Il favorise la formation des ions à partir du dérivé halogéné, ce qui accélère la réaction.

Explication

Un solvant polaire protique favorise la formation des ions à partir du dérivé halogéné, facilitant ainsi l’étape d’ionisation de la SN1. Renforcer la nucléophilie de l’anion ne détermine pas la vitesse de cette réaction, car le nucléophile n’intervient pas dans l’étape lente.

6. En quoi diffèrent les rôles du groupe partant et du nucléophile lors d’une substitution nucléophile ?

Le groupe partant fournit les deux électrons de la liaison formée, tandis que le nucléophile emporte ceux de la liaison rompue.
Le groupe partant et le nucléophile fournissent chacun un électron à la liaison formée.
Le groupe partant et le nucléophile emportent chacun les deux électrons de leur liaison respective.
Le groupe partant emporte les deux électrons de la liaison rompue, tandis que le nucléophile fournit les deux électrons de la liaison formée.

Le groupe partant emporte les deux électrons de la liaison rompue, tandis que le nucléophile fournit les deux électrons de la liaison formée.

Explication

Lors de la substitution, le groupe partant récupère les deux électrons de la liaison rompue, alors que le nucléophile apporte ceux de la nouvelle liaison. L’idée que le groupe partant fournit les électrons de la liaison formée inverse les rôles des deux espèces.

7. Lors d’une SN2 sur un carbone asymétrique, quel effet l’attaque du nucléophile par le côté opposé au groupe partant produit-elle ?

Une racémisation due à la formation d’un carbocation plan
Une inversion de configuration appelée inversion de Walden
Une absence de changement stéréochimique par rotation libre
Une rétention de configuration par attaque du même côté

Une inversion de configuration appelée inversion de Walden

Explication

L’attaque dorsale du nucléophile entraîne l’inversion de configuration caractéristique de la SN2, appelée inversion de Walden. La racémisation est plutôt associée à l’attaque des deux faces d’un carbocation formé lors d’une SN1.

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Que remplace le nucléophile lors d’une substitution nucléophile ?

Le groupe partant B de A—B.

En combien d’étapes concertées se déroule une SN2, et comment le nucléophile attaque-t-il le carbone ?

En une étape, par le côté opposé au groupe partant X.

Quand une substitution nucléophile est-elle concertée ?

Lorsque la rupture et la formation des liaisons sont simultanées.

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