Chimie · Licence 1 · 1 exercice vérifié
S’entraîner : Substitution électrophile aromatique
Chapitre : Chimie organique
Ce que vous travaillez
Expliquer pourquoi un cycle benzénique SUBSTITUE là où un alcène ADDITIONNE. Critères d'aromaticité d'un cycle plan conjugué et stabilisation qui en résulte ; conséquence directe sur la réactivité : additionner détruirait l'aromaticité, substituer la restaure. Mécanisme en deux étapes : attaque du cycle, riche en électrons, sur un électrophile fort, formation d'un intermédiaire cationique délocalisé sur le cycle, puis perte d'un proton qui rétablit le système aromatique. Grandes transformations du niveau : nitration, halogénation, sulfonation, alkylation et acylation en présence d'un acide de Lewis. Effet d'un substituant déjà présent sur la VITESSE (activation ou désactivation) et sur l'ORIENTATION de la substitution suivante (positions voisines et opposée, ou position intermédiaire), expliqué par la stabilisation de l'intermédiaire cationique et non par une règle apprise par cœur. Synthèses à deux étapes où l'ordre des réactions décide du produit obtenu.
À maîtriser avant de commencer
Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.
- Effets électroniques, sites réactifs et acidité en chimie organique — Lire une formule organique comme une carte de densité électronique, avant d'écrire la moindre réaction. Effet inductif attracteur ou donneur transmis par les liaisons simples et atténué avec la distance ; effet mésomère attracteur ou donneur porté par la délocalisation d'un doublet ou d'une insaturation, et écriture des formes limites correctes (les atomes ne bougent pas, seuls les doublets se déplacent). Hiérarchie des deux effets lorsqu'ils s'opposent. Repérage des sites DONNEURS (doublet non liant, liaison multiple, charge négative) et des sites ACCEPTEURS (atome pauvre en électrons, charge positive, extrémité positive d'une liaison polarisée), et lecture de la flèche courbe comme le déplacement d'un DOUBLET du site donneur vers le site accepteur. Application au classement des acidités : comparaison des pKa d'un alcool, d'un phénol et d'un acide carboxylique par la stabilité de la base conjuguée, effet d'un substituant attracteur sur l'acidité d'un acide carboxylique substitué, et comparaison des basicités d'une amine aliphatique et d'une amine aromatique.
- Additions électrophiles sur les alcènes — Transformer une double liaison carbone-carbone, et justifier le produit obtenu plutôt que le constater. La double liaison comme site DONNEUR d'électrons ; addition d'un halogénure d'hydrogène, hydratation en milieu acide, addition de dihalogène. Mécanisme en deux étapes passant par un intermédiaire cationique, ou par un ion ponté dans le cas d'un dihalogène ; stabilité relative des cations selon la classe du carbone qui porte la charge, et régiosélectivité qui en découle — l'atome d'hydrogène se fixe sur le carbone le moins substitué, règle énoncée par Markovnikov et EXPLIQUÉE par la stabilité de l'intermédiaire. Stéréochimie de l'addition d'un dihalogène, qui se fait de part et d'autre du plan de la double liaison. Confrontation systématique du mécanisme proposé aux produits réellement identifiés, notamment par spectroscopie.
- Schémas de Lewis des molécules — Règles du duet et de l'octet, liaisons covalentes, doublets liants et non liants, schéma de Lewis de molécules simples (H₂O, NH₃, CO₂, CH₄).
Comment se déroule la séance
Cette séance s’appuie sur 1 exercice vérifié. Chacun produit un nouvel énoncé à chaque ouverture, avec une solution calculée.
Formats de réponse : Réponse numérique (1). Difficulté 4 sur 5. Environ 5 minutes pour un premier passage.
Dans votre compte : aide graduée (indice, rappel de cours, aide au démarrage), corrigé pas à pas après chaque tentative, suivi de vos progrès.
Essayez un exercice, sans compte
Un exercice réel de cette séance, le même pour chaque visiteur. Répondez, puis vérifiez : la correction est calculée, et le corrigé s’affiche après votre tentative.
Difficulté 4 sur 5 · ≈ 5 minutes
Énoncé
Un modèle moléculaire porte 60 cycles benzéniques indépendants, non fusionnés. À l’instant considéré, 25 de ces cycles sont dans l’état intermédiaire de complexe sigma d’une substitution électrophile ; les autres sont intacts. Combien d’électrons π appartiennent encore à des cycles aromatiques ? On ne compte pas les électrons π des fragments devenus non aromatiques.
Donnez la valeur numérique demandée, avec au moins six chiffres significatifs si nécessaire.
Votre réponse
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