Nomenclature et stéréochimie

Réponse attendue : B, D

1. A — Faux. Une chaîne est numérotée dans le sens qui donne au substituant le plus petit indice : 2 plutôt que 3.

2. B — Vrai. On compte cinq carbones en tout ; pour un alcane acyclique saturé, H = 2n + 2 = 12 lorsque n = 5.

3. C — Faux. Le groupe CH₃ latéral est une branche ; aucune chaîne continue de cinq carbones ne peut être suivie sans revenir sur un même atome. La chaîne compte quatre C.

4. D — Vrai. La plus longue chaîne continue contient quatre carbones (butane) ; le groupe méthyle substituant se trouve en position 2 depuis l'extrémité appropriée.

5. E — Faux. Toutes les liaisons C–C montrées sont simples et l'hydrocarbure est saturé ; un alcène exigerait une double liaison C=C.

Réponse attendue : A, C, D, E

1. A — Vrai. Sur le C gauche de C=C, les groupes sont H et CH₃ ; sur le C droit, CH₃ et CH₂CH₃ : les substituants diffèrent de chaque côté.

2. B — Faux. La double liaison reçoit le plus petit indice possible : 2 plutôt que 3 ; le critère de ramification ne renverse pas cette règle.

3. C — Vrai. En numérotant depuis la gauche, la double liaison commence au carbone 2 et le méthyle est sur le carbone 3.

4. D — Vrai. Le symbole = entre les deuxième et troisième carbones indique un alcène ; aucune paire d'atomes n'est liée par ≡.

5. E — Vrai. Le trajet CH₃–CH=C–CH₂–CH₃ contient cinq carbones et la fonction alcène ; le méthyle restant est substituant.

Réponse attendue : B, D, E

1. A — Faux. La formule (CH₃)₃COH contient quatre carbones et dix hydrogènes : C₄H₁₀O.

2. B — Vrai. Le carbone central est lié à trois groupes CH₃ ; cette connectivité définit un alcool tertiaire.

3. C — Faux. Primaire, secondaire ou tertiaire qualifie le nombre de voisins carbone du carbone portant OH ; ici ce nombre est trois.

4. D — Vrai. La chaîne principale contenant le carbone porteur de OH est propane ; le groupe méthyle et OH sont tous deux en position 2.

5. E — Vrai. Le carbone portant OH n'a pas de H à retirer pour former C=O ; l'oxydation simple alcool→carbonyle usuelle ne fonctionne pas comme pour un alcool secondaire.

Réponse attendue : C, E

1. A — Faux. Leur formule brute est C₄H₈O, après perte formelle de deux H lors de l'oxydation des butanols C₄H₁₀O.

2. B — Faux. Former butanal ou butan-2-one conserve le squelette à quatre carbones ; l'oxydation modifie le nombre de liaisons C–O et C–H.

3. C — Vrai. Son carbone porteur de OH a deux voisins carbone ; l'oxydation retire deux H pour former C=O sur le carbone 2.

4. D — Faux. Leur position de OH change la classe de l'alcool : primaire mène d'abord à un aldéhyde, secondaire à une cétone.

5. E — Vrai. Son carbone porteur de OH est relié à un seul autre carbone ; une oxydation contrôlée donne l'aldéhyde CH₃CH₂CH₂CHO.

Réponse attendue : A, B, C, E

1. A — Vrai. Le carbone carbonyle est lié à deux carbones ; la fonction est une cétone, ici en position 2 de la chaîne à trois carbones.

2. B — Vrai. Propanal et propanone en fournissent un exemple : chacun a C₃H₆O, mais la position du carbonyle et sa fonction diffèrent.

3. C — Vrai. Le carbone de C=O est lié à un H dans un aldéhyde ; avec trois carbones, le nom est propanal.

4. D — Faux. Le suffixe -al indique précisément la fonction aldéhyde –CHO, qui contient une double liaison C=O.

5. E — Vrai. Chacune compte trois C, six H et un O, mais la position et la nature de la fonction carbonyle diffèrent.

Réponse attendue : A, B, D

1. A — Vrai. Le carbonyle et l'oxygène simple liaison voisin constituent ensemble la fonction ester ; le carbone carbonyle est du côté éthanoate.

2. B — Vrai. L'acide méthanoïque HCOOH fournit un ester HCOOR ; la formule d'un ester ne requiert pas un substituant carboné sur le carbone carbonyle.

3. C — Faux. CH₃COOCH₂CH₃ contient bien une liaison C=O adjacente à O ; c'est un ester, non un simple éther.

4. D — Vrai. La partie CH₃COO– dérive de l'acide éthanoïque ; la partie –CH₂CH₃ provient du groupe éthyle de l'alcool.

5. E — Faux. Le groupe attaché à l'oxygène simple liaison provient de l'éthanol : –CH₂CH₃, soit éthyle, et non méthyle.

Réponse attendue : B, C, D

1. A — Faux. L'oxygène représenté est doublement lié à C ; aucun groupe O–H n'apparaît dans CH₃CONH₂.

2. B — Vrai. Le doublet de N participe à la mésomérie O=C–N ; il est moins disponible pour capter H⁺ qu'un doublet d'amine ordinaire.

3. C — Vrai. Le N est directement lié au carbone carbonyle ; ce voisinage définit une amide, ici l'amide primaire –CONH₂.

4. D — Vrai. CH₃ apporte un carbone et C(=O) l'autre ; la racine éthan- indique bien deux carbones.

5. E — Faux. NH₂ est ici directement adjacent à C=O ; la fonction prioritaire amide impose le suffixe -amide, non -amine.

Réponse attendue : A, C, D, E

1. A — Vrai. Sur chaque carbone, CH₃ a priorité sur H ; en E, les deux substituants prioritaires sont opposés par rapport à l'axe de C=C.

2. B — Faux. Une rotation complète désaligne les orbitales qui constituent la liaison π ; l'interconversion E/Z n'est pas une simple rotation libre.

3. C — Vrai. Z signifie que les groupes prioritaires sont ensemble ; ici, sur les deux carbones, ces groupes sont les méthyles.

4. D — Vrai. Les atomes ont la même connectivité mais des positions relatives différentes à une liaison C=C ; la conversion exige de surmonter la barrière de la composante π.

5. E — Vrai. Sur chacun des deux carbones de la double liaison, les substituants sont H et CH₃ ; cela permet les deux stéréoisomères E et Z.

Réponse attendue : A, D

1. A — Vrai. Les numéros atomiques des atomes directement liés valent 35, 17, 9 et 1 ; le numéro atomique le plus grand a priorité.

2. B — Faux. Ici les premiers atomes sont déjà différents ; leurs Z déterminent aussitôt l'ordre, sans parcourir le reste des substituants.

3. C — Faux. La première comparaison CIP porte sur le numéro atomique de l'atome directement lié, pas sur l'électronégativité : Br (35) précède F (9).

4. D — Vrai. H a Z = 1, inférieur aux numéros atomiques des halogènes F, Cl et Br ; il reçoit le rang 4.

5. E — Faux. À Z identique, CIP départage les isotopes par leur nombre de masse : l'isotope le plus lourd a la priorité (par exemple D sur H).

Réponse attendue : A, C, E

1. A — Vrai. O de OH (Z = 8) l'emporte sur les C ; entre CHO et CH₂OH, on compare [O,O,H] à [O,H,H], donc CHO précède.

2. B — Faux. La première égalité sur C demande de poursuivre au rang suivant : [O,O,H] pour CHO et [O,H,H] pour CH₂OH, donc CHO a priorité.

3. C — Vrai. Sur la projection, 1 (droite) → 2 (haut) → 3 (bas) se lit antihoraire ; le H de rang 4 étant horizontal et vers nous, on inverse le résultat : R.

4. D — Faux. Les bras horizontaux de la croix sont dirigés vers l'observateur ; H à gauche est donc devant, ce qui impose une inversion dans l'attribution R/S.

5. E — Vrai. L'échange d'une seule paire de substituants en un centre stéréogène inverse son orientation spatiale ; la configuration R devient S.

Réponse attendue : B

1. A — Faux. Changer R en S ne change aucun atome : les deux énantiomères ont la même formule brute C₄H₉Br.

2. B — Vrai. Ses voisins sont Br, H, CH₃ et CH₂CH₃, quatre groupes non identiques sur un carbone tétraédrique.

3. C — Faux. Les deux configurations sont images miroir non superposables d'un centre stéréogène. Une rotation autour d'une liaison simple change la conformation, pas la configuration R ou S du carbone 2.

4. D — Faux. Deux énantiomères purs ont les mêmes propriétés physiques scalaires ordinaires en milieu achiral ; leur pouvoir rotatoire a une valeur opposée dans les mêmes conditions.

5. E — Faux. R et S conservent la même connectivité C2–Br, C2–H, C2–CH₃ et C2–CH₂CH₃ ; elles diffèrent dans l'espace.

Réponse attendue : A, B, D, E

1. A — Vrai. Changer la configuration d'un ou deux centres ne modifie ni les liaisons entre atomes ni la formule brute : les deux sont stéréoisomères du 2,3-dibromobutane.

2. B — Vrai. Ils ont la même connectivité mais ne sont pas images miroir l'un de l'autre ; au moins un centre diffère, sans inversion globale miroir.

3. C — Faux. La forme (2R,3S) possède deux centres mais une symétrie interne qui la rend achirale : c'est précisément le cas méso.

4. D — Vrai. La symétrie interne rend superposables ces deux écritures pour cette molécule aux extrémités CH₃ identiques ; la forme méso est achirale.

5. E — Vrai. Les configurations des deux centres sont simultanément inversées ; les deux structures sont images miroir non superposables.

Réponse attendue : A, D, E

1. A — Vrai. Les deux groupes commencent par C ; on compare ensuite [O,O,O] pour le C carboxyle (double liaison comptée deux fois) à [H,H,H] pour CH₃.

2. B — Faux. À égalité des premiers atomes C, les atomes O de COOH (Z = 8) l'emportent sur les H de CH₃ (Z = 1).

3. C — Faux. Les quatre substituants entiers OH, H, CH₃ et COOH sont différents ; partager un type d'atome ailleurs ne les rend pas identiques.

4. D — Vrai. L'atome directement lié du groupe OH est O de numéro atomique 8, supérieur au C de COOH de numéro 6.

5. E — Vrai. OH devance les deux groupes liés par C, COOH devance CH₃ au premier point de différence et H reste de rang 4.

Réponse attendue : A, C, D, E

1. A — Vrai. Les deux moitiés constitutionnellement identiques permettent une symétrie interne ; la forme méso est achirale malgré ses centres stéréogènes.

2. B — Faux. La forme méso est achirale et n'a pas de rotation optique nette en solution achirale ; elle réfute cette généralisation.

3. C — Vrai. Le passage de l'une à l'autre inverse simultanément les deux centres ; chacune est l'image miroir non superposable de l'autre.

4. D — Vrai. Une paire d'énantiomères RR/SS et une forme méso RS, équivalente à SR, donnent trois formes constitutionnellement identiques distinctes.

5. E — Vrai. La configuration opposée des centres et la symétrie interne rendent la forme méso superposable à son image miroir ; les centres subsistent.

Réponse attendue : A, B

1. A — Vrai. Les deux groupes prioritaires, Br et Cl, ont été placés du même côté ; Z correspond à cette disposition.

2. B — Vrai. Cl a Z = 17 et H a Z = 1 ; Cl est donc le substituant prioritaire sur le deuxième carbone de C=C.

3. C — Faux. E/Z compare deux groupes sur chacun des carbones, puis leurs côtés respectifs ; Br et Cl prioritaires du même côté donnent Z, même si Br > Cl.

4. D — Faux. Les atomes directement liés ont Z = 1 pour H et Z = 35 pour Br ; la priorité CIP la plus élevée revient à Br.

5. E — Faux. Chaque carbone de C=C porte deux substituants différents ; la présence de H est compatible avec deux dispositions E et Z.

Réponse attendue : A, B, E

1. A — Vrai. La relation « même face » ou « faces opposées » est conservée par cette déformation conformationnelle ; cis/trans est une information configurative.

2. B — Vrai. Le basculement de chaise modifie l'orientation axiale ou équatoriale de chaque liaison substituante, sans rompre le squelette carboné.

3. C — Faux. Les positions axiales alternent haut et bas selon le carbone du cycle ; axial/équatorial ne se confond pas avec haut/bas.

4. D — Faux. Une simple déformation de chaise préserve la face de chaque substituant ; inverser cis/trans exige un changement de configuration, pas une seule rotation libre.

5. E — Vrai. Sur deux carbones voisins, les directions axiales haut/bas alternent ; deux méthyles du même côté occupent dans une chaise une position axiale et une équatoriale.

Réponse attendue : A, B, C

1. A — Vrai. Ils diffèrent uniquement par l'angle de torsion autour d'une liaison simple sans changement de configuration permanente.

2. B — Vrai. En regardant suivant C2–C3, les deux groupes méthyle occupent des directions opposées dans la conformation décalée anti.

3. C — Vrai. Dans la conformation décalée gauche, l'angle dièdre entre les deux méthyles vaut approximativement 60° plutôt que 180°.

4. D — Faux. Les deux conservent toutes les mêmes liaisons et s'interconvertissent par rotation autour de la liaison simple C2–C3.

5. E — Faux. CH₃ désigne un méthyle, sans O ; anti qualifie ici la disposition spatiale relative des deux méthyles.

Réponse attendue : B, C, D, E

1. A — Faux. Le carbone carbonyle sp² initial reçoit une quatrième liaison σ vers CN et devient localement tétraédrique dans le produit.

2. B — Vrai. L'intermédiaire (CH₃)₂C(O⁻)CN capte H⁺ d'une source appropriée pour donner la cyanohydrine.

3. C — Vrai. Le centre tétraédrique du produit porte OH, CN et deux méthyles identiques ; quatre groupes différents manquent pour en faire un centre stéréogène.

4. D — Vrai. La liaison carbonyle est polarisée C^δ+=O^δ− ; le carbone électrophile reçoit le doublet apporté par CN⁻.

5. E — Vrai. La nouvelle liaison C–C se forme tandis que le doublet π C=O est dirigé vers l'oxygène, donnant provisoirement un alcoolate O⁻.

Réponse attendue : C, D

1. A — Faux. Dans le modèle SN2, le substrat et le nucléophile interviennent ensemble dans l'étape déterminante : v = k[2-bromobutane][HO⁻].

2. B — Faux. Cette description correspondrait à une voie SN1 ; en SN2, l'attaque et le départ se produisent simultanément.

3. C — Vrai. L'attaque arrière impose une inversion de Walden au centre stéréogène ; cela ne garantit pas à soi seul un basculement de la lettre R/S si les priorités changent.

4. D — Vrai. En SN2, la nouvelle liaison C–O se forme tandis que C–Br se rompt ; il n'y a pas de carbocation intermédiaire isolé.

5. E — Faux. Pour ce substrat précis, les priorités sont Br ou OH > éthyle > méthyle > H avant et après substitution. La SN2 inverse la géométrie : (R)-2-bromobutane donne donc (S)-butan-2-ol dans le modèle stéréospécifique.

Réponse attendue : A, C, D

1. A — Vrai. Les deux énantiomères ont des rotations opposées et de même valeur absolue à concentration égale ; leurs contributions se compensent.

2. B — Faux. Chaque molécule R ou S reste chirale ; c'est la compensation des rotations macroscopiques dans le mélange qui donne zéro.

3. C — Vrai. La fraction molaire de chaque forme est 1/2 : on a des quantités égales de deux images miroir non superposables.

4. D — Vrai. Des partenaires chiraux peuvent former avec R et S des associations diastéréoisomères d'énergies différentes, malgré l'identité de leurs propriétés en milieu achiral.

5. E — Faux. Dans le cas d'une molécule à un seul centre considéré, le racémique est simplement le mélange à parts égales des deux énantiomères R et S.