Chimie · Médecine, pharmacie & dentaire — 1ère année Médecine dentaire

Réactivité et mécanismes réactionnels (Substitution, Élimination, Addition)

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

La réactivité organique repose sur l'interaction entre un site riche en électrons (nucléophile, $Nu^-$ ) et un site pauvre en électrons (électrophile, $E^+$ ).

Substitution Nucléophile ( $S_N1, S_N2$ ) : Remplacement d'un groupe partant ( $X^-$ ) par un nucléophile. $S_N2$ est concertée (une étape), $S_N1$ passe par un carbocation.
Élimination ( $E1, E2$ ) : Formation d'une liaison $\pi$ par départ de deux groupes sur des carbones adjacents. La règle de Zaitsev favorise l'alcène le plus substitué.
Addition ( $A_E$ ) : Rupture d'une liaison $\pi$ (alcènes) pour créer deux nouvelles liaisons $\sigma$ . Suit la règle de Markovnikov (le H se fixe sur le carbone le moins substitué).

Méthodes à maîtriser

Identifier le site réactif : Repérer les effets électroniques (I, M) qui créent des charges partielles.
Écrire le mécanisme : Utiliser les flèches courbes (départ de l'électron du nucléophile vers l'électrophile).
Prévoir la régiosélectivité : Appliquer Markovnikov pour les additions et Zaitsev pour les éliminations.

Exemples corrigés

Addition de $HBr$ sur le propène : Le $H^+$ attaque le carbone terminal ( $CH_2$ ) pour former le carbocation le plus stable ( $CH_3-CH^+-CH_3$ ), puis $Br^-$ attaque. Produit : 2-bromopropane.
Substitution $S_N2$ : Attaque du $OH^-$ sur le bromométhane. Le $OH^-$ attaque par l'arrière, inversion de Walden.

Erreurs fréquentes

Oublier la règle de Markovnikov lors de l'hydratation des alcènes.
Confondre la stabilité des carbocations ( $tertiaire > secondaire > primaire$ ).
Ne pas respecter la conservation des charges lors de l'écriture des mécanismes.

L'essentiel du cours

La réactivité organique repose sur l'interaction entre un site riche en électrons (nucléophile, $Nu^-$) et un site pauvre en électrons (électrophile, $E^+$).

Substitution Nucléophile ($S_N1, S_N2$) : Remplacement d'un groupe partant ($X^-$) par un nucléophile. $S_N2$ est concertée (une étape), $S_N1$ passe par un carbocation.
Élimination ($E1, E2$) : Formation d'une liaison $\pi$ par départ de deux groupes sur des carbones adjacents. La règle de Zaitsev favorise l'alcène le plus substitué.
Addition ($A_E$) : Rupture d'une liaison $\pi$ (alcènes) pour créer deux nouvelles liaisons $\sigma$. Suit la règle de Markovnikov (le H se fixe sur le carbone le moins substitué).

Méthodes à maîtriser

Identifier le site réactif : Repérer les effets électroniques (I, M) qui créent des charges partielles.
Écrire le mécanisme : Utiliser les flèches courbes (départ de l'électron du nucléophile vers l'électrophile).
Prévoir la régiosélectivité : Appliquer Markovnikov pour les additions et Zaitsev pour les éliminations.

Exemples corrigés

Addition de $HBr$ sur le propène : Le $H^+$ attaque le carbone terminal ($CH_2$) pour former le carbocation le plus stable ($CH_3-CH^+-CH_3$), puis $Br^-$ attaque. Produit : 2-bromopropane.
Substitution $S_N2$ : Attaque du $OH^-$ sur le bromométhane. Le $OH^-$ attaque par l'arrière, inversion de Walden.

Erreurs fréquentes

Oublier la règle de Markovnikov lors de l'hydratation des alcènes.
Confondre la stabilité des carbocations ($tertiaire > secondaire > primaire$).
Ne pas respecter la conservation des charges lors de l'écriture des mécanismes.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

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🎯 Réactivité et mécanismes réactionnels (Substitution, Élimination, Addition)

1/4

Quel est l'intermédiaire réactionnel dans une $S_N1$ ?

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l far9 bin SN1 w SN2 ?

$S_N1$ se fait en deux étapes : formation d'un carbocation (étape lente) puis attaque du nucléophile.
$S_N2$ se fait en une seule étape concertée : le nucléophile attaque en même temps que le groupe partant s'en va.
$S_N1$ dépend de la stabilité du carbocation, $S_N2$ dépend de l'encombrement stérique.

💡 À retenir : $S_N1$ = carbocation, $S_N2$ = attaque par l'arrière (inversion).

$S_N1$ se fait en deux étapes : formation d'un carbocation (étape lente) puis attaque du nucléophile.
$S_N2$ se fait en une seule étape concertée : le nucléophile attaque en même temps que le groupe partant s'en va.
$S_N1$ dépend de la stabilité du carbocation, $S_N2$ dépend de l'encombrement stérique.

💡 À retenir : $S_N1$ = carbocation, $S_N2$ = attaque par l'arrière (inversion).

Kifach n3ref wach tafa3oul E1 wla E2 ?

$E1$ : formation d'un carbocation intermédiaire, favorisée par des solvants polaires et des substrats tertiaires.
$E2$ : mécanisme concerté, nécessite une base forte.

💡 À retenir : Base forte = $E2$ , Base faible/milieu protique = $E1$ .

$E1$ : formation d'un carbocation intermédiaire, favorisée par des solvants polaires et des substrats tertiaires.
$E2$ : mécanisme concerté, nécessite une base forte.

💡 À retenir : Base forte = $E2$, Base faible/milieu protique = $E1$.

Wach dima l'alcène l'akthar substitution houwa li kaytkon ?

Oui, selon la règle de Zaitsev, lors d'une élimination, l'alcène le plus substitué est le plus stable thermodynamiquement.

💡 À retenir : Zaitsev = alcène le plus substitué = produit majoritaire.

Quel est le rôle du solvant dans une réaction de substitution ?

Le solvant peut stabiliser les intermédiaires (carbocations dans $S_N1$ ) ou solvater les nucléophiles (ce qui peut ralentir $S_N2$ ).

💡 À retenir : Solvant polaire protique favorise $S_N1$ .

Le solvant peut stabiliser les intermédiaires (carbocations dans $S_N1$) ou solvater les nucléophiles (ce qui peut ralentir $S_N2$).

💡 À retenir : Solvant polaire protique favorise $S_N1$.

Pourquoi le carbocation tertiaire est-il plus stable ?

Grâce à l'effet inductif donneur (+I) des groupements alkyles qui dispersent la charge positive.

💡 À retenir : Plus il y a de groupements alkyles, plus le carbocation est stable.

Qu'est-ce qu'une réaction concertée ?

C'est une réaction où la rupture des liaisons et la formation des nouvelles se produisent simultanément.

💡 À retenir : Pas d'intermédiaire réactionnel.

Comment le nucléophile attaque-t-il dans une SN2 ?

Il attaque par l'arrière, à l'opposé du groupe partant, pour minimiser les répulsions électroniques.

💡 À retenir : Inversion de configuration (Walden).

Quelle est la différence entre un effet inductif et mésomère ?

L'effet inductif se transmet à travers les liaisons $\sigma$ (électronégativité), l'effet mésomère se transmet via les électrons $\pi$ ou doublets libres.

💡 À retenir : Mésomère > Inductif en intensité.

L'effet inductif se transmet à travers les liaisons $\sigma$ (électronégativité), l'effet mésomère se transmet via les électrons $\pi$ ou doublets libres.

💡 À retenir : Mésomère > Inductif en intensité.

Qu'est-ce qu'un acide de Lewis ?

C'est une entité chimique capable d'accepter un doublet d'électrons (électrophile).

💡 À retenir : Acide de Lewis = Électrophile.

Pourquoi l'addition de HBr est-elle régiosélective ?

Parce qu'elle passe par l'intermédiaire le plus stable (carbocation le plus substitué).

💡 À retenir : Markovnikov = stabilité du carbocation.

Qu'est-ce qu'un groupe partant ?

C'est un atome ou groupe d'atomes qui quitte la molécule en emportant le doublet de la liaison.

💡 À retenir : Un bon groupe partant est une base faible (ex: $I^-, Br^-$ ).

C'est un atome ou groupe d'atomes qui quitte la molécule en emportant le doublet de la liaison.

💡 À retenir : Un bon groupe partant est une base faible (ex: $I^-, Br^-$).

Comment identifier un site nucléophile ?

C'est un site riche en électrons : doublet non liant, liaison $\pi$ ou charge négative.

💡 À retenir : Nucléophile = cherche le positif.

C'est un site riche en électrons : doublet non liant, liaison $\pi$ ou charge négative.

💡 À retenir : Nucléophile = cherche le positif.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit la réaction du 2-bromo-2-méthylpropane avec l'ion hydroxyde $OH^-$ . Déterminer le mécanisme et le produit.

Exercice 1

Soit la réaction du 2-bromo-2-méthylpropane avec l'ion hydroxyde $OH^-$. Déterminer le mécanisme et le produit.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Comparer l'addition de $HBr$ sur le propène et sur le 2-méthylpropène.

Exercice 2

Comparer l'addition de $HBr$ sur le propène et sur le 2-méthylpropène.

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Exercice 3

Expliquer pourquoi l'éthanol peut subir une élimination pour donner l'éthène.

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