Carbonyles et dérivés d'acides : 68 questions de concours corrigées
12 épreuves X-ENS et E3A, sessions 2020 à 2026, filière PC.
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Réactivité du groupe carbonyle : additions nucléophiles (hydrures, organomagnésiens, cyanure), acétalisation, énolates et aldolisation, crotonisation, réaction de Wittig ; dérivés d'acides carboxyliques (esters, amides, chlorures d'acyle, anhydrides) : addition-élimination, estérification, saponification.
Au programme : en sup (1re année) pour PC, PSI et BCPST.
Les questions, avec indice et corrigé
68 questions, incontournables d'abord, puis de la plus accessible à la plus difficile.
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q24
La réaction du composé bicyclique 3 avec le méthylènetriphénylphosphorane A permet de former le produit 4. Donner la structure de 4. Donner le nom de la réaction.
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q26
Proposer des conditions de déprotection permettant de former le resvératrol à partir du produit de couplage de Heck. Nommer la réaction et écrire son mécanisme.
- saponification
- protection-déprotection
- addition-élimination
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q32
Donner le mécanisme de formation de l'énol représenté dans le document 7 à partir de C. Nommer cet équilibre.
- tautomérie céto-énolique
- mécanisme réactionnel
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q30
Montrer que la réaction entre 1' et 2 peut conduire aux deux adduits α et γ. Indiquer le nom de la réaction mise en jeu ainsi que son mécanisme pour chacun des deux adduits.
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q26
Donner la structure du composé 5. Il est synthétisé à partir de diphénylméthanone (Ph)₂CO et de méthylènetriphénylphosphorane. Proposer l'équation-bilan de la réaction de la formation de 5, et…
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q30
Proposer une courte voie de synthèse de l'alcool 10 (Ph = groupement phényle) à partir de 9. On supposera que le groupe protecteur « GP » résiste aux conditions expérimentales de cette synthèse.
- organomagnésien
- addition nucléophile sur ester
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q12
Proposer un mécanisme pour l'étape 3 → 4 et donner le sous-produit formé 5.
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q21
Proposer une transformation de 10 permettant d'obtenir un meilleur rendement ainsi que les conditions opératoires permettant sa formation.
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q17
Proposer des conditions et représenter le mécanisme réactionnel pour la transformation 1 2.
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q22
Par analogie avec la formation d'acétals, proposer un mécanisme réactionnel pour la transformation 7 8. Justifier le rôle du tamis moléculaire.
- acétalisation
- déplacement d'équilibre
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q28
Proposer un mécanisme permettant de justifier la formation de la molécule A en utilisant le protocole a.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q54
Donner le mécanisme pour la transformation de 2 en 3.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q55
Quel produit 3' aurait-on obtenu si on avait mis le précurseur 1 dans les conditions de réaction C₂H₅MgBr, THF, 0 ? Justifier en invoquant des considérations thermodynamiques. Conclure sur l'intérêt…
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q27
En déduire le mécanisme de l'étape 3 → 5 et le donner. Justifier en particulier l'utilisation de la N,N-diisopropyléthylamine, i-Pr₂NEt dans le milieu.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q34
Proposer un mécanisme, passant par la formation d'une imine, pour l'étape 7 → 8.
- amination réductrice
- hémiaminal
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q28
En utilisant les données d'électronégativité justifier le caractère basique du n-butyllithium (n-BuLi).
- électronégativité
- liaison carbone-métal
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q38
Nommer les trois groupes caractéristiques encadrés sur la structure de la monensine (Figure 2).
- groupe caractéristique
- nomenclature
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q44
Expliquer si l'utilisation du tétrahydroborate de sodium NaBH₄ aurait également été possible pour convertir la fonction ester en fonction alcool lors de la première étape de la transformation C → D.
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q29
Rappeler la classe de molécules naturelles dont fait partie la proline.
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q10
Donner le nom de la fonction qui a été formée dans le composé 2 puis dans le composé 3. En déduire la nature de l'étape 2 → 3.
- fonction amide
- transamination
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q13
Donner l'équation bilan de cette réaction.
- liaison amide
- équation de réaction
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q30
Justifier le choix du solvant de la synthèse. Quel est le rôle de l'acide sulfurique ?
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q35
Quelle est la fonction créée dans la molécule 5 ? Proposer un réactif permettant la synthèse de la molécule 5 à partir de 4.
- acétalisation
- protection de carbonyle
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q40
Proposer un réactif permettant de réaliser la réaction 9 → 10.
- hydrogénation catalytique
- chimiosélectivité
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q52
Écrire l'équation bilan associée à la synthèse magnésienne de C₂H₅MgBr à partir du bromoéthane.
- organomagnésien
- synthèse de grignard
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q31
Donner la structure du composé B ainsi que le mécanisme de sa formation.
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q36
Justifier le choix des réactifs utilisés au cours de l'étape 6.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q26
Dans l'étape 2 → 3 l'acide carboxylique est transformé en fluorure d'acyle, à l'aide de réactifs volontairement non explicités. Justifier l'intérêt de cette transformation pour l'obtention de la…
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q32
Justifier la plus grande réactivité de la molécule 6 par rapport à la molécule B.
- électrophilie
- effet mésomère
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q40
Donner la structure de l'anion obtenu par action du butyllithium sur le composé (12). Représenter deux formes mésomères prouvant la stabilité particulière de cet anion.
- déprotonation
- forme mésomère
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q43
Proposer des conditions opératoires permettant d'obtenir le produit B à partir du composé A.
E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q48
Proposer un schéma mécanistique pour la transformation H → I sachant que le tétrahydroaluminate de lithium LiAlH₄ peut être assimilé à une source d'ions hydrure.
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q28
Donner les noms en nomenclature officielle du substrat 1 de départ ainsi que des deux adduits α et γ.
- nomenclature officielle
- dérivé halogéné
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q13
Quelle est l'espèce formée par réaction de la molécule 1 avec une base forte ? On écrira ses différentes formes mésomères.
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q14
Donner la structure de la molécule 2 et attribuer les différents signaux du spectre RMN.
- alkylation d'énolate
- spectroscopie rmn
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q21
Par analogie de la réactivité d'un organolithien (MeLi) avec celle d'un organomagnésien, proposer un mécanisme pour la transformation de 12 en 13.
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q22
Proposer un mécanisme pour la transformation de 13 en 14. Quel est le rôle de la pyridine ?
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q8
Identifier le type de réaction correspondant à l'étape 1 → 2.
- condensation
- réaction de décarboxylation
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q9
Donner la représentation topologique des quatre autres régioisomères qu'il est possible d'obtenir lors de la première étape.
- régioisomérie
- représentation topologique
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q16
Donner la représentation topologique des composés 7 et 8.
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q28
Proposer des conditions opératoires permettant de transformer 7 en 8.
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q23
Proposer des réactifs et conditions expérimentales pour procéder à la formation de la liaison C₂–C₃ du composé 9.
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q29
Faire un schéma annoté du montage de la synthèse.
- montage à reflux
- verrerie
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q31
Déterminer le rendement de la réaction.
- rendement de synthèse
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q34
Dans ces conditions, l'organocuivreux CH₃Cu se forme et réagit sur la molécule 2 par une addition (1,4). Sachant que la molécule 3 est un énolate, proposer un mécanisme expliquant la synthèse des…
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q36
Donner la représentation de la molécule 7 et le nom de la réaction 6 → 7.
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q41
Donner la représentation de la molécule 11.
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q43
Donner la représentation de la molécule 16.
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q51
Quelle fonction est formée lors de la transformation de 1 en 2 ? Pourquoi est-il préférable d'utiliser l'APTS plutôt que l'acide sulfurique au cours de cette étape ?
E3A Physique-Chimie PC 2026, Q33
En supposant que le dibrome Br₂ joue le rôle d'électrophile, justifier soigneusement la régiosélectivité observée lors de la monobromation.
- régiosélectivité
- contrôle orbitalaire
- énol
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q29
En déduire le choix de l'utilisation du diéthyle éther, Et₂O, comme solvant et de la tétraméthyléthylènediamine, TMEDA, comme réactif pour cette étape.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q30
Au vu des propriétés des molécules impliquées dans la première étape (A + B → C), justifier le très faible rendement de cette étape.
- compétition réactionnelle
- rendement chimique
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q32
Indiquer, en justifiant, l'adduit qui est formé majoritairement lors de la réaction entre le carbanion 1' et 2 en présence de perchlorate de tetrabutylammonium.
E3A Physique-Chimie PC 2023, Q20
Proposer un mécanisme pour la transformation de 11 en 12. Quel est le nom de cette réaction ?
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q11
Expliquer pourquoi le passage par le régioisomère 2 est le plus favorable dans le mécanisme proposé par rapport aux autres régioisomères possibles.
- régiosélectivité
- encombrement stérique
ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q19
Proposer une séquence de deux étapes permettant le passage du composé 8 à 10.
- synthèse d'alcène
- déshydratation
E3A Physique-Chimie PC 2022, Q23
Sachant que l'attaque nucléophile conduit directement à 3 sans intermédiaire réactionnel, proposer un mécanisme de formation de 3. À quel mécanisme connu l'étape d'attaque nucléophile…
ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q20
Représenter le mécanisme réactionnel de la transformation 5 6.
E3A Physique-Chimie PC 2021, Q39
Proposer un mécanisme de la réaction 8 → 9.
- acétalisation
- hydrolyse d'acétal
E3A Physique-Chimie PC 2020, Q60
En plus de la déprotection, la transformation de 10 en 11 implique une autre transformation, laquelle ? Proposer un mécanisme à partir de l'alcool déprotégé permettant d'obtenir la molécule 11 qui…
- lactonisation
- transestérification
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q35
Donner, en explicitant les raisonnements, les structures de 10 et 11.
ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q36
Proposer un mécanisme pour l'étape 11 → 12 et justifier la sélectivité de cette étape.
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q31
Indiquer le site du carbanion 1' qui aura la plus grande interaction avec l'électrolyte perchlorate de tetrabutylammonium (C₄H₉N⁺ · ClO₄⁻). En déduire quel carbone présente le caractère nucléophile…
- paire d'ions
- solvatation et nucléophilie
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q34
Au vu des résultats précédents, et des potentiels de réduction des deux espèces, proposer une explication à la sélectivité observée.
- potentiel de réduction
- chimiosélectivité
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q35
En utilisant les résultats des questions précédentes, justifier les résultats obtenus expérimentalement.
- interprétation de résultats
- régiosélectivité
ENS Physique-Chimie L PC 2024, Q36
Proposer un mécanisme pour la formation de chacun des adduits à partir de l'organomagnésien dérivé du composé 1.
- réactif de grignard
- addition nucléophile
ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q33
Proposer une structure pour l'adduit de Lewis 16 qui se forme entre la méthylacroléine et le CBS protonné.
- catalyse acide de lewis
- adduit
ENS Physique-Chimie L PC 2020, Q27
Donner la demi-équation électronique d'oxydation et proposer un mécanisme pour l'étape de cyclisation de la dopamine oxydée en milieu aqueux.
Pièges classiques
- Face à un organométallique ou une base forte, ne pas oublier les protons acides préexistants (acide carboxylique, alcool, alcyne vrai, phénol) qui réagissent en priorité par acido-basicité et consomment un équivalent de réactif.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2026, Q26E3A Physique-Chimie PC 2026, Q31E3A Physique-Chimie PC 2023, Q21
- L'addition d'un organomagnésien ou d'un organolithien sur un ester ne s'arrête jamais à la cétone : celle-ci étant plus électrophile que l'ester de départ, elle subit une seconde addition immédiate conduisant à un alcool tertiaire.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q21
- Face à une cétone énolisable encombrée, les organolithiens peuvent se comporter comme des bases fortes : la déprotonation en \alpha parasite l'addition nucléophile 1,2.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q30
- Sur un composé dicarbonylé, le méthylène central flanqué de deux carbonyles est considérablement plus acide que les méthyles situés en extrémité de chaîne en raison de la délocalisation étendue de l'énolate résultant.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2023, Q13
- L'attaque d'un énolate sur un dérivé halogéné conduit majoritairement à la C-alkylation, alors que sa réaction avec un chlorure d'acyle s'effectue préférentiellement sur l'oxygène (O-acylation) pour donner un ester d'énol.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2021, Q34
- Sur un système conjugué \alpha,\beta-insaturé, bien identifier si le nucléophile conduit à une addition 1,2 directe sur le carbonyle ou à une addition conjuguée 1,4 (de type Michael).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2020, Q27
À retenir
- Le couplage direct entre un acide carboxylique et une amine forme un sel d'ammonium inerte à température ambiante ; la formation d'amide nécessite l'activation préalable de l'acide (chlorure d'acyle, anhydride) ou un agent de couplage (DCC, HATU).
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q26ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q21
- \mathrm{NaBH_4} réduit sélectivement les aldéhydes et les cétones en alcools, tandis que \mathrm{LiAlH_4} réduit aussi les esters, anhydrides, chlorures d'acyle et acides carboxyliques.
Question source :E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q44
- La réduction d'un ester par \mathrm{LiAlH_4} consomme deux équivalents d'hydrure et conduit à l'alcool primaire, l'aldéhyde intermédiaire étant trop électrophile pour être isolé.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q43E3A Physique-Chimie PC 2025, QChimie-Problème 2-Q48ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q30
- La synthèse et la manipulation des organomagnésiens et organolithiens imposent un milieu rigoureusement anhydre, une atmosphère inerte et un solvant éthéré aprotique coordinant (\mathrm{Et_2O}, \mathrm{THF}).
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q29
- L'hydrolyse d'un organomagnésien protone l'alcoolate et détruit l'excès de réactif ; en présence de groupes acidosensibles, elle s'effectue à l'aide d'une solution aqueuse de \mathrm{NH_4Cl}.
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2021, Q23E3A Physique-Chimie PC 2020, Q54
- Lors de l'acylation par un chlorure d'acyle, une amine tertiaire non nucléophile (pyridine, \mathrm{Et_3N}, base de Hünig) est ajoutée pour piéger le \mathrm{HCl} formé et éviter la désactivation de l'amine réactive.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2026, Q36ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q27
- La saponification d'un ester par les ions hydroxyde est quantitative et irréversible grâce au transfert de proton exothermique entre l'acide carboxylique et l'ion alcoolate libéré.
Questions sources :E3A Physique-Chimie PC 2021, Q39E3A Physique-Chimie PC 2026, Q26
- L'oléfination de Wittig convertit régiospécifiquement un aldéhyde ou une cétone en alcène ; la force motrice thermodynamique provient de la très grande stabilité de la liaison \mathrm{P=O} de l'oxyde de triphénylphosphine libéré.
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2023, Q26E3A Physique-Chimie PC 2021, Q36
- L'acétalisation des aldéhydes et cétones est une réaction réversible sous catalyse acide ; elle sert de protection contre les milieux basiques et nucléophiles et se déprotège en milieu aqueux acide.
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q10E3A Physique-Chimie PC 2021, Q39
- L'ouverture d'un époxyde par un carbanion (organomagnésien ou alcynure) permet d'allonger la chaîne de deux atomes de carbone et donne un alcool après hydrolyse, l'attaque en milieu basique se faisant sur le carbone le moins encombré.
Questions sources :ENS Physique-Chimie L PC 2025, Q36E3A Physique-Chimie PC 2020, Q54
- La coupure basique d'un composé carbonylé \alpha,\beta-insaturé s'effectue par rétro-crotonisation : addition 1,4 de \mathrm{HO^-} suivie d'une rétro-aldolisation rompant la liaison \mathrm{C_\alpha-C_\beta}.
Question source :ENS Physique-Chimie L PC 2022, Q12
Les questions sont classées par chapitre à partir des corrigés détaillés de WikiPrépa ; une question peut relever de deux chapitres. La difficulté, de 1 (application directe) à 4 (difficile), est une estimation. Comment les corrigés sont rédigés et relus
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