Correction du devoir en temps limité de chimie n°5

Le devoir de chimie n’est pas si réussi que le devoir de physique, puisque la moyenne de la classe est de 10,2/20. Les copies ayant plus de 10 sont au nombre de 17 et 2 ont entre 9 et 10.

D’une façon générale, vous avez 5 problèmes, qui sont relativement habituels pour des débutants en chimie organique, mais qu’il faudra s’attacher à corriger aussi vite que possible.

– Vous devez distinguer la nature de la réaction (addition, substitution nucléophile, élimination, oxydation, réaction acido-basique) du mécanisme de la réaction (SN1 ou SN2, E1 ou E2 etc). Cela permet de résoudre les problèmes les uns après les autres : d’abord quelle est la réaction qui se produit ? ensuite selon quel mécanisme se produit-elle ? C’est souvent une bonne manière de procéder parce que ça permet de ne pas mélanger tous les arguments, ce qui conduit ensuite le correcteur à devoir se débrouiller pour y retrouver les siens.

– Vous n’êtes pas à l’aise avec la question : « quelle est la réactivité de l’espèce machin ». Votre réponse est souvent : c’est une espèce très réactive, ou peu réactive, ce qui n’a aucun sens en soi car cela peut dépendre (parfois considérablement) des conditions. Déterminer la réactivité d’une espèce, c’est savoir en tant que quoi elle réagit : en tant que base, acide, nucléophile, électrophile, oxydant, réducteur, solvant, etc. Identifier la réactivité d’une espèce, c’est déjà avoir fait un grand pas vers la compréhension de ce qui se passe.

– L’écriture d’un mécanisme obéit à des règles précises : on doit y faire figurer les « mouvements électroniques », c’est-à-dire préciser quels électrons initialement à tel endroit se retrouvent à tel autre. Cela se fait à l’aide de flèches qui partent d’un doublet d’électrons (liant ou non liant) et arrivent à un atome. Ces règles ne sont en aucun cas des lubies personnelles. Ce sont les règles officielles en vigueur chez les chimistes organiciens, et il n’est pas question de les contester une seule seconde : on les applique et puis c’est tout.

– Vous ne devez pas inventer de mécanisme, sauf si la question est : « imaginer le mécanisme » (ce qui sous-entend qu’il n’est pas dans le cours). Les mécanismes sont intégralement décortiqués en cours, et il faut les restituer dans leur intégralité.

– L’étude stéréochimique d’une réaction nécessite d’une part de représenter les molécules dans l’espace (généralement en Cram ou éventuellement en Newman ou en Haworth), et d’autre part de faire figurer clairement les directions d’arrivée des réactifs (en anti par exemple). Pour cela, la meilleure façon est de s’arranger pour que tous les groupes impliqués soient dans le plan de la feuille. C’est en particulier indispensable pour bien faire comprendre l’inversion de Walden. Je l’ai déjà dit et je ne me lasserais pas de le répéter.

Soit dit en passant, je vais en revanche bientôt me lasser de répéter qu’on ne peut pas dire si un carbone est R ou S si on a fait une représentation plane et non spatiale. Je me suis d’ores et déjà lassé de répéter comment on fait une représentation propre selon la convention de Cram. Tant pis pour vous si vous persistez à représenter 3 liaisons dans le plan de la feuille. Faire proprement apparaitre une inversion de Walden avec ça, c’est tout simplement impossible. N’oubliez jamais que le jour du concours, peu importe que vous ayez compris ; ce qui compte, c’est que le correcteur en soit convaincu. A la lecture de vos copies corrigées, ayez la modestie de ne pas dire « mais, c’est bien ça que je voulais dire ! » (sous entendu : « il est bouché à la toile émeri, ce vieux schnoque de lapin »), mais au contraire de vous demandez pourquoi je n’ai pas compris votre schéma.

Concernant l’exercice 1, je n’ai pas de remarques particulière, sinon la réaction de HO- sur l’ion ponté nécessitait de considérer les deux ions pontés possibles pour pouvoir trouver tous les stéréoisomères.
Egalement, attention à ne pas dire d’âneries. Les questions 11 et 12 visaient à déterminer sur quel atome de carbone de l’ion ponté l’ion HO- attaquait préférentiellement. C’est une expérience de pensée qui consiste à dire : si jamais le cycle s’ouvre, qui porte la charge positive ? et en déduire qui est le plus électrophile. En aucun cas on ne prétend que la réaction passe par l’intermédiaire d’un carbocation !

Concernant l’exercice 2.
Dans la SN1 de la première question, l’eau joue le rôle de nucléophile (un nucléophile porteur d’un H labile). En aucun cas, elle ne se dissocie pour donner HO- et H+. Cette réaction est très très limitée (K=10-14 dans l’eau). De la même façon, l’acide éthanoïque, avec ou sans eau, ne libère que des quantités totalement négligeables d’ion éthanoate (c’est un acide faible).
Je déplore que les inversions de Walden soient si mal faites (quand elle le sont), et j’attire votre attention sur le fait que seul le carbone qui réagit subit l’inversion de Walden. Ainsi, dans A, l’autre carbone asymétrique, initialement R, est inchangé par la réaction (et reste R car l’ordre de priorité reste le même). Le mécanisme de la E2 est généralement bien connu ou inconnu.
Concernant l’incompatibilité d’un milieu acide avec les ions cyanure, outre le fait qu’une fois que les ions cyanure se sont transformés en acide cyanhydrique HCN, il n’y a plus de doublet sur le C, il est important de préciser que HCN peut se dégager sous forme de gaz et que ce gaz est très toxique (c’est le gaz qui était utilisé dans les chambres à gaz nazies).

Deux perles pour finir :
– « l’acide éthanoïque va jouer le rôle de base »;
– « les carbones asymétriques sont tous les deux plans. »

Et enfin, une dernière remarque tout à fait générale : mieux vaut une bonne rature qu’un gribouillis. Si vous vous êtes trompé, barrez et récrivez tout proprement. Quand la question porte sur les relations d’isomérie entre deux composés et que la réponse est constituée du mot énantiomère sur lequel a été rajouté diastéréoisomère (à moins que ce ne soit l’inverse), c’est littéralement incompréhensible, et n’apporte évidemment aucun point. Pareil pour un R sur lequel on rajoute un S ou une liaison vers l’avant qu’on gribouille parce qu’en réalité elle est vers l’arrière. Comment voulez-vous que le correcteur n’ait pas l’impression que vous essayez de le truander ?
Dans au moins 10 copies, la note relativement basse est uniquement due à une présentation tellement déplorable qu’il était impossible d’attribuer les points. Quel gâchis !