CCP Chimie 1 PC 2004

Thème de l'épreuve Étude du Viagra
Principaux outils utilisés chimie organique, orbitales moléculaires, potentiel chimique, diagrammes potentiel-pH, courbes intensité-potentiel, cristallographie, théorie des bandes

Corrigé

(c'est payant, sauf le début): - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

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Rapport du jury

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SESSION 2004 . PCCH 108

CONCOURS COMMUNS POlYIECHNIOUES

EPREUVE SPECIFIQUE -- FILIERE PC

CHIMIE 1

Durée : 4 heures

Les calculatrices sont autorisées.

Les différentes parties sont indépendantes.

Mise en garde

Toute démonstration illisible ou incompréhensible sera considérée comme fausse.

Le candidat attachera la plus grande importance à la clarté, à la précision et 
à la
concision de la rédaction.

Si un candidat est amené à repérer ce qui peut lui sembler être une erreur 
d'énoncé, il le
signalera sur sa copie et devra poursuivre sa composition en expliquant les 
raisons des
initiatives qu 'il a été amené à prendre.

Ce problème propose l'étude d'un composé pharmaceutique commercialisé sous le 
nom de
Viagra. Il aborde la synthèse du principe actif, le sildenafil, et l'étude 
physico-chimique de certains
constituants intervenant dans la synthèse, dans l'excipient ou encore dans 
l'enrobage. Toutes les
étapes et tous les produits ne sont pas nécessairement étudiés._ A propos de 
certains constituants, une

étude physico--chimique allant plus loin que le seul intérêt pharmaceutique est 
proposée.

La synthèse est réalisée de la façon suivante :

H
. N
N' o/\ M62504 N' o/\ 1° NaOH N,N o'H
------------> -------->
2° H+
Etape 1
A B - Etape 2
C
| O
HNO3 concentré o SGC] N'N NH2
2° NH3
Etape 3
Etape 4 NO2
D
E
| 0
,N
SnClz N NH2
dans EtOH/ H20
Etape 5 NH2
F
O NH2
O O
\
C] EÎ3N | NH
F + ___) N
O
0 Etape 6 \\
G K
H
H--N N--
O
O\ I 0 K \\ '/
ClSO3H ' s' S\
----> \ C1 ------.--------> N

dans EtOH /»

Etape 8 N

Etape 9 \

sildenafil

Sous sa forme utilisée, ce composé pharmaceutique est constitué d'un noyau et 
d'un enrobage.
Outre le principe actif, le noyau contient les constituants suivants :
Cellulose microcristalline,
Hydrogénophosphate de calcium anhydre,
Croscarrnellose de sodium,
Stéarate de magnésium.
L'enrobage a la composition suivante :
Hypromellose,
Dioxyde de titane,
Lactose,
Triacétine,
Laque d'aluminium-indigotine (carmin d'indigo E 131).

Première partie

Aspects de la synthèse du sildenafil

1.- Dans l'étape 1 , le diméthylsulfate MeZSO4 pourrait être remplacé par 
l'iodométhane.

1.1.- Proposer un mécanisme pour la synthèse de B à partir de A et de 
l'iodométhane. Justifier
la facile déprotonation de l'ion ammonium formé intermédiairement.

1.2.-- Parmi les solvants possibles du tableau ci-dessous, indiquer, en 
justifiant, celui qui serait
le mieux adapté pour réaliser cette étape.

, Alcool benzylique , ,,
(phénylméthanol) Acetate d ethyle Cyclohexane
relat1ve -
Moment d1pola1re 1,7 1,85
en Debye

2.-- Proposer un mécanisme pour la réaction de l'étape 2.

3.-- L 'étape 6 conduit à la synthèse du composé H.

3.1 .-- Proposer un mécanisme pour cette réaction.
3.2.-- Quel est le rôle de la triéthylamine '?

4.- La réaction de l'étape 9 procède par un mécanisme analogue à celui de la 
formation d'un amide
à partir d'une amine et d'un chlorure d'acide (ou chlorure d'acyle).

4.1.- Proposer un mécanisme pour cette réaction. _
4.2.- La tétrahydropyrazine K possède deux sites réactionnels possibles. 
Proposer une

interprétation pour la régiosélectivité observée.

Deuxième partie

Méthode de synthèse du composé G

Le produit de départ est l'éthoxybenzène noté L.

Lo

@ L
5.-- La première étape est une nitration de l'éthoxybenzène.

5.1 .-- Indiquer les conditions de cette réaction : réactif, catalyseur 
éventuel.
5.2.-- La théorie des orbitales frontières peut être utilisée pour prévoir la 
structure de l'isomère
majoritaire.
5.2.1.-- Montrer que dans le cas où un nucléophile réagit avec un électrophile, 
l'une des

interactions entre orbitales frontières est prépondérante.
5.2.2.-- Dans le cadre de cette seule interaction prépondérante, quelle 
orbitale de

l'éthoxybenzène faut--il étudier '?
5.2.3.-- L'éthoxybenzène est modélisé par le phénol.
Les diverses orbitales obtenues par un calcul de Hückel pour cette molécule

modèle sont indiquées ci-dessous. Les orbitales moléculaires % sont développées
sur la base des orbitales atomiques %- : Wk =ZCk,i<0i. Les coefficients sont
i ,

indiqués en respectant la numérotation de la figure suivante :

Quel est l'isomère nitré du phénol qui devrait être majoritairement obtenu ?

5.3.- L'isomère 1-éthoxy--4-nitrobenzène, noté M, est isolé. Pour s'assurer à 
ce stade que la
réaction a bien eu lieu, une chromatographie sur couche mince est réalisée.
5.3.1.- Préciser la signification des termes : phase fixe, éluant, solvant.

5.3.2.-- Faire un schéma du dispositif utilisé.

5.3.3.-- Une goutte d'éthoxybenzène et une goutte du produit M, en solution dans
l'éthanol, sont déposées sur plaque de silice. La chromatographie est réalisée.
Proposer une position relative pour les taches des différents composés en 
justifiant

la réponse.

6.-- Le produit M est mis à réagir avec du dichlore en présence de chlorure 
d'aluminium.

Quel est le produit N ainsi obtenu ?
Justifier l'obtention de l'isomère N en utilisant les règles d'Hollemann ; le 
mécanisme n'est pas

demandé.

7 .- Proposer une méthode pour obtenir l'acide 2-éthoxy--S-nitrobenzoïque P à 
partir de N.

NO2

HO P

0 Cd

8.-- Proposer une suite de réactions permettant d'obtenir la molécule souhaitée 
G à partir de P. Une
méthode consiste à passer par un cation diazonium.

9.- Stratégie de synthèse

9.1.- Après chloration de l'éthoxybenzène, les réactions utilisées dans la 
question 7 et le

passage au chlorure d'acide sont réalisés.
Quel isomère Q est obtenu majoritairement, en considérant que le groupe éthoxy 
oriente

principalement en position para lors d'une substitution électrophile aromatique 
?

9.2.- Quel est l'intérêt de la nitration de L ?
9.3.- Le spectre RMN (à 90 MHZ) de Q, effectué dans CDCl3, présente les signaux 
suivants :

Deplacement chimique Multiplicité Intégration du signal
en 0 .m

Attribuer les signaux de ce spectre ; justifier en particulier leur 
multiplicité.

Troisième partie

Solutions d'acide nitrique

L'étape 3 est une nitration. Elle nécessite l'utilisation de solutions 
concentrées. Cette partie
concerne l'étude thermodynamique de solutions constituées d'acide nitrique et 
d'eau.

Des mesures effectuées à 20 °C fournissent les pressions partielles d'eau et 
d'acide nitrique dans la
phase gaz en équilibre avec une solution liquide pour des compositions, 
indiquées en fraction
molaire, x,-- variables :

10.- Une solution liquide est dite idéale si pour chaque constituant i de 
celle-ci, le potentiel
chimique s'exprime par la relation ,u,.,, = ,u,, + RT ln(X,--) , Où ,uZ, est le 
potentiel chimique du

48,00

corps i liquide pur.
Montrer que pour une solution idéale en équilibre avec sa phase gazeuse, 
supposée parfaite, la
loi de Raoult p, = x,.p: est vérifiée. p,-- est la pression partielle d'un 
constituant i de la solution

et p , est la pression de vapeur saturante de i à la température étudiée.

11.- Indiquer la relation existant entre le potentiel chimique y... et 
l'activité a,-- pour un constituant i

d'une solution réelle avec pour référence le corps pur.

12.- En utilisant les données expérimentales du tableau, calculer l'activité de 
l'acide nitrique, avec

pour référence le corps pur, dans les différents mélanges.
Calculer dans chaque cas le coefficient d'activité. Commenter ces résultats.

13.- Pour une solution diluée idéale, le potentiel chimique du constituant i se 
met sous la forme
,a" : ,uff} + RT ln(x,) , où ,uÏ, est le potentiel chimique du corps i 
infiniment dilué.

l3.1.--Pour une solution diluée idéale en équilibre avec sa phase gaz, la loi 
de Henry p, : xiki

est vérifiée. p,-- est la pression partielle d'un constituant i de la solution 
et k,-- est la
constante de Henry de i à la température étudiée. Exprimer k,-- en fonction de 
,ulî'j , du

. . . - 0 !
potent1el ch1m1que standard du gaz parfa1t ,u,--,g et de la temperature.

l3.2.--Indiquer la relation existant entre le potentiel chimique lui,! et 
l'activité a; pour un
constituant i d'une solution réelle avec pour référence le corps infiniment 
dilué.

l3.3.-Calculer l'activité de l'eau référée au corps infiniment dilué, pour les 
divers mélanges. Il
est nécessaire de faire une approximation qui doit être précisée. Commenter ces 
résultats.

Quatrième partie

Etude de la réduction par le chlorure stanneux de l'étape 5

Etude thermodynamique

Données

° Potentiels redox standard
Sn2+ + 2 EUR" : Sn(s) E]0 = --0,14 V

SnOz(s)+4H++2 e--= Sn"+2 H20 E? : 0,12V
HSnO£ + 3 H+ + 2 e* : Sn(s) + 2 H20 E? = 0,33 V

° Equilibres non redox
HSnOQ + 3 H+ : Sn2+ + 2 H20 ' log K4 : 15,7
SnOâ" + 2 H+ = Sn02(s) + H20 log K5 : 24,7

° Constante de Faraday : F = 96500 C.mol"1

° Donnée à prendre en compte dans les calculs : EFI 1n10 z_ 0, 06 V

° La température est de 25 °C.

Le diagramme E : f(pH) est construit en ne prenant en compte que les espèces 
suivantes : SnOz(s),
Sn", Sn(s), SnOâ'" , HSn05. La convention pour le tracé des frontières est la 
suivante : frontière

entre un solide et un soluté : la concentration du soluté est prise égale à 1 
mol.L'1 ; frontière entre
deux solutés : le rapport des concentrations est pris égal à un.

La courbe en pointillé correspond au systèmeH'"/H;

14.- Classement des espèces
Calculer le nombre d'oxydation de l'étain dans chaque composé pris en compte.

15.- Calcul de grandeurs standard

15.1.-Calculer le potentiel redox standard, EË , du couple SnOz/ Sn qui 
intervient dans l'équation
électrochimique : Sn02(s) + 4 H+ + 4 e" : Sn + 2 H20.
15.2.--Calculer le potentiel redox standard, E$ , du couple SnOz/ HSnO£ qui 
intervient dans

l'équation électrochimique : SnOz(s) + H+ + 2 e* : HSnO£ .

16.- Etude de dismutation

16.1.--Les ions stanneux Sn2+ se dismutent en Sn02 et Sn. Calculer le pH 
au--delà duquel il n'est
pas possible de choisir la concentration en Sn2+ égale à 1 mol.L"l.
16.2.-- HSnOQ se dismute en Sn02 et Sn. Calculer le pH en deçà duquel il n'est 
pas possible de

choisir la concentration des ions HSnO£ égale à 1 mol.L"'.

17 .- Frontières verticales

17.1 .-Etablir l'équation de la frontière entre les ions SnOâ' et Sn02(s).

17 .2.-Etablir l'équation de la frontière entre HSnOQ et Sn2+ .

Compte tenu de la valeur du pH établie en 16.1, cette frontière apparaît--elle 
sur le
diagramme ?

18.-- Quel est le couple présent entre les deux pH de dismutation ?
Etablir l'équation de la frontière correspondante.

19.- Reproduire le diagramme sur votre copie et placer les espèces dans les 
différents domaines.

20.- Dans la réaction de l'étape 5, montrer, en écrivant l'équation redox 
correspondante, que le
passage de E à F est une réduction.

Cette réaction est effectuée à pH % 7. La réduction de E en F est observée. 
Quelle espèce de
l'étain est formée en admettant que SnClz est dissocié en Sn2+ et 2 Cl" ?

Stabilité de l'étain
Le diagramme E : f(pH) établi permet également d'étudier la stabilité de 
l'étain.

21.- Les notions de corrosion, d'immunité et de passivation sont définies 
habituellement pour une
concentration totale très faible. En admettant que l'allure du diagramme donné 
reste la même
pour une faible concentration, préciser les domaines de corrosion, d'immunité 
et de
passivation.

22.-- L'étain est--il thermodynamiquement stable à pH : 1 ?
S'il n'est pas stable, quelle est l'espèce formée ?

23.-- L'étude thermodynamique doit être complétée par une étude cinétique. Le 
tableau suivant
indique les surtensions minimales qu'il faut imposer à une cathode, en fonction 
de sa nature,

pour obtenir la réduction de H+ en Hz.

Nature de la cathode

Surtension minimale à
imposer pour déceler la 0,19 0,40
réduction de H2 en volts

Le système Sn/Sn2+ est rapide.

23.1.-L'étain est-il réellement attaqué par H+ à pH : l ?
Justifier la réponse avec un tracé qualitatif des courbes I : f(E) utiles.

23.2.--Dans une solution à pH : 1, une lame d'étain est reliée électriquement à 
un fil de platine.
Construire qualitativement les courbes I : f(E).

Indiquer pour chaque électrode les réactions qui ont lieu.
23.3.--Si le platine est remplacé par le cuivre, que se passe-t--il '?

Cinquième partie

Rôle de l'hydrogénophosphate de calcium présent dans le noyau

Le noyau du composé pharmaceutique contient de l'hydrogénophosphate de calcium.

Données

° Pour H3PO4 : pKa1 : 2,1 ; pKa2 = 7,2 ; pKa3 : 12,4
° Les ions calcium donnent un précipité avec les ions phosphates selon :
2 POÎ," + 3 Ca2+ = Ca3(PO4)2(S) ; avec Kf : 1026 (sz : 26).

24.- Quel serait le pH d'une solution contenant initialement 10",2 mol.L"1 
d'hydrogénophosphate de
sodium '?

25.-A 100 mL de cette solution est ajoutée, sans variation notable de volume, 
une quantité de
0,2 mmol d'un acide fort. Quel est le nouveau pH '?

26.-- Dans le cas étudié, des ions calcium sont présents.
A 10 mL d'une solution contenant 10"2 mol.L"1 d'ions hydrogénophosphate, une 
solution

contenant 0,1 mol.L"1 d'ions calcium est ajoutée progressivement.
La courbe donnant la concentration des diverses espèces en fonction du volume 
d'ions calcium

ajouté est indiquée ci--après :

i
"
II
II
II
II
Il
fil

9Û

I'AII
IIVIII

li...-... 8°

70
IP.-...... 50 %H2...;
Il...-..... 5Û
"..-...... ,, M...?

30

un

5 5 7- 8 9 VolCa2+

26.1 .-Ecrire l'équation de la réaction prépondérante compatible avec ces 
données.

26.2.--Calculer la constante d'équilibre de cette réaction.
26.3.--Comment évolue le pH lors de l'addition des ions calcium '?

Sixième partie

Etude du dioxyde de titane

L'enrobage est, en particulier, constitué de dioxyde de titane. Cette dernière 
partie aborde les
aspects physico-chimiques de ce constituant.

27 .- Un cristal ionique est constitué de cations MZ+ de rayon r et d'anions 
AZ_ de rayon R. Dans un
premier temps, la structure est supposée constituée d'anions tangents entre 
eux. Les cations

sont situés dans des sites d'anions en étant tangents à ceux-ci.
27.1.-En s'aidant, éventuellement, des connaissances acquises à propos de la 
structure cubique

\ I r ' - c , , - .
a faces centrees, calculer le rapport ; dans le cas de cat10ns en 51te 
tetraednque d'amons,

puis en site octaédrique.

27.2.-Calculer ce rapport %-- dans le cas de cations en site cubique d'anions.

28.- Dans les cristaux ioniques réels les cations sont tangents aux anions mais 
les ions de même
signe ne sont pas tangents entre eux.

28.1.-Quelle inégalité doit être respectée entre le rapport--% et les valeurs 
numériques limites

calculées ci--dessus pour les occupations tétraédrique, octaédrique et cubique 
des cations
dans les sites d'anions ?

28.2.--Dans le cas où deux coordinences sont possibles sur le critère 
géométrique défini
précédemment, quelle est celle qui est la plus favorable ?

29.- De façon simplifiée, la structure de Ti02, variété rutile, peut être 
décrite de la façon suivante :

les anions 02" forment un arrangement hexagonal et les ions Ti4+ occupent un 
site octaédrique
sur deux.

Le schéma suivant représente cette structure en projection dans un plan 
contenant la base de la

maille hexagonale, le paramètre c est la hauteur de cette maille et a la 
distance la plus courte
entre deux anions d'un plan de base.

. cation à 30 / 4 . cation à c /4

O anionàc/2 O anionàOouc

Le rayon attribué à Ti4+ est égal à 60,5 pm et celui attribué à 02" est égal à 
136 pm.

29.1 .--Calculer le rapport % . L'occupation des sites ainsi prévue est--elle 
en accord avec la structure ?

29.2.-Compte tenu de la stoechiométrie de Ti02, combien de cations entourent 
directement un
anion (coordinence de l'anion) ?

30.-- Des mesures cristallo graphiques permettent d'établir les résultats 
suivants : a = 296 pm, c = 407 pm.
Calculer la masse volumique de TiOz.

Données :
Masses atomiques : M(Ti) = 47,9 g.mol"', M(O) : 16 g.mol'1
Constante d'Avogadro : NA : 6,02.1023 mol--1.

31.- Donner la structure électronique du titane et de son cation Ti".
Donner la structure électronique de l'oxygène et de son anion 02".

(Numéro atomique du titane : Z = 22 ; numéro atomique de l'oxygène : Z = 8).

32.-- En utilisant les résultats de la théorie du champ cristallin, indiquer 
par un schéma, quelle est la

levée de dégénérescence des orbitales atomiques d (éventuellement vides) quand 
un cation est
dans un champ octaédrique.

33.- Dans un cristal métallique, les niveaux énergétiques constituent des 
bandes. Cette notion est
applicable à un cristal ionique. Dans le cadre de l'étude du cristal Ti02, 
seules seront prises en

compte les OA 3d du titane après levée de dégénérescence et les OA 2p de 
l'oxygène. De plus,
l'énergie des OA Bd du titane est supérieure à l'énergie des OA 2p de l'oxygène.

33.l.-En admettant que chaque groupe d'orbitales dégénérées donne lieu à une 
bande et que les
bandes ainsi constituées ne se chevauchent pas, construire un schéma de bandes 
pour

Ti02.
33.2.--Le cristal contient N motifs (N très grand). Indiquer, en fonction de N, 
combien de

niveaux contient chacune des bandes.
33.3.-Indiquer le remplissage des bandes. Le dioxyde de titane Ti02 est-il un 
isolant ou un

conducteur ?
33.4.--Ti82 a une structure de bandes voisine mais la bande des orbitales 
atomiques 3p du soufre

chevauche la bande des orbitales atomiques 3d de plus basse énergie du titane. 
Construire
un schéma de bandes pour Ti82 en ne faisant intervenir que les orbitales 3d du 
titane et 3p

du soufre. Le disulfure de titane Ti82 est-il un isolant ou un conducteur ? 
(Numéro
atomique du soufre Z = 16). '

Fin de l'énoncé

Extrait du corrigé obtenu par reconnaissance optique des caractères



CCP Chimie 1 PC 2004 -- Corrigé
Ce corrigé est proposé par François-Xavier Coudert (ENS Ulm) ; il a été relu par
Fabrice Maquère (ENS Cachan) et Mickaël Profeta (Professeur en CPGE).

Le sujet, divisé en six parties complètement indépendantes, est d'une longueur
raisonnable et alterne les questions proches du cours et les questions un peu 
plus difficiles. À l'intérieur de chaque partie, les questions s'enchaînent de 
manière très logique
et même si les résultats des questions précédentes ne sont pas toujours 
nécessaires,
il peut s'avérer difficile de sauter une étape du raisonnement.
Les deux premières parties sont consacrées à la synthèse organique du 
sildenafil (composé actif du Viagra). Les points de cours abordés sont très 
variés, permettant de faire le lien entre plusieurs parties du programme de 
chimie organique.
Les substitutions électrophiles aromatiques sont particulièrement étudiées dans 
la
deuxième partie. Notons que l'énoncé pose plusieurs questions ouvertes, 
demandant
de proposer une méthode de synthèse pour passer d'un composé à un autre.
La troisième partie traite de thermochimie ; elle aborde le problème du lien 
entre le
potentiel chimique et l'activité d'un composant, selon différentes conventions 
(solvant,
soluté). La différence entre concentration et activité est ici très bien 
illustrée.
La quatrième et la cinquième partie concernent la chimie des solutions aqueuses.
Le diagramme potentiel-pH de l'étain sert de prétexte à une série d'applications
directes du cours (calcul de frontières des domaines de prédominance, réactions 
de
dismutation, etc.). Le tracé de quelques courbes intensité-potentiel permet 
alors de
traiter les aspects cinétiques de la corrosion de l'étain. Enfin, quelques 
calculs de pH
constituent la cinquième partie.
La sixième et dernière partie concerne la cristallographie. La rationalisation 
de la
structure des cristaux ioniques en fonction du rapport des rayons ioniques est 
établie
pas à pas. Enfin, la théorie du champ cristallin et la théorie des bandes 
permettent
d'étudier la conductivité des cristaux TiO2 et TiS2 .

Indications

I.

Aspects de la synthèse du sildenafil

1.1 L'amine est un nucléophile.
1.2 Raisonner en termes de proticité et de polarité.

II.

Méthode de synthèse du composé G

5.2.1 Un électrophile possède une orbitale BV relativement basse. Un nucléophile
possède une HO relativement haute.
5.2.3 L'approche des réactifs se fait de manière à maximiser le recouvrement 
entre
orbitales frontières.
5.3.3 Quel composé, de M et de L, a le plus d'affinité pour la silice ?
7 On peut former un organomagnésien.

III.

Solutions d'acide nitrique

10 Écrire l'égalité des potentiels chimiques entre l'espèce i en phase gazeuse 
et
l'espèce i en solution.
12 Reprendre le raisonnement de la question 10, en remplaçant la fraction 
molaire xi par l'activité ai .
13 Reprendre le raisonnement des questions 10, 11 et 12, en l'adaptant à la 
nouvelle
référence choisie.

IV.

Étude de la réduction par le chlorure stanneux de l'étape 5

15.1 Écrire la demi-équation rédox de ce couple comme somme de demi-équations
de couples connus.
15.2 Utiliser la loi de Nernst et introduire K4 .
16.1 Penser à utiliser les conventions choisies par l'énoncé pour les 
frontières du
diagramme.
21 SnO2 peut former une couche protectrice à la surface de l'étain.
23.1 Tracer les courbes correspondant à l'oxydation de Sn et à la réduction de 
H+ .

VI.

Étude du dioxyde de titane

28.2 Raisonner selon le modèle de Madelung.
29.1 Ne faire aucun calcul géométrique. Utiliser les résultats des questions 27 
et 28.
33.2 Selon la théorie des orbitales moléculaires, deux orbitales atomiques 
interagissent entre elles pour former deux orbitales moléculaires. Ainsi, pour 
n orbitales atomiques...

I.

Aspects de la synthèse du sildenafil

1.1 La réaction formant B est une substitution nucléophile de l'amine A sur 
l'iodométhane. Le carbocation CH3 + étant extrêmement peu stable (il n'est pas 
substitué),
sa formation en tant qu'intermédiaire réactionnel est peu probable, et le 
mécanisme
de la réaction est donc de type SN 2 (une seule étape), suivi d'une 
déprotonation de
l'ion ammonium formé. On peut le représenter sur une molécule plus simple que A 
:

H

H

N

N

I

N

N

­ H+

N

N

Les ions amonium sont relativement stables dans l'eau. Cependant, dans le 
produit B le doublet non liant de cet atome d'azote est impliqué dans 
l'aromaticité
du cycle, aromaticité qui est perdue lors de la protonation. La force motrice 
de la
déprotonation est la restauration de l'aromaticité.
1.2 L'énoncé indique, pour chaque solvant proposé, la valeur de sa constante 
diélectrique relative r et de son moment dipolaire µ. Les solvants à fort r 
sont dissociants,
c'est-à-dire qu'ils favorisent l'apparition de charges en solution, en les 
écrantant les
unes par rapport aux autres. Les solvants à fort moment dipolaire sont 
polaires, et
solubilisent bien les composés polaires et ioniques. La réaction envisagée 
demande
l'apparition d'espèces chargées, qui doivent être écrantées pour pouvoir réagir 
séparément (plus I- est loin de l'ion ammonium et plus la vitesse de 
déprotonation de
celui-ci est élevée). Cela nécessite un solvant à la fois polaire et 
dissociant, conditions que l'alcool benzylique réunit.
2 L'étape 2 est une réaction de saponification de l'ester B. Le mécanisme est de
type addition-élimination : addition d'un ion hydroxyle, précédant 
l'élimination de
l'alcoolate. L'équilibre acido-basique formant le carboxylate consomme 
l'alcoolate,
déplaçant les équilibres précédents ; la réaction est quantitative.
O

O

Addition
R

R

+

OH

OR

R

O
OH

Elimination

O

O
+ R OH
R

OR

+

O

H
R

Après acidification, on obtient l'acide carboxylique C.

O

3.1 La réaction de formation de l'amide H à partir de l'amine F et du chlorure
d'acyle G procède par addition de l'amine sur le carbone du chlorure d'acyle, 
suivie
de l'élimination de l'ion chlorure. Le mécanisme, représenté sur des molécules 
simples,
est le suivant :

H

O
NH2

+

N
Cl

O

O
Cl

N

H

H

H

O
N
H
3.2 La triéthylamine joue dans cette réaction le rôle de base. Elle permet 
notamment
de capter le proton issu de la dernière étape du mécanisme, déplaçant 
l'équilibre de
déprotonation et évitant la formation de HCl(g) , ce qui est un avantage 
expérimental
non négligeable (HCl est un gaz toxique).
La triéthylamine peut aussi jouer le rôle de catalyseur, en arrachant un proton 
de
l'amine primaire qui devient alors plus nucléophile (on parle d'assistance 
nucléophile).
4.1 On peut proposer un mécanisme d'addition-élimination, semblable à celui de
l'étape 6 (cf. question 3.1) :

N

O
R

S
O

H

R

S

Cl

N
H

O

O

O

Cl

­Cl­

R

S

O
O

N

­H+

R

S

O

N

H
4.2 La tétrahydropyrazine possède deux atomes d'azote, chacun ayant un doublet
non liant susceptible d'attaquer l'atome de soufre. Néanmoins, pour l'un des 
deux
produits, la déprotonation finale n'est pas possible (l'atome d'azote tertiaire 
n'est
lié à aucun hydrogène). Comme toutes les étapes du mécanisme sont des 
équilibres,
la molécule formée est la plus stable (contrôle thermodynamique). Celle-ci se 
trouve
être le produit formé par attaque de l'atome d'azote secondaire.