Exercices corrigés : SN1, SN2, E1 et E2, la substitution et l'élimination

Couple 1 : $I^{-}$ est un excellent groupe partant ; $CN^{-}$ est un bon nucléophile et une base faible ; carbone primaire ; solvant polaire aprotique.

$S_{N}2$ : hexanenitrile $CH_{3}(CH_{2})_{4}CN$, la chaîne gagne un carbone.

Couple 2 : bromure tertiaire, méthanol neutre et faible, solvant protique, 25 °C.

Ni $S_{N}2$ (le carbone est trop encombré) ni $E2$ (aucune base forte) : le carbocation tertiaire se forme seul. $S_{N}1$ majoritaire : 3-éthyl-3-méthoxypentane, avec un peu de 3-éthylpent-2-ène par $E1$.

Couple 3 : même substrat, mais base forte et concentrée, à reflux : $E2$. Produit : le 3-éthylpent-2-ène, seul alcène possible, puisque les trois carbones voisins sont équivalents.

Couple 4 : alcool tertiaire, acide concentré, chauffage : protonation, départ de l'eau, carbocation tertiaire, perte d'un proton. $E1$ : 1-méthylcyclohexène majoritaire, double liaison trisubstituée.

Piège : couples 2 et 3, même substrat, deux mécanismes. C'est le RÉACTIF qui décide entre $E1$ et $E2$, pas la classe du carbone.

Couple 5 : aucune réaction. $F^{-}$ part bien plus mal que $Cl^{-}$ ($pK_{a}$ de $HF$ : 3,2, contre $-7$ pour $HCl$), et surtout la liaison $C-F$, 485 kJ/mol, est la plus solide des liaisons carbone-halogène.

Couple 6 : aucune réaction. Il faudrait chasser un ion alcoolate, $CH_{3}O^{-}$ ou $C_{6}H_{11}O^{-}$, base forte ($pK_{a}$ de l'alcool voisin de 16). L'éthanoate, nucléophile faible, n'y change rien.

Couple 7 : acide-base seulement. Une amine est une BASE, $HBr$ un acide fort : le transfert de proton, instantané, donne le bromure de pentylammonium $CH_{3}(CH_{2})_{4}NH_{3}^{+}\,Br^{-}$.

Couple 8 : aucune réaction. Sans acide, le groupe partant serait $HO^{-}$, base forte ($pK_{a}$ de l'eau : 15,7). Le bromure est pourtant un bon nucléophile : c'est le DÉPART qui bloque, pas l'attaque.

Piège : écrire « pas de bon groupe partant » pour le couple 7. La question 4 passe avant : une amine et un acide réagissent toujours, par transfert de proton.

Couple 5 : remplacer le fluor par un brome ou un iode. Le 1-bromohexane fait une $S_{N}2$ avec la soude et donne l'hexan-1-ol.

Couple 6 : protoner l'oxygène de l'éther. Avec $HBr$ ou $HI$ concentré et chaud, le groupe partant devient un alcool neutre, et l'éther est coupé.

Couple 8 : protoner l'oxygène. Avec $NaBr$ et $H_{2}SO_{4}$ concentré, ou $HBr$ directement, l'eau devient le groupe partant et l'on obtient le 1-bromohexane par $S_{N}2$. On peut aussi passer par un tosylate, ou par $PBr_{3}$.

Couple 7 : il ne manque rien, la réaction acide-base a lieu. Pour que l'amine serve de nucléophile, il faut lui opposer un halogénoalcane, pas un acide.

Méthanol : une $E2$ demande une base assez forte pour arracher un proton à une molécule neutre PENDANT que le bromure part, en une seule étape. Le méthanol est une base très faible : il ne peut réagir qu'une fois le carbocation formé, c'est-à-dire par $S_{N}1$ ou par $E1$.

Potasse : $HO^{-}$ concentré arrache un hydrogène voisin dès la première rencontre. La vitesse de l'$E2$, $v=k[RBr][HO^{-}]$, grandit avec la concentration de la base, celle de l'ionisation non : à forte concentration, l'$E2$ gagne la course, et la $S_{N}2$ reste bloquée sur un tertiaire.

Un groupe partant est d'autant meilleur que c'est une base FAIBLE, donc que son acide conjugué est fort, de $pK_{a}$ bas : il emporte le doublet et reste stable une fois parti.

Meilleur : $I^{-}$ ; pire : $NH_{2}^{-}$. Entre $H_{2}O$ et $HO^{-}$, 17,4 unités de $pK_{a}$ : c'est tout le gain de la protonation d'un alcool.

Le tosylate $TsO^{-}$ ($pK_{a}$ de $TsOH$ : $-2{,}8$), dont la charge se répartit sur trois oxygènes, part aussi bien qu'un halogénure lourd : c'est la seconde façon de faire partir un OH (exercice 4).

$F^{-}$ et $CN^{-}$ : la basicité ne suffit pas, la liaison au carbone doit aussi se rompre. La liaison $C-F$, 485 kJ/mol, est la plus solide des liaisons carbone-halogène ; $C-CN$ est une liaison carbone-carbone, solide elle aussi.

Piège : « base faible, donc bon groupe partant » vaut pour $I^{-}$, $Br^{-}$, $Cl^{-}$, l'eau et les sulfonates, pas pour $F^{-}$ ni pour $CN^{-}$.

Le brome est porté par un carbone $sp^{2}$, du cycle ou de la double liaison. Substitution et élimination n'ont lieu que sur un carbone $sp^{3}$.

$S_{N}1$ : le carbocation $sp^{2}$ serait bien trop instable ; plus une orbitale a de caractère s, plus elle retient ses électrons près du noyau, et moins le carbone supporte une charge positive.

$S_{N}2$ : l'attaque dorsale est barrée par le cycle ou par la double liaison, et la liaison $C-Br$, plus courte, est plus solide.

Règle : on cherche un bon groupe partant SUR un carbone $sp^{3}$. Exception à connaître : l'amidure de sodium $NaNH_{2}$, base très forte, fait éliminer un halogénure de vinyle et donne un alcyne.

Flèche 1 : sur la copie, elle part du carbone et pointe vers le soufre. C'est l'inverse : un carbone $\delta^{+}$ n'a aucun doublet à donner.

Juste : la flèche part d'un doublet non liant du SOUFRE et pointe vers le carbone du $CH_{2}$.

Flèche 2 : elle part du brome et pointe vers la liaison $C-Br$. C'est encore l'inverse : la liaison se rompt et ses deux électrons partent avec le brome.

Juste : la flèche part du MILIEU de la liaison $C-Br$ et pointe vers l'atome de brome.

Piège : une flèche ne dit pas qui « va vers » qui. Elle dit où vont les électrons, et part donc toujours d'un doublet, jamais d'un atome qui n'en a pas à céder.

Carbone primaire, nucléophile fort et peu basique, solvant polaire aprotique : $S_{N}2$.

Deux flèches, une seule étape : le soufre attaque le carbone du côté opposé au brome, et la liaison $C-Br$ se rompt dans le même mouvement.

Produit : le [(éthylsulfanyl)méthyl]cyclohexane $C_{6}H_{11}CH_{2}SCH_{2}CH_{3}$, un thioéther.

Première erreur : le thiolate est CONSOMMÉ. Il est entré dans le produit, il ne peut pas réapparaître à droite.

Seconde erreur : $NaBr^{+}$ n'existe pas. L'ion $Na^{+}$ est spectateur du début à la fin, et le bromure part sous forme $Br^{-}$ : ensemble, ils forment un sel neutre.

Charges : à gauche $0-1+1=0$ ; à droite $0+1-1=0$. Une équation dont les charges ne se conservent pas est fausse, quel que soit le mécanisme.

Flèche 1 : d'un doublet de l'oxygène de $CH_{3}CH_{2}O^{-}$ vers un hydrogène porté par un carbone VOISIN de celui qui porte le brome.

Flèche 2 : du milieu de la liaison $C-H$ vers le milieu de la liaison $C-C$, où se forme la double liaison.

Flèche 3 : du milieu de la liaison $C-Br$ vers le brome.

Produits : cyclopentène, éthanol et $Br^{-}$, avec $Na^{+}$ spectateur. Trois flèches, une étape ; l'hydrogène arraché et le brome doivent être de part et d'autre du cycle (anti).

$S_{N}1$ : étape 1, une flèche, de la liaison $C-X$ vers $X$ ; étape 2, une flèche, du doublet de $I^{-}$ vers le carbocation. Deux flèches en tout.

$E1$ : étape 1, la même flèche ; étape 2, deux flèches, de la base vers H puis de la liaison $C-H$ vers la liaison $C-C$. Trois flèches en tout.

La règle de la marge se vérifie : une substitution compte deux flèches, une élimination trois, en une ou en deux étapes. Avec un nucléophile neutre comme l'eau, la substitution ajoute une déprotonation finale.

L'éthanol est un solvant PROTIQUE : son hydrogène lié à l'oxygène forme des liaisons hydrogène avec l'anion $CH_{3}CH_{2}S^{-}$, qui s'entoure d'une cage de solvant à défaire avant d'attaquer.

Le DMF, polaire mais APROTIQUE, dissout le sel en entourant $Na^{+}$, et laisse l'anion presque nu, donc plus réactif.

Règle : $S_{N}2$ par un anion, solvant polaire aprotique (DMF, DMSO, propanone, acétonitrile) ; $S_{N}1$ et $E1$, solvant protique, qui stabilise le carbocation et l'anion qui part.

Carbone secondaire, $N_{3}^{-}$ excellent nucléophile et base faible, DMSO aprotique : $S_{N}2$.

Avant : $I>$ chaîne pentyle $>CH_{3}>H$. Après : $N_{3}>$ chaîne pentyle $>CH_{3}>H$.

Le groupe entrant prend le rang 1, comme le groupe parti : la géométrie inversée donne la lettre inversée. Produit : (R)-2-azidoheptane.

Carbone tertiaire, eau faible et neutre, solvant protique : $S_{N}1$. L'eau attaque le carbocation plan par ses deux faces, puis l'ion oxonium perd un $H^{+}$.

Produit : 3-méthylhexan-3-ol, mélange racémique de (R) et de (S). Le polarimètre lit un pouvoir rotatoire nul, ou presque : un léger excès du produit inversé apparaît quand l'ion bromure, encore proche, masque une face. Quelques alcènes se forment aussi par $E1$.

Piège : écrire « (S) » revient à appliquer à une $S_{N}1$ la règle de la $S_{N}2$. Le point est perdu deux fois : mauvais mécanisme et mauvaise stéréochimie.

Avant : $Br>CH_{2}OH>$ propyle $>H$. Le carbone de $CH_{2}OH$ porte $(O,H,H)$, celui du propyle $(C,H,H)$ : O bat C.

Après, il faut départager $CH_{2}OH$ et $C\equiv N$. Les deux commencent par un carbone ; on compare leurs substituants : $(O,H,H)$ pour $CH_{2}OH$, $(N,N,N)$ pour $CN$, la triple liaison comptant trois fois.

On compare d'abord le plus lourd de chaque liste : O bat N, donc $CH_{2}OH>CN$.

Après : $CH_{2}OH>CN>$ propyle $>H$.

La $S_{N}2$ a inversé la géométrie, mais le groupe entrant n'a pris que le rang 2, et $CH_{2}OH$ est monté au rang 1 : les deux premiers rangs ont changé de place. Les deux changements de sens se compensent. Produit : (S)-2-(hydroxyméthyl)pentanenitrile.

Piège : on compare atome par atome, au premier point de différence. Un oxygène seul bat trois azotes.

La phrase est fausse. Une $S_{N}2$ inverse toujours la GÉOMÉTRIE, pas forcément la lettre.

Phrase juste : la lettre s'inverse quand le groupe entrant prend, dans les priorités, le rang du groupe partant (cas A) ; elle peut rester la même sinon (cas C). On redessine le produit, puis on reclasse ses quatre groupes.

A, $S_{N}2$ : une seule étape, où les deux réactifs se rencontrent. $v=k[RI][N_{3}^{-}]$ : doubler $[N_{3}^{-}]$ double la vitesse, doubler $[RI]$ aussi.

B, $S_{N}1$ : l'étape lente, la rupture de la liaison $C-Br$, ne fait intervenir que le substrat. $v=k[RBr]$ : doubler le substrat double la vitesse ; ajouter un nucléophile ne la change pas.

L'azoture ajouté change seulement le PRODUIT : une partie du carbocation donne l'azoture au lieu de l'alcool.

Même logique pour les éliminations : $E2$, $v=k[RX][B]$ ; $E1$, $v=k[RX]$. C'est l'origine des chiffres 1 et 2 dans les noms.

1) Protonation : un doublet de l'oxygène capte le $H^{+}$ de $HBr$. On obtient l'ion oxonium $R-OH_{2}^{+}$ et $Br^{-}$.

2) Départ de l'eau, étape lente : la liaison $C-O$ se rompt, l'eau emporte le doublet, il reste un carbocation tertiaire, plan.

3) Le bromure attaque le carbocation : 1-bromo-1-éthylcyclohexane.

Trois étapes : une acide-base, puis les deux étapes de la $S_{N}1$.

$S_{N}1$ parce que le carbone est tertiaire : l'attaque dorsale est bloquée par les trois groupes carbonés, et ces mêmes groupes stabilisent le carbocation.

1) Protonation, comme pour A.

2) Le carbone est primaire : un carbocation primaire serait bien trop instable pour se former seul. L'eau ne part donc qu'au moment où le bromure attaque par l'arrière : $S_{N}2$, en une étape.

Deux étapes en tout. Produit : 1-bromopentane. C'est pourquoi il faut chauffer : la $S_{N}2$ par un bromure, nucléophile moyen, est lente.

Seul le groupe OH réagit : $HCl$ protone l'oxygène, l'eau part, le carbocation tertiaire est capté par $Cl^{-}$. $S_{N}1$, comme en a).

Le fluor ne part pas : la liaison $C-F$, 485 kJ/mol, est la plus solide de toutes les liaisons carbone-halogène.

Produit : $(CH_{3})_{2}CCl-CH_{2}CH_{2}CH_{2}F$.

Nom : l'OH disparu, plus rien n'impose la numérotation. Tous les substituants sont des préfixes, on cherche les plus petits indices : $\{1;4;4\}$ en partant du fluor contre $\{2;2;5\}$ de l'autre côté. Le produit est le 4-chloro-1-fluoro-4-méthylpentane.

Piège : prendre l'halogène pour le groupe partant parce que c'est un halogène. Le groupe partant est celui qui part sous forme de base faible : ici, l'eau.

Le cation 1-phényléthyle est secondaire, mais BENZYLIQUE : le carbone positif est lié au cycle, et sa case vide se combine au système $\pi$. C'est l'effet mésomère, ou résonance.

La charge se répartit sur le carbone hors du cycle et sur trois carbones du cycle, les deux ortho et le para : quatre formes limites, dont trois portent la charge sur le cycle.

Une charge répartie sur quatre atomes coûte bien moins qu'une charge concentrée sur un seul : un alcool benzylique fait une $S_{N}1$ comme un tertiaire.

Configuration : le carbocation est plan, $Cl^{-}$ l'attaque sur ses deux faces. Le (R) de départ est perdu : mélange racémique de (R)- et de (S)-(1-chloroéthyl)benzène.

Étape 1 : chlorure de tosyle $TsCl$ dans la pyridine. L'oxygène de l'alcool attaque le soufre : la liaison $C-O$ n'est pas touchée, la géométrie est conservée. Le tosylate est (R) : $OTs>$ butyle $>CH_{3}>H$, comme pour l'alcool.

Étape 2 : cyanure de sodium dans le DMSO. $TsO^{-}$, base très faible, part comme un bromure ; $CN^{-}$ fait une $S_{N}2$, géométrie inversée.

$CN$, carbone $(N,N,N)$, devance le butyle, carbone $(C,H,H)$ : il prend le rang 1, la lettre change. Produit : (S)-2-méthylhexanenitrile.

Pourquoi pas $HBr$ puis $NaCN$ : sur un alcool secondaire, la protonation ouvre en partie la voie $S_{N}1$, et la configuration se perd en partie. Le tosylate donne une seule inversion, nette.

Protonation, puis départ de l'eau : carbocation SECONDAIRE sur le carbone 2.

Son voisin, le carbone 3, est tertiaire et porte un H. Cet hydrogène glisse avec son doublet vers le carbone 2 : c'est un glissement d'hydrure 1,2. Le carbocation devient TERTIAIRE, sur le carbone 3.

Le bromure attaque ce nouveau carbocation : 2-bromo-2-méthylbutane.

Règle : dès qu'un carbocation se forme, en $S_{N}1$ comme en $E1$, on regarde ses voisins. Un H ou un méthyle qui peut migrer vers un carbocation plus stable le fait. Une $S_{N}2$, sans carbocation, ne se réarrange jamais.

1) Protonation : l'acide $H_{3}PO_{4}$ cède un $H^{+}$ ; un doublet de l'oxygène de l'alcool, la base, le capte. On obtient l'ion oxonium et $H_{2}PO_{4}^{-}$.

2) Départ de l'eau, étape lente : la liaison $C_{3}-O$ se rompt, il reste un carbocation tertiaire. Ni acide ni base dans cette étape.

3) Une base, l'eau ou $H_{2}PO_{4}^{-}$, arrache un hydrogène porté par un carbone voisin du carbocation ; les électrons de la liaison $C-H$ forment la double liaison. Le carbocation joue ici le rôle d'acide.

Le carbone 3 a trois voisins porteurs d'hydrogènes : $C_{2}$, $C_{4}$ et le méthyle.

$C_{2}$ et $C_{4}$ sont équivalents, la molécule étant symétrique : ils donnent le même alcène, le 3-méthylpent-2-ène, qui existe en (E) et en (Z).

Le méthyle donne le 2-éthylbut-1-ène.

Trois alcènes en tout.

Règle de Zaitsev : l'élimination donne surtout l'alcène le plus substitué, qui est le plus stable.

Le 3-méthylpent-2-ène porte trois groupes carbonés sur sa double liaison (trisubstitué) ; le 2-éthylbut-1-ène n'en porte que deux (disubstitué).

Majoritaire : le 3-méthylpent-2-ène. Chaque groupe alkyle de plus stabilise la double liaison.

Sur $C_{2}$ : $CH_{3}>H$. Sur $C_{3}$ : éthyle, carbone $(C,H,H)$, $>$ méthyle, carbone $(H,H,H)$.

Méthyle de $C_{2}$ et éthyle de $C_{3}$ du même côté : (Z) ; de part et d'autre : (E).

Les deux sont trisubstitués, et chacun garde deux groupes en vis-à-vis : méthyle contre méthyle dans l'(E), méthyle contre éthyle, un peu plus encombrant, dans le (Z). L'écart est faible : on obtient les deux, et l'argument stérique prévoit un léger excès d'(E).

Piège : « trans » n'est pas « E ». Quand un carbone porte deux groupes carbonés différents, seules les priorités tranchent.

Le bilan de l'élève n'est pas équilibré en charges : $H_{2}PO_{4}^{-}$ reste seul à droite, sans le $H^{+}$ qu'il a perdu. Ce $H^{+}$ est passé à l'étape 3 sur l'eau, puis revient à $H_{2}PO_{4}^{-}$.

L'acide est consommé à l'étape 1 et RENDU à l'étape 3 : il n'apparaît pas dans le bilan.

$C_{6}H_{14}O\rightarrow C_{6}H_{12}+H_{2}O$, avec $H_{3}PO_{4}$ écrit au-dessus de la flèche.

Substrat secondaire, base forte et concentrée, haute température : élimination $E2$.

La base arrache un hydrogène du carbone 3, placé anti par rapport au chlore. En une étape, la double liaison $C_{2}=C_{3}$ se forme et $Cl^{-}$ part.

Trois flèches : du doublet de $HO^{-}$ vers H ; de la liaison $C_{3}-H$ vers la liaison $C_{2}-C_{3}$ ; de la liaison $C_{2}-Cl$ vers Cl.

Pourquoi le carbone 3 : règle de Zaitsev. Son hydrogène donne le pent-2-ène, disubstitué ; un hydrogène du carbone 1 donnerait le pent-1-ène, monosubstitué, moins stable. Avec une petite base comme $HO^{-}$, l'alcène le plus stable l'emporte.

Parmi les deux pent-2-ènes, la conformation où le carbone 1 et le carbone 4 sont anti est la moins encombrée : elle donne l'(E)-pent-2-ène, majoritaire.

(Z)-pent-2-ène : $E2$ depuis la conformation où les carbones 1 et 4 sont du même côté.

Pent-1-ène : $E2$ par un hydrogène du carbone 1, produit de Hofmann.

Pentan-2-ol : $S_{N}2$ de $HO^{-}$ sur le carbone 2.

Ni $S_{N}1$ ni $E1$ : avec une base forte et concentrée sur un secondaire, le carbocation n'a pas le temps de se former.

Quatre produits organiques en tout. $H_{2}O$, $Na^{+}$ et $Cl^{-}$ ne comptent pas parmi eux.

Piège : oublier le produit de substitution. La question dit « de substitution et d'élimination » : un $HO^{-}$ est aussi un nucléophile.

Pent-2-ène : sur $C_{2}$, $CH_{3}>H$ ; sur $C_{3}$, éthyle $>H$. Groupes prioritaires de part et d'autre : (E) ; du même côté : (Z).

Pent-1-ène : $C_{1}$ porte deux H, il n'y a pas de stéréoisomérie.

Pentan-2-ol : la $S_{N}2$ inverse la géométrie. Avant, $Cl>$ propyle $>CH_{3}>H$ ; après, $OH>$ propyle $>CH_{3}>H$. Le groupe entrant prend le rang du groupe partant : la lettre change, (R) devient (S). Produit : (S)-pentan-2-ol.

$CN^{-}$ est un très bon nucléophile mais une base faible ($pK_{a}$ de $HCN$ : 9,2) ; le DMSO aprotique le rend plus nucléophile encore ; 25 °C ne favorise pas l'élimination.

$S_{N}2$ presque seule : 2-méthylpentanenitrile.

Priorités : $CN$, carbone $(N,N,N)$, $>$ propyle, carbone $(C,H,H)$, $>CH_{3}>H$. Le groupe entrant prend encore le rang 1 : géométrie et lettre s'inversent, (R) devient (S).

Produit : (S)-2-méthylpentanenitrile.

Liaison formée : $C-O$, sur un carbone primaire. Il faut une $S_{N}2$, donc un nucléophile fort : l'éthanolate de sodium $CH_{3}CH_{2}O^{-}Na^{+}$. C'est la synthèse de Williamson.

L'éthanol seul : nucléophile trop faible pour un primaire, réaction très lente.

La soude : elle donnerait le 2-cyclohexyléthan-1-ol, pas l'éther.

Le tert-butanolate : base forte encombrée, il ferait surtout l'$E2$ et donnerait le vinylcyclohexane.

Liaison formée : $C-O$, sur un carbone secondaire et BENZYLIQUE.

Le méthanolate, base forte, ouvre l'$E2$, d'autant plus facilement que l'alcène formé, le (E)-1-phénylprop-1-ène, est conjugué au cycle : une bonne part du substrat est perdue en alcène.

Le méthanol, faible et neutre, laisse partir le bromure : le cation benzylique, stabilisé par résonance comme à l'exercice 4, est capté par le solvant. $S_{N}1$, puis perte d'un $H^{+}$.

Réactif : le méthanol, qui sert aussi de solvant. Produit racémique, avec $HBr$ libéré.

L'alcène voulu est le MOINS substitué : c'est le produit de Hofmann. Il faut une base forte encombrée, le tert-butanolate de potassium $(CH_{3})_{3}CO^{-}K^{+}$. Trop volumineux pour atteindre l'hydrogène du carbone 3, il arrache celui du méthyle, le plus accessible.

L'éthanolate, petite base, suivrait Zaitsev : 4-méthylpent-2-ène, surtout (E).

Autre parade : partir du 1-bromo-4-méthylpentane, qui ne peut donner qu'un seul alcène, et le traiter par le tert-butanolate.

Piège : « base forte » ne suffit pas. Petite, elle donne Zaitsev ; encombrée, elle donne Hofmann.

À 25 °C dans l'eau, $HO^{-}$ attaque le carbone primaire : la $S_{N}2$ donne surtout le 2-phényléthan-1-ol.

Première modification : remplacer la soude par une base forte et encombrée, le tert-butanolate de potassium dans le tert-butanol. Il ne peut presque plus faire de $S_{N}2$.

Deuxième modification : chauffer. L'élimination fabrique trois espèces à partir de deux ; son entropie de réaction est plus favorable, et le terme $-T\Delta S$ la favorise d'autant plus que la température est élevée.

Le styrène se forme d'autant mieux que sa double liaison est conjuguée au cycle.

Méthanolate : base forte, petite, donc aussi bon nucléophile. $S_{N}2$ sur un primaire, $E2$ sur un secondaire ou un tertiaire.

tert-Butanolate : base aussi forte, mais ses trois méthyles l'empêchent d'approcher un carbone. Base encombrée : $E2$ de Hofmann.

Iodure et cyanure : bases faibles ($pK_{a}$ de $HI$ : $-10$ ; de $HCN$ : 9,2), bons nucléophiles : $S_{N}2$.

Eau : faible en tout, elle attend le carbocation. $S_{N}1$ ou $E1$, et seulement sur un tertiaire, un benzylique ou un allylique.

Piège : nucléophilie et basicité ne se confondent pas. La basicité est un équilibre avec $H^{+}$ ; la nucléophilie, une vitesse d'attaque sur un carbone.

Étape 1, acide-base : $NaH$, base très forte, arrache le H du groupe OH. Il se forme un alcoolate, et du dihydrogène se dégage.

Étape 2, $S_{N}2$ INTRAMOLÉCULAIRE : l'oxygène chargé attaque le carbone 5, primaire, qui porte le brome, à l'autre bout de sa propre chaîne. Un cycle de six atomes, cinq carbones et un oxygène, se ferme.

Produit : l'oxane, ou tétrahydropyrane, $C_{5}H_{10}O$, avec $NaBr$.

Un cycle de cinq ou six atomes se ferme vite, les deux bouts de la chaîne se rencontrant souvent : c'est la synthèse de Williamson à l'intérieur d'une seule molécule.

FAUX. La polarité de la liaison ne décide pas : c'est le DÉPART qui compte.

La liaison $C-F$, 485 kJ/mol, est la plus solide des liaisons carbone-halogène : le fluor ne part pas.

Phrase juste : le 1-fluorohexane ne réagit pratiquement pas avec la soude ; le 1-chlorohexane fait une $S_{N}2$ et donne l'hexan-1-ol.

FAUX. La classe du carbone ne choisit pas seule entre $E1$ et $E2$ : c'est la BASE.

Le méthanolate est une base forte : il arrache un hydrogène avant que le carbocation, secondaire et peu stable, ait pu se former.

Phrase juste : un halogénure secondaire et une base forte à chaud réagissent par $E2$, avec un peu de $S_{N}2$ ; l'$E1$ demande une base faible et un carbocation stable.

FAUX, deux fois. Le méthanolate est consommé : il est dans l'éther. Et le chlorure de sodium est neutre : $Na^{+}$, spectateur, et $Cl^{-}$, parti.

Phrase juste : $RCl+CH_{3}O^{-}+Na^{+}\rightarrow ROCH_{3}+Na^{+}+Cl^{-}$, charge totale nulle de chaque côté.

FAUX. Avant de chercher un groupe partant, on cherche une réaction acide-base : une amine est une base, $HCl$ un acide fort.

Phrase juste : l'amine est protonée instantanément ; on obtient un chlorure d'alkylammonium $RNH_{3}^{+}\,Cl^{-}$.

FAUX. Le thiol attaque le carbocation et forme bien un ion sulfonium, mais une troisième étape suit : une base du milieu lui arrache son $H^{+}$.

Phrase juste : avec un nucléophile neutre, la $S_{N}1$ se termine par une déprotonation. Produits : 2-(éthylsulfanyl)-2-méthylbutane et $HCl$, tous deux neutres.

Nucléophile : le doublet non liant de l'azote du groupe $NH_{2}$.

Carbone attaqué : celui du méthyle lié au soufre, rendu électrophile par la charge positive voisine.

Groupe partant : la S-adénosylhomocystéine, un thioéther $R^{1}-S-R^{2}$ NEUTRE.

En partant, le soufre récupère le doublet de la liaison $S-CH_{3}$ et perd sa charge : il part sans charge, sous forme d'une base très faible. C'est exactement ce qu'on demande à un groupe partant ; l'halogène n'est qu'un cas particulier.

Le carbone attaqué est un MÉTHYLE. Le cation $CH_{3}^{+}$ serait le moins stable de tous : aucun groupe alkyle ne le stabilise, il ne se forme jamais en solution.

En revanche, un méthyle est le carbone le moins encombré qui soit : l'attaque dorsale est idéale. $S_{N}2$, et rien d'autre.