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Stratégies de synthèse organique : exercices corrigés de Terminale

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Une synthèse organique crée des composés organiques à l'aide de réactions organiques ; la synthèse totale part de précurseurs plus simples pour atteindre une molécule complexe ².
La rétrosynthèse décompose pas à pas la molécule visée en éléments plus simples : elle se lit de la cible vers les précurseurs, et la synthèse se réalise ensuite dans l'ordre inverse ².
Le rendement d'une étape vaut $\eta = n_{\text{obtenue}} / n_{\text{max}}$ ; pour plusieurs étapes successives, les rendements se multiplient.
Le réactif limitant (celui qui s'épuise le premier) fixe la quantité maximale de produit : on le repère en divisant chaque quantité par son nombre stoechiométrique.
Pour choisir une voie de synthèse, on compare le rendement global, mais aussi le nombre d'étapes et le caractère écoresponsable du procédé ¹.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices portent sur les stratégies de synthèse organique. Une synthèse organique consiste à créer des composés organiques à l'aide de réactions organiques ². Le programme de spécialité en parle notamment à propos des synthèses écoresponsables de composés organiques ¹, et cite des domaines de la vie quotidienne comme la santé, l'habillement, l'alimentation ou le transport ¹.

Pour réussir, travaille toujours dans le même ordre : cherche seul(e), ouvre un indice seulement si tu bloques, puis compare ta démarche à la correction. Une erreur d'unité ou de coefficient se repère mieux quand on refait le calcul avec ses propres mots que quand on lit directement la solution.

Pourquoi raisonner en stratégie

Quand la molécule visée est complexe, on ne la fabrique pas en une seule réaction. La synthèse totale désigne la synthèse de molécules organiques complexes à partir de précurseurs plus simples ². Pour concevoir le chemin, on s'appuie sur la rétrosynthèse ². Chaque étape ajoutée coûte du temps, des réactifs et du solvant, et fait perdre une partie du produit : c'est pourquoi les exercices ci-dessous mêlent toujours raisonnement qualitatif et calcul de rendement.

Les exercices

Exercice 1 Lire une rétrosynthèse

★☆☆Environ 8 min

Un chimiste veut préparer une molécule complexe notée T. Il propose la rétrosynthèse suivante, écrite en mots :

T peut être décomposée en un intermédiaire I et un réactif simple R.
I peut être décomposé en deux molécules très simples, A et B.

Dans quel sens se lit une rétrosynthèse ?
Dans quel ordre le chimiste réalise-t-il les opérations au laboratoire ?
Dans cette démarche, quelle molécule joue le rôle de molécule cible, et lesquelles jouent le rôle de précurseurs de départ ?

Indice 1

Une rétrosynthèse part de ce qu'on veut obtenir, pas de ce qu'on possède.

Indice 2

Au laboratoire, on ne peut fabriquer I qu'une fois A et B disponibles.

Voir la correction pas à pas

Une rétrosynthèse décompose la molécule complexe en éléments plus simples, pas à pas : elle se lit donc de la cible T vers les molécules de départ.
Au laboratoire, on suit le chemin inverse : on part de A et B, on les fait réagir pour obtenir I, puis on fait réagir I avec R pour obtenir T.
La molécule cible est T. Les précurseurs de départ sont A, B et R, c'est-à-dire les molécules les plus simples du schéma.

La rétrosynthèse décompose itérativement une molécule complexe en éléments plus simples ² : elle se lit de la cible vers les précurseurs. La réalisation se fait dans l'ordre inverse, ce qui correspond à une synthèse à partir de précurseurs plus simples ².

Exercice 2 Rendement d'une étape

★☆☆Environ 10 min

Lors d'une étape de synthèse, la quantité de matière maximale de produit P que l'on pourrait former est $n_{\text{max}} = 0{,}050$ mol. Après purification, on recueille $3{,}3$ g de P, de masse molaire $M = 88$ g·mol $^{-1}$ .

On rappelle que le rendement est le rapport entre la quantité de matière obtenue et la quantité de matière maximale.

Calcule le rendement $\eta$ de cette étape (nombre entre 0 et 1).

Indice 1

Commence par convertir la masse obtenue en quantité de matière.

Indice 2

Divise ensuite par $n_{\text{max}}$ : les unités se simplifient.

Voir la correction pas à pas

Quantité de matière obtenue : $n_{\text{obt}} = \dfrac{m}{M} = \dfrac{3{,}3}{88} = 0{,}0375$ mol.
Rendement : $\eta = \dfrac{n_{\text{obt}}}{n_{\text{max}}} = \dfrac{0{,}0375}{0{,}050} = 0{,}75$ .
Contrôle : $0{,}75$ est compris entre 0 et 1, le résultat est cohérent. On peut aussi l'écrire 75 %.

Le rendement de l'étape est de 0,75, soit 75 %. Un rendement supérieur à 1 serait le signe d'une erreur de calcul ou d'un produit encore impur ou humide.

Exercice 3 Rendement global de trois étapes

★★☆Environ 10 min

Une molécule est obtenue en trois étapes successives. Le rendement de la première est de $0{,}90$ , celui de la deuxième de $0{,}80$ , celui de la troisième de $0{,}75$ . Chaque étape utilise comme réactif le produit purifié de l'étape précédente.

Calcule le rendement global de la synthèse.

Indice 1

Si la première étape ne fournit que 90 % de ce qu'elle pourrait, la deuxième travaille sur cette quantité réduite.

Indice 2

Un enchaînement se traduit par un produit, pas par une somme.

Voir la correction pas à pas

Après l'étape 1, on dispose de 90 % de la quantité théorique, soit $0{,}90$ .
L'étape 2 transforme seulement 80 % de cette quantité : $0{,}90 \times 0{,}80 = 0{,}72$ .
L'étape 3 en transforme 75 % : $0{,}72 \times 0{,}75 = 0{,}54$ .
Rendement global : $\eta_{\text{global}} = 0{,}90 \times 0{,}80 \times 0{,}75 = 0{,}54$ .

Le rendement global est de 0,54, soit 54 % : il est plus faible que le plus faible des rendements d'étape. Additionner ou faire la moyenne des rendements conduirait à un résultat faux.

Exercice 4 Masse obtenue au bout d'une synthèse en deux étapes

★★☆Environ 15 min

On part de $25$ g d'un précurseur X de masse molaire $125$ g·mol $^{-1}$ . Deux étapes successives conduisent au produit final Z de masse molaire $200$ g·mol $^{-1}$ . Dans chaque étape, les coefficients stoechiométriques sont tous égaux à 1, de sorte que 1 mol de X donnerait au mieux 1 mol de Z.

Le rendement de la première étape est $0{,}80$ et celui de la seconde $0{,}60$ .

Calcule la masse de Z obtenue, en grammes.

Indice 1

Calcule d'abord la quantité de matière de X au départ.

Indice 2

Utilise le rendement global avant de repasser à la masse.

Voir la correction pas à pas

Quantité de matière de X : $n(\text{X}) = \dfrac{25}{125} = 0{,}20$ mol.
Rendement global : $\eta = 0{,}80 \times 0{,}60 = 0{,}48$ .
Quantité de matière de Z obtenue : $n(\text{Z}) = 0{,}20 \times 0{,}48 = 0{,}096$ mol, puisque les coefficients valent 1.
Masse de Z : $m(\text{Z}) = n(\text{Z}) \times M(\text{Z}) = 0{,}096 \times 200 = 19{,}2$ g.

On obtient 19,2 g de Z. Sans perte, on en aurait eu $0{,}20 \times 200 = 40$ g : la moitié environ est perdue à cause des rendements des deux étapes.

Exercice 5 Repérer le réactif limitant

★★☆Environ 12 min

Une étape de synthèse suit l'équation $\text{A} + 2\,\text{B} \longrightarrow \text{P}$ . On introduit $n(\text{A}) = 0{,}040$ mol et $n(\text{B}) = 0{,}050$ mol.

Quel est le réactif limitant ?
Quelle quantité de matière maximale de P peut-on former (en mol) ?

Indice 1

Divise chaque quantité de matière par son coefficient stoechiométrique.

Indice 2

Le plus petit quotient désigne le réactif limitant, et ce quotient est l'avancement maximal.

Voir la correction pas à pas

Pour A : $n(\text{A}) / 1 = 0{,}040$ mol.
Pour B : $n(\text{B}) / 2 = 0{,}025$ mol.
Le plus petit quotient est celui de B : B est le réactif limitant, et l'avancement maximal vaut $x_{\text{max}} = 0{,}025$ mol.
Comme le coefficient de P est 1, $n_{\text{max}}(\text{P}) = 0{,}025$ mol.

B est le réactif limitant et on peut former au plus 0,025 mol de P. A est en excès : il en restera $0{,}040 - 0{,}025 = 0{,}015$ mol. Comparer seulement $0{,}040$ et $0{,}050$ aurait désigné A à tort.

Exercice 6 Choisir entre deux voies de synthèse

★★★Environ 20 min

Deux voies conduisent à la même molécule cible.

Voie 1 : quatre étapes, chacune de rendement $0{,}85$ .
Voie 2 : deux étapes, de rendements $0{,}70$ puis $0{,}65$ .

Calcule le rendement global de la voie 1, puis celui de la voie 2.
Quelle voie fournit le plus de produit pour la même quantité de départ ?
Le chimiste hésite : la voie 2 utilise moins d'étapes, donc moins de solvants et de déchets à traiter. Donne un argument pour et un argument contre le choix de la voie 1 si l'on tient compte du caractère écoresponsable de la synthèse.

Donne en réponse numérique le rendement global de la voie 1.

Indice 1

Pour la voie 1, la même multiplication se répète quatre fois : utilise une puissance.

Indice 2

Pour la question 3, pense à la quantité de matière perdue et au nombre d'opérations de purification.

Voir la correction pas à pas

Voie 1 : $\eta_1 = 0{,}85^4 = 0{,}85 \times 0{,}85 \times 0{,}85 \times 0{,}85 \approx 0{,}522$ .
Voie 2 : $\eta_2 = 0{,}70 \times 0{,}65 = 0{,}455$ .
Comparaison : $0{,}522 > 0{,}455$ . Pour la même quantité de départ, la voie 1 donne environ 15 % de produit en plus que la voie 2 (0,522/0,455 ≈ 1,15), bien qu'elle compte deux fois plus d'étapes.
Argument en faveur de la voie 1 : à quantité de produit visée fixée, il faut moins de réactif de départ, donc moins de matière première gaspillée.
Argument contre la voie 1 : quatre étapes impliquent plus de réactifs auxiliaires, de solvants, d'énergie et de déchets à chaque purification. Le bilan écologique dépend donc de l'ensemble du procédé, pas du seul rendement.

Le rendement global de la voie 1 vaut environ 0,522, contre 0,455 pour la voie 2. Le choix d'une stratégie de synthèse est un compromis : le rendement global, le nombre d'étapes et le caractère écoresponsable de la synthèse, que le programme de spécialité évoque pour les composés organiques ¹, entrent tous en jeu.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi le rendement global est-il un produit et non une moyenne ?

Parce que chaque étape travaille sur ce que la précédente a effectivement fourni. Si la première étape donne 90 % de la quantité théorique, la deuxième ne reçoit que ces 90 % : si son rendement est de 80 %, sa perte de 20 % s'applique donc à une quantité déjà réduite. Une moyenne ignorerait cet effet cumulé, qui rend les synthèses longues peu rentables.

À quoi sert une rétrosynthèse concrètement ?

Elle sert à construire le plan d'une synthèse. On part de la molécule complexe que l'on veut obtenir et on la décompose itérativement en éléments plus simples ², jusqu'à retrouver des précurseurs faciles à se procurer. On réalise ensuite la synthèse dans l'ordre inverse, ce qui correspond à la synthèse totale d'une molécule complexe à partir de précurseurs plus simples ².

Sources

Annexe officielle — Spécialité Physique-Chimie, Terminale générale (2019), education.gouv.fr. Consulté le 6 novembre 2026.
Synthèse organique, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
Veille stratégique, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.

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Comment utiliser ces exercices

Pourquoi raisonner en stratégie

Les exercices

Exercice 1 Lire une rétrosynthèse

Exercice 2 Rendement d'une étape

Exercice 3 Rendement global de trois étapes

Exercice 4 Masse obtenue au bout d'une synthèse en deux étapes

Exercice 5 Repérer le réactif limitant

Exercice 6 Choisir entre deux voies de synthèse

Les questions qu'on se pose

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