Sc.Phys. Chap.15 exercices

Exercice 1 : Diastéréoisomérie Z,E

Nommer les composés suivants et écrire leur formule topologique

C = C H CH3 H H3C – CH CH3 C = CH2 H H3C – CH CH3

C = C CH3 CH3 H C2H5 C = C CH3 H H C3H7

Exercice 2 : Les messagers chimiques chez les abeilles (source : manuel Hachette)

Un bouquet phéromonal est un mélange, en proportions bien définies, de différentes phéromones. Ces molécules secrétées par un individu (émetteur), agissent en quantités infinitésimales et provoquent, du fait de leur structure, une réaction comportementale spécifique lors de leur perception par un individu d'une même espèce (récepteur).

Chez l'abeille domestique, la phéromone royale A (formule topologique ci-dessous), émise par la reine, sert d'attractif aux mâles (faux bourdons) pendant le vol d'essaimage.

La substance royale contient également une phéromone B de rassemblement des abeilles domestiques, de nom acide (E)-9-hydroxydéca-2-ènoïque et de formule :

O O OH A L'étude des phéromones a mis en évidence l'importance de la stéréoisomérie dans la reconnaissance moléculaire ; le récepteur est en effet sensible uniquement à l'une des deux configurations des molécules de phéromone (signal messager).

H3C – CH – (CH2)5 – CH = CH – COOH OH

B

1.a. Ecrire la formule brute de la phéromone royale A.

1.b. La phéromone royale A présente-t-elle l'isomérie Z, E ? Si oui, représenter les deux configurations.

1.c. Les deux stéréoisomères peuvent-ils véhiculer le signal messager chez les abeilles. Justifier à l'aide d'une phrase du texte.

2.a. Montrer que la molécule de phéromone de rassemblement B des abeilles est une molécule chirale.

2.b. Dessiner une représentation plane de B mettant en évidence la stéréoisomérie E.

2.c. Donner les deux représentations spatiales de cette molécule dont la double liaison a la configuration E. Quelle est la relation d'isomérie entre ces deux représentations ?

Exercice 3 : Stéréochimie de l'éphédrine, molécule naturelle

L'éphédrine A est une molécule naturelle qui peut être extraite de petits arbustes appelés éphédras. Elle a des activités thérapeutiques (décongestionnant, broncho-dilatateur), mais accroît les risques d'hypertension. Une

représentation de cette molécule est donnée par la figure A ci-dessous.

1. Comment appelle-t-on le type de représentation donné pour la molécule A ?

2. Combien l'éphédrine comporte-t-elle de carbone asymétriques ? Les identifier par un astérisque sur la figure A.

3. Quels groupes d'atomes caractéristiques reconnaissez-vous dans la molécule A ?

4. Parmi les molécules B et C représentées ci-dessous :

a. Laquelle est énantiomère de A ?

b. laquelle est diastéréoisomère ?

5. La molécule B a-t-elle :

a. la même température de fusion que celle de de la figure A ?

b. la même activité thérapeutique ?

6. Mêmes questions pour la molécule C.

HO C C H CH3 H5C6 H NHCH3 A HO C C H CH3 H5C6 H NHCH3 B HO C C H CH3 H5C6 H NHCH3 C

Exercice 4 : Ephédrine et adrénaline (source : manuel Hatier)

Fig.1 : adrénaline Les substances sympathomimétiques intéressent les biologistes car elles imitent les effets des neurotransmetteurs du système nerveux sympathique. Par exemple, l'éphédrine (fig.2), principe actif d'une plante utilisée en médecine chinoise, agit comme l'adrénaline (fig.1), un neurotransmetteur naturellement produit par l'organisme en état de stress.

HO – C	C – CH – CH2 – NH – CH3 CH = CH C – CH HO 1. Etude de l'adrénaline

a. Donner la formule topologique de l'adrénaline

b. Identifier son ou ses atomes de carbone asymétriques. Justifier.

c. A l'aide de la représentation de Cram, donner une structure tridimensionnelle possible de l’adrénaline.

d. La molécule obtenue est-elle chirale ? Si oui, donner la structure tridimensionnelle de son énantiomère.

2. Etude de l'éphédrine

Fig.2 : éphédrine OH NH a. Identifier les atomes de carbone asymétriques de l'éphédrine. Justifier.

OH NH  OH NH  b. Parmi les molécules suivantes, identifier l'énantiomère de l'éphédrine.

Les deux autres molécules sont appelées pseudo-éphédrine.

OH NH 

c. Quelle est la relation d'isomérie entre l'éphérine et les pseudo-éphédrines ?

d. Quelle est la relation d'isomérie entre les pseudo-éphédrines ?

3. Propriétés biologiques

Les deux énantiomères de l'adrénaline ont des propriétés biologiques similaires, mais l'un d'eux est plus efficace que l'autre.

a. Rappeler la définition d'un mélange racémique.

b. A votre avis, est-il possible d'utiliser comme médicament un mélange racémique des deux énantiomères ou faut-il impérativement employer une solution contenant uniquement l'énantiomère possédant la plus grande activité ?