TD : Etude des glucides

Olympiades de chimie 2008/2009 – Académie de Clermont-Ferrand – Stéphanie Mortier
1
TD : Etude des polysaccharides
Les réactions photosynthétiques suivies de transformations biosynthétiques diverses et complexes
génèrent chaque année approximativement 170 milliards de tonnes de molécules et macromolécules
glucidiques (glucose, fructose, saccharose, amidon, cellulose, pectines, hémicelluloses, inuline, alginates,
chitine, lactose...), ainsi que les triglycérides et des terpènes...
À peine 3 % de cette biomasse est mise à profit par les êtres humains, essentiellement à des fins
alimentaires.
Voici des exemples de macromolécules issues de végétaux, d’animaux et d’algues dont on cherche à
valoriser l’utilisation :
la Cellulose est un composant structural majeur
de la paroi des cellules végétales. Elle est
également présente dans le bois. A ce titre elle
représente 50% de la masse de matière vivante
dans la biosphère. C'est de loin le biopolymère
le plus abondant sur terre.
la Chitine (3C-2), probablement le second
composé organique le plus abondant sur terre
après la cellulose, est l'homoglycane constitutif
de l'exosquelette des insectes et des
crustacés.
l’amidon composé de maltose, présent dans la
pomme de terre, la banane :
les alginates issus des algues noires :
Toutes ces molécules ont en commun un enchaînement de cycles provenant de petites molécules
appelées oses.

Olympiades de chimie 2008/2009 – Académie de Clermont-Ferrand – Stéphanie Mortier
2
I. Etude des oses
Le plus simple des glucides (ou oses) est le glycéraldéhyde (ou 2,3-dihydroxypropanal) de formule :
CHO-CHOH-CH2OH
On peut représenter cette molécule :
suivant la représentation de Cram : ou suivant la projection de Fischer :
1. Encadrez les différentes fonctions chimiques présentes dans cette molécule, nommez-les en
précisant la classe des alcools.
2. Pourquoi le glycéraldéhyde fait-il partie de la famille des trioses ? et des aldoses ?
3. Montrez que le glycéraldéhyde possède un carbone asymétrique.
Quand le groupement fonctionnel alcool porté par le carbone asymétrique le plus éloigné de la fonction
carbonyle (aldéhyde ou cétone) est à droite sur la projection de Fischer, la molécule est appelée D-
glycéraldéhyde ; dans le cas où ce groupement fonctionnel alcool est à gauche, il est appelé L-
glycéraldéhyde.
4. Certains glucides ont un goût sucré ; c’est le cas du D-glucose dont la projection de Fischer
est :
a) Donnez la formule brute du glucose.
b) Repérez les carbones asymétriques.
c) Le glucose est fabriqué par les plantes ; quel est le nom de ce
phénomène ? Donnez l’équation chimique de la réaction de synthèse du
glucose par les plantes.
5. Dans la famille des cétoses, il y a le fructose ; qu’est ce qu’un cétose ? Le fructose dérive du
glucose, donnez la représentation de Fischer du D-fructose.
CHO
OH
H
CH2OH
CHO
CH2OH
OH
H
OH
H
OH
CHO
OH
H
H
H
HO
CH2OH
C
CH2OH
CHO
HHO

Olympiades de chimie 2008/2009 – Académie de Clermont-Ferrand – Stéphanie Mortier
3
II. Etude de la mutarotation de certains oses
Les hexoaldoses ne se trouvent pas dans la nature sous forme linéaire comme le propose Fischer ; il
existe un équilibre entre deux structures cycliques appelées pyranoses ; ce phénomène est appelé
mutarotation.
Exemple du D-glucose :
Cette forme cyclique provient d’une réaction chimique entre la fonction aldéhyde et une des fonctions
alcool ( réaction d’hémiacétalisation ) dont l’équation chimique est :
1. Dans la forme linéaire du D-glucose, l’atome de carbone de la fonction aldéhyde étant le
carbone numéro 1, en déduire le numéro de l’atome de carbone qui porte la fonction alcool
engagée dans la réaction de cyclisation du D-glucose.
2. Montrez qu’il y a un atome de carbone asymétrique supplémentaire dans la forme cyclique de D-
glucose (ce carbone est appelé carbone anomérique).
3. Quelle relation d’isomérie existe-t-il entre les deux formes cycliques (notées  ou  ) ?
Des cétoses présentent aussi cette mutarotation mais la molécule obtenue possède un cycle à 5
atomes (forme furanose).
4. Donner la formule semi développée liée à la forme cyclique du fructose.
III. Etude des osides
Les osides sont des glucides qui par hydrolyse acide donnent des oses ; en effet, les osides proviennent
de la condensation d’oses suivant le schéma :
+ +
La liaison obtenue est appelée liaison osidique ou glycosidique.
ose1 OH HO ose2 ose1 Oose2 H2O
O
C
H
R2OH C
OR2
OH
R1R1
H
+

Olympiades de chimie 2008/2009 – Académie de Clermont-Ferrand – Stéphanie Mortier
4
Voici trois osides en représentation cyclique :
* cellobiose :
* lactose :
* saccharose :
1. On hydrolyse ces osides ; pour chacun d’entre eux, nommez les oses obtenus (précisez l’isomère
 ou ).
2. L’atome de carbone de la fonction aldéhyde est notée 1 et celui de la fonction cétone noté 2,
indiquez le numéro des deux atomes de carbone engagés dans la liaison osidique pour ces trois
osides.
3. Quel(s) oses(s) obtient-on par hydrolyse acide de l’amidon ? et de la cellulose ?
On pense donc utiliser l’amidon et la cellulose pour préparer le bioéthanol, c’est ce qu’on appelle des
biocarburants de 2ème génération.
Les microalgues permettent d’envisager des
rendements à l'hectare 30 à 100 fois
supérieurs à ceux des espèces oléagineuses
terrestres. (photo : Chlrorella vulgaris )
Les termites possèdent des bactéries capables
de transformer de manière efficace et
économique les déchets de bois en sucres pour
la production d'éthanol.