Documents de Physique-Chimie – M. MORIN 1 Thème : Lois et

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Thème : Lois et modèles
Partie : Structure et transformation de la matière
Cours 23 : Transformations en Chimie organique
Changements de chaîne-Changements de groupements caractéristiques
I.
Distinction entre modification de chaine et modification de groupe caractéristique.
1. Définitions.
La modification de la chaine carbonée consiste à :
-
Diminuer ou augmenter la taille de la chaine carbonée.
Ramifier une chaine carbonée.
La modification du groupe caractéristique consiste à changer la fonction organique présente.
Par exemple :
-
Modification d’un alcool en aldehyde ou en en acide carboxylique.
Passage d’un alcool à un alcène et reciproquement.
Etc…
2. Exemples.
Indiquer dans les deux cas suivants, la nature des modifications réalisées.
Cas n°1 : Synthèse de
à partir de
Réaction chimique
+
Fonctions
Groupes
caractéristiques
Modification de la
chaîne carbonée
Modification du groupe
caractéristique
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Cas n°2 : Synthèse de
à partir de
Réaction chimique
+ H2O
Fonctions
Groupes
caractéristiques
Modification de la
chaîne carbonée
Modification du groupe
caractéristique
Réponses :
Réaction chimique
+
Fonctions
Groupes
caractéristiques
Cétone
Aldéhyde
Cétone
Carbonyle
Carbonyle
carbonyle
Modification de la
chaîne carbonée
Modification du
groupe caractéristique
Il y a modification de la chaine carbonée
Il n’y a pas de modification du groupe caractéristique
Réaction chimique
+ H2O
Fonctions
Alcène
Alcool secondaire
Groupes
caractéristiques
Alcène
Hydroxyle
Modification de la
chaîne carbonée
Modification du
groupe caractéristique
La chaine carbonée n’a été modifiée en taille.
Il y a toutefois la disparition de l’insaturation qui pourrait considérée comme une
modification de la chaine carbonée.
Il y a modification du groupe alcène en hydroxyle
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II.
Interêt médical d’un changement de chaine ou de groupe caractéristique.
Source : S.Quideau,université Bordeaux
1. A partir des documents suivants montrer, après avoir identifier les groupements caractéristiques,
l’influence de la nature des groupements sur l’action d’un médicament.
Document n°1
Document n°2
Réponses :
Document n° 1 : Le remplacement du groupe amino de l’antibiotique carbutamide à effet secondaire
antidiabétique par un groupe méthyle a donné lieu à la formation du tolbutamide, antidiabétique sans
effet antibiotique.
Document n° 2 : Le groupement sulfonamide est responsable de l’effet diurétique. Son remplacement
par un groupement caractéristique chloro, fait disparaitre cet effet mais maintient l’effet hypertenseur.
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2. A partir des documents suivants, répondre aux questions sur l’amélioration de l’efficacité d’un
médicament par modification de chaine.
Source : S.Quideau,université Bordeaux
Amélioration de l’Efficacité et de l’Indice Thérapeutique
Des années d’études des relations structure-activité de série de drogues ont conduit au
développement d’approches systématiques de modifications structurales en vue de l’augmentation
de l’efficacité d’un médicament. Cette efficacité peut se déterminer par la mesure de l’indice
thérapeutique, c’est-à-dire du rapport entre les effets indésirables et désirables de la drogue :
𝐿𝐷50
𝐸𝐷50
LD50 = dose léthale pour 50% des animaux testés.
ED50 = dose d’efficacité maximale pour 50% des animaux testés
NB: plus l’indice thérapeutique est grand, plus la marge de sécurité du médicament est grande!
Les modifications structurales envisagées sont :
a. L’homologation
b. La ramification
a. Homologation.
Document n°1 : Efficacité d’un médicament en fonction de la longueur de la chaine carbonée.
Une série homologue est un groupe de molécules différentes les unes des autres par un motif
commun, généralement un groupe méthylène -CH2-.
Question :
2.1. Sachant que les membranes cellulaires ont une structure centrale lipophile, commenter
l’évolution de l’efficacité du médicament en fonction de la longueur de la chaine.
Réponse :
Cet effet général de l’augmentation de la longueur d’une chaîne carbonée sur l’efficacité d’une
drogue est liée à l’augmentation du caractère lipophile de la molécule et, donc, à sa meilleure
pénétration des membranes cellulaires jusqu’à ce que son caractère hydrophobe accru pénalise sa
solubilité et, donc, son transport dans les milieux aqueux. Ce sont les interactions de Van der Waals
qui prédominent dans ce cas.
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Document n° 2 : Activité Antibiotique des 4-n-Alkylrésorcinols
La formule générale des 4-n-Alkylrésorcinols est :
Tableau indiquant l’activité bactéricide en fonction de la nature du groupement alkyle :
R
n-propyle
n-butyle
n-pentyle
n-hexyle
n-heptyle
n-octyle
Activité bactéricide
5
22
33
51
30
0
Questions :
2.2. Quel est le groupement caractéristique présent sur les molécules de 4-n-Alkylrésorcinols ?
2.3. Donner la formule des groupements alkyles n-butyle, n-hexyle et n-octyle.
2.4. Comment interpréter ces résultats ?
Réponses :
2.2. Le groupement hydroxyle est présent sur ces molécules.
2.3. n-butyle : -CH2-CH2-CH2—CH3 ou -(CH2)3 - CH3
n-kexyle : -(CH2)5 - CH3
n-octyle : -(CH2)7 - CH3
2.4. Comme dans la situation précédente, l’augmentation de la longueur de la chaine carbonée et
donc de son hydrophobicité favorise la pénétration de l’antibiotique dans la paroi bactérienne,
jusqu’à ce que l’espace occupé par la chaine carbonée soit trop important.
b) Ramification de Chaîne.
En général, la ramification d’une chaîne carbonée occasionne une diminution de l’efficacité lorsque
celle-ci est simplement liée au caractère lipophile de la molécule (voir Tableau précédent).
La ramification perturbe aussi souvent l’interaction entre une drogue et son récepteur biologique.
Une ramification peut engendrer une modification de l’activité :
Deux médicaments différents sont élaborés à partir de la structure suivante :
Si R est CH2CH(CH3)N(CH3)2
Si R est CH2CH2CH2N(CH3)2
il s’agit de la Promethazine (antihistaminique et antispasmodique).
il s’agit de la Promazine (sédatif et tranquilisant).
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Questions :
2.5. Ecrire les formules topologiques de la prométhazine et de la promazine.
2.6. Quelle est la fonction organique présente dans ces deux molécules ?
2.7. A quel type de modification est liée la différence d’action médicale dans ce cas ?
Réponses :
2.5. Formules topologiques.
et
2.6. La fonction organique présente est la fonction amine IIIaire
2.7. La ramification de la chaine carbonée se traduit par une modification de l’action thérapeutique.
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