2013 N-Calédonie-r Ex3 - Stratégie de synthèse

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2015
Nouvelle-Calédonie (R) 2013 - Ex3
Stratégie de synthèse (5 pts)
La Met-enképhaline (aussi appelée Tyr-Gly-Gly-Phe-Met) est un petit
polypeptide, c’est-à-dire une molécule construite à partir de cinq acides
α-aminés. Elle appartient à la famille des enképhalines, molécules ayant
une action au niveau des neurones nociceptifs. Ces neurones
interviennent dans le mécanisme de déclenchement de la douleur ; la
capacité des enképhalines à inhiber ces neurones, c’est-à-dire à diminuer
leur activité, leur confère une activité analgésique.
Le but de cet exercice est de montrer la complexité de la synthèse d’un
polypeptide, même court, et de mettre en place une stratégie pour la
dernière étape de la synthèse de la Met-enképhaline.
Cette réaction est équilibrée. Afin d’obtenir un bon rendement, et pour
que la réaction puisse être considérée comme totale, il est nécessaire
d’éliminer l’eau au fur et à mesure de sa formation, par exemple à l’aide
d’un montage de Dean-Stark.
La déprotection de la fonction est assurée par la réaction inverse,
appelée hydrolyse, à l’aide d’un catalyseur acide. Celle-ci est également
équilibrée, et on utilise un grand excès d’eau afin de la réaliser avec un
bon rendement.
1. Mise en évidence de la difficulté de la synthèse
peptidique
O
O
O
NH
NH
O
NH2
HO
OH
NH
NH
1.2. Identifier les 4 acides α-aminés différents nécessaires à la synthèse
de la Met-enképhaline.
O
S
Formule topologique de la Met-enképhaline
Document 1 : Exemples d’acides α-aminés présents dans
l’organisme
OH
1.3. Sur la copie, recopier et compléter l’équation de réaction ci-dessous
entre un acide carboxylique et une amine. Entourer et nommer le
nouveau groupe fonctionnel.
O
Glycine
R
OH
+
R1
NH
2. Dernière étape de synthèse de la Met-enképhaline
O
H2 N
O
+ R 1 NH2
R
OH
O
H2 N
1.1. À quoi reconnaît-on que les molécules du document 1 sont bien des
acides aminés ?
On envisage la dernière étape de la synthèse de la Met-enképhaline à
partir des deux réactifs suivants :
Alanine
O
Réactif A :
OH
NH2
HO
NH
H2 N
OH
que l’on notera plus simplement :
R
HO
S
O
Réactif B :
Phénylalanine
O
OH
Document 2 : Exemple de séquence de protection/déprotection
d’une fonction amine
Protection d’une fonction amine par le tert-butylcarbamate :
O
O
+
O
O
OH
NH2
HO
que l’on notera plus simplement :
O
O
R1
O
NH
O
+
OH
OH + CO2
R
La déprotection qui permet de retrouver la fonction amine est assurée
par la décomposition du produit obtenu en milieu acide à 25°C.
O
O
H2 N
OH
R
R
+
OH
OH
OH
+ H2O
R
O
NH2
R
OH
NH
NH2
O
NH
R1
O
Pentapeptide 1 (Met-enképhaline)
O
+
O
R1
+ CO 2
Protection d’une fonction acide carboxylique par estérification :
O
2.1. Il est possible d’obtenir 4 pentapeptides à partir de ces deux réactifs.
Les formules topologiques de deux d’entre eux sont données ci-dessous.
Donner celles des deux autres.
O
Document 3 : Exemple de séquence de protection/déprotection
d’une fonction acide carboxylique
R
OH
NH2
O
O
NH
OH
H2 N
NH2
O
Méthionine
O
OH
O
S
H2 N
R
NH
NH
O
O
H2 N
O
O
Tyrosine
O
OH
R1
Pentapeptide 2
2.2. Déduire de la question précédente quelle fonction de chacun des
réactifs A et B doit être protégée afin d’obtenir uniquement la Metenképhaline.
2.3. À l’aide des documents, compléter l’annexe présentant la suite de
transformations chimiques à mettre en place afin de réaliser la dernière
étape de la synthèse de la Met-enképhaline.
-1-
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Correction
Annexe
Suite de transformations chimiques de la dernière étape de la synthèse
de la Met-enképhaline
1- Protection du réactif B :
1.1. Ces molécules possèdent un groupe carboxyle et un groupe amino.
[0,25 pt]
O
R1
1. Mise en évidence de la difficulté de la synthèse
peptidique
OH +
1.2. Deux réponses possibles : d’après son nom (Tyrosine-GlycineGlycine-Phenylalanine-Méthionie), ou d’après sa formule.
[0,5 pt]
NH2
R
O
NH
NH
OH
H2 N
O
O
O
2- Protection du réactif A :
O
NH2
HO
OH
NH
NH
+
Glycine
O
Glycine
Phénylalanine
S
Tyrosine
Méthionine
3- Réaction entre le réactif A protégé et le réactif B protégé :
1.3. Groupe fonctionnel et produit manquant
[0,5 pt]
O
O
+ R 1 NH2
R
+
+ H2 O
R1
R
OH
NH
O
O
R
NH
O
O
O
R1
2. Dernière étape de synthèse de la Met-enképhaline
2.1. L’énonce nous donne les peptides « R1–R » et « R1–R1 ». Il manque
[0,5 pt]
donc « R–R » et « R–R1 »
O
OH
R
NH
R
NH
H2 N
OH
H2 N
R
O
O
R
O
1
4- Déprotection de la fonction amine :
O
O
NH
O
R1
R
amide
+ H2O
NH
O
NH
O
2.2. Fonctions à protéger : fonction carboxyle du réactif A et amine du
réactif B.
[0,5 pt]
+ CO2
+
2.3. Annexe
1- Protection du réactif B :
5- Déprotection de la fonction acide carboxylique :
[0,75 pt]
O
R1
O
OH +
O
O
NH2
+ H2 O
O
O
O
R1
OH
O
+
OH + CO2
+
NH
O
OH
2- Protection du réactif A :
R
OH
+
H2 N
[0,5 pt]
R
O
+ H 2O
H2N
OH
O
O
3- Réaction entre le réactif A protégé et le réactif B protégé : [0,5 pt]
O
R1
R
O
OH
H2N
+
O
NH
O
O
O
O
NH
O
R1
4- Déprotection de la fonction amine :
-2-
R
O
NH
+ H2O
O
[0,5 pt]
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O
O
R
NH
O
O
NH
O
R1
O
R
H2N
O
+ CO 2
+
NH
O
R1
5- Déprotection de la fonction acide carboxylique :
[0,5 pt]
O
R
H2N
O
+ H2O
NH
O
R1
O
R
H2N
OH
NH
R1
+
OH
O
-3-
2015