DM12 - Free

PC* 12/13
DM 12 pour le 19/02
Les ions Calcium(II), Sodium(I) ou chlorure interviennent fortement dans l’hypertension
artérielle. Beaucoup de médicaments ont été mis au point pour enrayer ce déséquilibre
organique. Nous proposons ici d’étudier les synthèses partielles de deux d’entre eux : le
vérapamil et le nadolol.
Données
Masses molaires atomiques (en g.mol–1) :
Ca : 40,1 ; C : 12 ; O : 16 ; H : 1 ; Cl : 35,5 ; Mg : 24
Numéros atomiques : H : 1 ; C : 6 ; N : 7 ; O : 8 ; Ca : 20
I. Le vérapamil (ou isoptine) est un inhibiteur calcique, recommandé dans les traitements des
troubles cardiaques divers, tels l’arythmie, l’hypertension artérielle ou les angines de poitrine.
On propose ici une partie de la synthèse originelle. Cette dernière fait intervenir plusieurs
intermédiaires. On étudie l’un deux.
Vérapamil :
O
NC
O
O
N
O
1.- Le (–)-(S)-vérapamil est plus réactif que le (+)-(R)-vérapamil.
1.1- Dans le cas d’une molécule chirale à un atome de carbone asymétrique, la connaissance
du descripteur stéréochimique ((R) ou (S)) de cet atome permet-elle de prévoir le signe du
pouvoir rotatoire de cette molécule ? Pourquoi ?
1.2- Donner une représentation de CRAM du (–)-(S)-vérapamil. Justifier la réponse.
2.- Le 1,2-diméthoxybenzène est mis à réagir avec le composé X, en présence de chlorure
d’aluminium AlCl3. On obtient le composé A (de masse molaire 208 g.mol–1) après hydrolyse
acide. Par action sur A de NaBH4 en milieu éthanol/eau, on obtient B. L’action du chlorure de
thionyle SOCl2 sur B forme C.
O
1,2-diméthoxybenzène :
O
X:
Cl
O
2.1-.Donner les formules semi-développées (ou topologiques) des composés A et B.
2.2.1- Proposer un mécanisme de formation de A.
2.2.2- Quelle quantité minimale de chlorure d’aluminium faut-il utiliser et pourquoi ?
2.2.3- Préciser les rôles de l’hydrolyse acide nécessaire.
2.3- Écrire la formule de C.
2.4- Nommer X.
3- Pour synthétiser D1, on suit le protocole opératoire suivant :
- Peser 22,85 g de composé C parfaitement séché et considéré comme pur.
- Dissoudre cette masse dans 90 mL de diéthyléther anhydre et mettre l’ensemble dans une
ampoule de coulée.
- Dans un bicol de 250 mL, introduire 2,4 g de magnésium pur séché à l’étuve, puis, 10 mL de
diéthyléther séché sur tamis moléculaire.
- Installer un système d’agitation magnétique.
- Placer le bicol dans un montage convenable.
- Introduire par l’ampoule de coulée quelques mL du mélange.
- Attendre que la réaction démarre.
- Sous agitation magnétique, ajouter tout le mélange goutte à goutte.
- Quand l’ajout est terminé, laisser sous agitation 10 minutes.
Puis on dose le produit formé (noté D1) par la méthode de WATSON-EASTHAM :
- Introduire dans un erlemeyer 1,0 ml de la solution finale obtenue qui a un volume total de
100,0 mL.
- Ajouter quelques gouttes d’orthophénantroline comme indicateur. Le mélange devient
rose.
- Par une burette graduée, ajouter une solution de butan-2-ol dans le xylène (solvant de
l’alcool) de concentration C1 = 0,100 molL–1.
On observe qu’il faut verser 8,0 mL de la solution d’alcool pour que le mélange vire au jaune
qui est l’indication de la fin de la réaction de titrage.
3.1- Indiquer pourquoi les réactifs et le solvant sont anhydres.
3.2- Préciser pourquoi on introduit le mélange goutte à goutte. Justifier par une équation
chimique.
4- L’orthophénantroline est un composé de formule :
N
N
4.1- Justifier les propriétés de ligand de ce composé.
4.2- Donner la structure de LEWIS du magnésium dans le composé D1 (sans tenir compte du
solvant) en notant R1 et R2 les groupes qui lui sont liés.
4.3- Justifier le fait que l’orthophénanthroline peut s’associer à l’organomagnésien pour
donner un complexe. Dans le cas étudié ce complexe est de couleur rose.
4.4- Écrire l’équation chimique de la réaction de dosage.
4.5- Calculer le rendement de la formation de D1.
5- On verse avec précaution le contenu du bicol sur de la carboglace (CO2 solide) pour
obtenir D2. Puis on fait une hydrolyse acide pour obtenir D. L’action du chlorure de thionyle
sur D conduit à E. La réaction de E avec le méthanol, en présence de pyridine donne le
produit F.
5.1.1- Donner la formule semi développée (ou topologique) des composés D2, D et F.
5.1.2- Proposer un schéma mécanistique (ou mécanisme simplifié) de la formation de D2.
5.1.3- Donner l’équation chimique de l’hydrolyse acide de D2.
5.2- Proposer un mécanisme de formation de F.
II. Le nadolol est un bêta bloquant utilisé comme régulateur cardiaque. On en propose ici
une synthèse.
OH
5,8-dihydro-1-naphtol :
6- Le 5,8-dihydro-1-naphtol est traité par l’anhydride éthanoïque (ou acétique) :
O
O
O
L’anhydride acétique réagit sur le produit de départ comme sur un alcool. Il se forme le
produit L. Donner sa formule semi développée (ou topologique).
7- On fait réagir le permanganate de potassium dilué et froid sur L. On obtient M.
7.1- Donner la formule semi développée (ou topologique) de M.
7.2- Combien d’atomes de carbones asymétriques se forment-ils ?
7.3- Combien de stéréoisomères obtient-on ? Les représenter en projection de CRAM.
7.4- Quelle(s) relation(s) de stéréoisomérie existe-t-il entre ces stéréoisomères ?
8- Sur M, on fait réagir de l’hydroxyde de sodium. On obtient N, de formule brute
C10H11O3Na. Donner la formule semi développée (ou topologique) d’un stéréoisomère de N.
9- Le réactif suivant O est obtenu par action de l’acide métachloroperbenzoïque sur le 3chloroprop-1-ène. Représenter la formule semi développée (ou topologique) de O. Combien
d’atomes de carbone asymétriques comporte-t-il ? Les préciser sur une formule semi
développée (ou topologique).
10- La réaction de O sur N (en fait, mélange de stéréoisomères) donne P, mélange de
stéréoisomères, et des chlorures. Représenter la formule semi développée (ou topologique)
d’un des stéréoisomères de P obtenus.
11- Par action de la 1,1-diméthyléthanamine H2N-C(CH3)3 sur P, on forme le nadolol Q.
Donner la représentation semi développée (ou topologique) d’un stéréoisomère de Q.