LA CHIMIE EN STEREO (Correction)
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LA CHIMIE EN STEREO (Correction) 1. Un coup de Phil 1.1. En quoi consiste la chiralité ? La chiralité est la dissymétrie qui peut exister entre un objet et son image dans un miroir plan. 1.2. Quels objets chiraux sont proposés dans la BD ? Main, casserole, tire-bouchon, escargot 1.3. Proposer un autre objet chiral et un objet achiral (qui n’est pas chiral) Un pied ou une chaussure sont des objets chiraux. Une assiette sans motif, ou tout autre objet présentant une symétrie 1.4. Qu’est ce qui distingue des plantes grimpantes comme la glycine et le houblon ? La glycine s’enroue en hélice droite, alors que le houblon s’enroule en hélice gauche. 1.5. Quelle est la particularité de la molécule d’ADN ? La molécule d’ADN présente un enroulement en hélice droite 1.6. Quelle est la particularité des acides α aminés naturels ? Tous les acides α aminés naturels ont une configuration gauche appelée L 1.7. Que sont deux énantiomères ? Deux énantiomères sont deux objets image l’un de l’autre dans un miroir plan. 1.8. Qu’est-ce qu’un carbone asymétrique ? Un carbone asymétrique est un atome de carbone qui porte quatre constituants différents. 1.9. En quoi la synthèse asymétrique est-elle un enjeu de l’industrie pharmaceutique ? La synthèse asymétrique est un enjeu industriel car elle permet de n’obtenir que l’un des deux énantiomères sachant qu’ils ne présentent pas les mêmes propriétés. 2.Enantiomérie. 2.1. Un coup de main 2.1. Parmi les lettres en capitales d'imprimerie suivantes C – H – I – R – A – L – E – S, quelles sont celles qui possèdent un énantiomère. Les représenter (en s'aidant éventuellement du miroir). R, L et S possèdent un énantiomère 2.2. Justifier que les objets tenus par Phil le chimiste au début de la BD sont chiraux. Quel(s) problème(s) peuvent-ils poser lors de leur utilisation ? Les objets ne présentent pas de symétrie, ils sont donc chiraux. Ils sont adaptés pour les droitiers, pas pour les gauchers. 2.2. Ca Cram Préciser la façon dont est représentée : une liaison dans le plan de A B représentation : une liaison en avant du plan de représentation : : 2.3. Ah si … métrique A une liaison en arrière du plan de représentation : : B A B H 2.3.1. Proposer une formule développée du bromochlorofluorométhane. F C Br Cl 2.3.2. L’atome de carbone est-il asymétrique ? Pourquoi ? L’atome de carbone est asymétrique car il possède quatre substituants différents. 2.4. Qui râle ? 2.4.1. La molécule de bromochlorofluorométhane est-elle chirale ? Pourquoi ? Oui car elle ne se superpose pas à son image dans un miroir (et elle possède un seul carbone asymétrique. H H 2.4.2. Compléter les représentations de Cram ci-contre: H H R BrH S C F H ClH Cl H C F H H Br 2.4.3. A l’aide de la BD Phil le chimiste identifier les formes R (rectus) et S (sinister). (Ecrire R ou S à coté de la représentation) 2.5. C’est sinistre sens de "rotation" 1 (Br → Cl → F) : sens des aiguilles d’une montre. sens de "rotation" 2 (Br → Cl → F) : sens inverse des aiguilles d’une montre 2.5.1. Retrouve-ton l’identification R et S 2.4.3. ? oui 2.5.2. Les atomes liés au carbone asymétrique sont classés par ordre de priorité par numéro atomique (le plus grand numéro atomique est n°1 et ainsi de suite jusqu’au plus petit numéro atomique, n°4) Classer les quatre atomes de la molécule de bromochlorofluorométhane liés à l’atome de carbone. n°1 : Br (Z = 35) n°2 : Cl (Z = 17) n°3 : F (Z = 9) n°4 : H (Z = 1) 2.5.3 Compléter les phrases ci-dessous extraites d’un cours de chimie organique : Pour déterminer la configuration absolue R ou S d’un carbone asymétrique, on "regarde" le carbone asymétrique dans l’axe de la liaison C*−atome (substituant) n°4 (C* au premier plan et l’atome (substituant) n°4 dirigé vers l’arrière). Les trois autres atomes (substituants) se présentent alors : - soit dans le sens dextrorse (on passe de 1 à 2 et à 3 comme si on tournait un volant vers la droite ) : le carbone porte alors le descripteur R (du latin rectus = droite). - soit dans le sens sinistrorse (on passe de 1 à 2 et à 3 comme si on tournait un volant vers la gauche) : le carbone se voit alors attribuer le descripteur S (du latin sinister = gauche) 2.6. Acides α aminés 2.6.1. Pour les molécules d’acides α-aminés suivantes repérer le (ou les) carbone(s) asymétrique(s) par un astérisque (*) O H2 N CH2 H3C C glycine NH2 C OH O CH2 * C CH CH2 C OH H2N OH H2N HO OH valine H5 C6 O *CH C NH2 OH alanine C O *CH H3C CH O O * CH3 O C NH2 OH C4H9 CH *CH leucine acide aspartique phénylalanine 2.6.2. Parmi les molécules d’acides α-aminés précédentes quelles sont celles qui sont chirales ou achirales ? Seule la glycine nest pas chirale (toutes les autres possèdent un carbone asymétrique) 2.6.3. Schématiser ci-dessous les deux énantiomères de l'alanine puis de la valine en représentation de Cram. HS C HOOC H H HR CH3 H NH2 H C C H3H C H2HN H HNH2 HCH(CH3)2 HOOC H COOH C H 2N H COOH COOH (H 3C) 2 HC 2.6.4. Identifier sur les représentations ci-dessus les formes R et S de l’alanine. (Précision le groupe COOH est prioritaire par rapport au O H H groupe CH3) 2.7. Activité biologique HO * 2.7.1. Identifier (*) le carbone asymétrique de la DOPA. 2.7.2. Donner la représentation de Cram de la L-DOPA. S OH NH2 HO C HOOC H CH2C6H5O2 H H H 2N c’est la liaison CH qui est en arrière 3. Diastéréoisomérie Br 1b et 1c sont énantiomères H H 1a Cl 3.1. Compléter le tableau molécules diastéréoisomères 1a, b et c 1a/1b et 1b/1c 2a, b et c 2a (2b) et 2c H H C CH3 Br H3C 2a Br identiques 2a et 2b 1b H CH3 C CH3 Br H3C H C C Br C Br H C Br C C H3C H C 1c Cl C Br C H H Br C H 2c H 2b Cl 3.2. Dans le cas des diastéréoisomères identifiés, préciser l'isomérie Z ou E. 2a et 2 b : E 2c : Z 4. Bilan Passe-t-on de A à B par libre rotation autour des liaisons simples ? OUI/NON OUI/NON A et B sont-elles images l'une de l'autre dans un miroir ? OUI/NON OUI/NON A et B sont A et B sont énantiomères diastéréoiomères A et B sont identiques
