TD 2014 - LOLB - Physique Chimie au lycée par Wahab Diop LSLL

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Lycée El Hadji Omar lamine Badji Année scolaire 2013-2014
Cellules de sciences physiques Classe : TS1
ACIDES α-AMINES
EXERCICE 1 :
On désire synthétiser le dipeptide P1, de formule : H2N  CH
CH3
 CO  NH  CH2  COOH.
1. Quels acides α-aminés faut-il utiliser ?
2. Décrire le principe de la synthèse de ce dipeptide, si l'on désire obtenir sans ambiguïté celui-ci, à l'exclusion de tout
autre.
3. Ecrire la formule semi-développée du dipeptide P2, isomère de constitution de P1.
EXERCICE 2 :
1. Ecrire la formule semi-développée de l'alanine ou acide 2-aminopropanoïque.
2. Les acides α-aminés, à une exception près, sont des molécules chirales. Justifier cette affirmation. Quelle est l'exception
?
3. Donner la projection de Fischer des deux énantiomères de l'alanine, en précisant leurs noms respectifs.
4. Qu'ont en commun tous les acides α-aminés naturels ?
5. Donner la formule générale et le nom de l'ion dipolaire contenu dans les solutions aqueuses d'acide α-aminé. Ecrire
les deux couples acide/base caractérisant cet ion dipolaire et préciser dans chaque cas, le rôle joué par celui-ci (acide ou
base).
6. Ecrire la formule de l'espèce chimique majoritaire de la glycine H2N  CH2  COOH en solution aqueuse, dans les
trois cas suivants : pH = 1,8 ; pH = 8 ; pH = 11.
On donne : pK1 = 2,3 pour le couple : acide conjugué du zwitterion/zwitterion
pK2 = 9,7 pour le couple : zwitterion/base conjuguée du zwitterion.
7. Ecrire les formules semi-développées des deux dipeptides que l'on peut obtenir à partir des deux acides α-aminés :
R1  CH
NH2
 COOH et R2  CH
NH2
 COOH.
8. Qu'appelle-t-on liaison peptidique ? Par quels groupes d'atomes est-elle représentée ? A quelle fonction chimique
correspond-elle ?
9. Ecrire la formule semi-développée du dipeptide Gly  Ala.
Comment doit-on procéder pour l'obtenir, à partir de la glycine et de l'alanine ? Si l'on ne prend pas de précautions, quel
autre dipeptide se forme-t-il ?
EXERCICE 3 :
La leucine est un composé organique de formule semi-développée : (CH3)2 CH  CH2  CH
NH2
 COOH
1. Préciser la nature de ce composé et donner son nom en nomenclature systématique.
2. La molécule de la leucine est-elle chirale ? Si oui, donner et nommer les représentations de Fischer de la leucine.
3. On fait réagir la leucine avec un acide α-aminé R  CH
NH2
 COOH.
On obtient un dipeptide dont la masse molaire est égale à 202 g.mol-1.
3.1. Déterminer la formule semi développée et donner le nom systématique de cet acide α-aminé.
3.2. Préciser, en justifiant, le nombre de dipeptides que le mélange des acides, ci-dessus cités, permet d'obtenir (les
formules ne sont pas demandées).
4. On veut synthétiser uniquement le dipeptide pour lequel la leucine est l'acide N-Terminal. Préciser les différentes
étapes de cette synthèse et nommer le dipeptide obtenu. (Extrait Bac S2 2002)
EXERCICE 4 :
La valine est un acide α-aminé dont la formule développée peut s’écrire : R—CH(NH2) —COOH
1. On effectue une décarboxylation et il se forme, entre autre, un composé organique B. Ecrire l’équation bilan de la
réaction et préciser la fonction ainsi que la classe de B.
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2. On dissout m = 131mg de B dans très peu d’eau. Ecrire l’équation de la réaction entre B et l’eau et préciser les couples
acido-basiques en présence.
3. La solution obtenue est neutralisée par une solution d’acide chlorhydrique de concentration CA = 1,5.10-1mol/L.
L’équivalence est atteinte pour un volume VA = 12 mL. Calculer le nombre de moles de B (nB) ayant réagi et en déduire
la masse molaire MB de B, sa formule brute et sa formule développée.
4. Donner la formule brute de la valine et préciser les formules semi-développées correspondantes. Sachant que le
radical alkyle de la valine est ramifié, déduire la formule semi-développée de la valine et donner son nom systématique.
EXERCICE 5 :
La condensation d’une molécule d’alanine et d’une molécule de glycine de formules semi-développées respectives
CH3  CH
NH2
 COOH et H CH
NH2
 COOH conduit à un dipeptide
Deux réactions possible.
1. Ecrire les équations de ces deux réactions possibles en donnant les formules semi-développées des deux dipeptides
que l’on peut obtenir.
2. Soit A l’un des deux dipeptides. Des deux formules trouvés au 1. on cherche celle qui correspond au composé A. Pour
cela, on réalise les expériences suivantes :
2.1. On traite A par de l’acide nitreux HNO2, sachant que l’acide nitreux réagit sur un groupe amine primaire suivant la
réaction : RNH2 + HNO2 → ROH + N2 + H2O
Tout se passant donc comme si le groupe NH2 était remplacé par le groupe OH.
Ecrire les formules possibles pour le composé organique C obtenu par cette réaction.
2.2. Si on hydrolyse ce composé C, on obtient entre autres de l’acide glycolique HO-CH2-COOH. Donner l’équation de la
réaction de la réaction d’hydrolyse et en déduire parmi les deux formules trouvées au 2.1. celle qui correspond au C.
(On rappelle que l’hydrolyse permet la « coupure » de la liaison peptidique entre les atomes de carbone et d’azote)
2.3. Quelle est la formule semi-développée du dipeptide A ?
EXERCICE 6 :
La leucine et l’isoleucine sont deux acides α-aminés de même formule : R—CH(NH2) —COOH dont les groupes alkyles
diffèrent.
Le groupe alkyle de la leucine est noté RL, celui de l’isoleucine RI.
1. La masse molaire des deux acides α-aminés est M= 131 g.mol-1
En déduire la formule brute du groupe alkyle.
1.1. Les groupes RL et RI possèdent chacun une seule ramification. La leucine possède un carbone asymétrique et
l’isoleucine en comporte deux. Ecrire la formule développée de chacun des deux acides α-aminés.
1.2. Donner la représentation de Fischer des deux énantiomères de la leucine (pour ne pas alourdir l’écriture on
symbolisera, dans cette question et les suivantes, les groupes alkyle par RL et RI). Préciser quel est l’isomère L et l’isomère
D.
2. Montrer que la réaction de condensation de la leucine sur l’isoleucine conduit formellement à deux dipeptides P1 et
P2. (On ne tiendra pas compte de l’isomérie optique ni dans cette question ni dans les suivantes…)
4.1. En fait, la réalisation expérimentale de la réaction entre la leucine et l’isoleucine conduit à quatre dipeptides.
Pourquoi ?
4.2. On désire synthétiser un des dipeptides P1 et P2. Indiquer succinctement quels sont les moyens expérimentaux qui
permettent de n’obtenir que P1 ou P2.
EXERCICE 7 :
On considère un dipeptide obtenu par condensation d'une molécule de glycine et d'une molécule d'un autre acide α-
aminé A. La molécule de A ne comporte que des atomes C, O, H et N et possède un seul atome de carbone asymétrique.
1. Le dipeptide a une masse molaire qui vaut M = 146 g.mol-1.
1.1. Déterminer les formules semi-développées possibles du dipeptide, donner la formule de A et son nom dans la
nomenclature officielle. (Envisager les deux isomères.)
1.2. Représenter les deux énantiomères de A à l'aide de la représentation de Fischer.
2. On désire obtenir uniquement le dipeptide Pl dans lequel la glycine est l'acide aminé N-terminal.
2.1. Comment doit-on procéder ? Décrire schématiquement les grandes étapes de la synthèse. De quelle façon peut-on
activer la fonction acide carboxylique ? Quel est l'intérêt de cette activation ?
2.2. Combien d'atomes de carbone asymétrique possède le dipeptide P1 ? Les représenter par un astérisque (*) sur la
formule de Pl.
3. Si la synthèse de P1 est réalisée à partir de glycine et d'un mélange racémique de A, combien de stéréo-isomères de P1
obtiendra-t-on ?
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