Devoir maison – pour le mercredi 19 avril 2017 Un jeu de piste pour

Devoir maison
Lycée Hoche – BCSPT1 – A. Guillerand
Devoir maison – pour le mercredi 19 avril 2017
Un jeu de piste pour déterminer la structure d’une molécule
On se propose de déterminer la structure d’une substance naturelle présente dans l’algue marine du type dictoperis. se
trouve sous la forme d’un mélange racémique (noté
et ). L’analyse élémentaire permet de lui attribuer la formule
brute
. Les réactions suivantes permettent de déterminer sa structure.
Vous vous aiderez des documents ci-après et de vos connaissances pour répondre aux questions.
1. En présence d’un métal très électropositif tel que le sodium Na,
donne une réaction vive avec dégagement gazeux.
1.1. Quelle est la classe fonctionnelle mise en évidence par cette réaction ?
1.2. Donner la nature du gaz apparu lors de la réaction avec le sodium
1.3. Écrire l’équation bilan de cette réaction en utilisant une formule générale pour le composé
2. Pour mieux « définir » la classe fonctionnelle mise en évidence précédemment, le composé
est ajouté à du
dichromate de potassium en milieu acide. Le produit obtenu est un acide carboxylique. Couple mis en jeu :
2.1. Déterminer plus précisément la fonction présente dans .
2.2. Écrire en justifiant l’équation de la réaction en utilisant une formule générale pour le composé .
3. Le passage de sur alumine
à
conduit à un composé de formule brute
. subit ensuite la
suite de réactions suivantes : action du CPBA, hydrolyse en milieu basique puis action de l’acide périodique. Ces
opérations conduisent à un mélange de trois aldéhydes :
(
);
(
: pentanal) et un dialdéhyde
(
) achiral mais possédant deux carbones asymétriques
3.1. Combien possède-t-il d’insaturations ?
3.2. En tenant compte de cette information, donner la formule topologique plane de .
3.3. Représenter en projection de Cram
3.4. Des structures semi-développées ou topologiques planes de , et , déduire celles de et de .
3.5. Montrer qu’à la formule semi-développées de
peuvent correspondre quatre stéréoisomères (la substance
naturelle n’état constituée que de deux d’entre eux). Représenter ces quatre stéréoisomères en précisant les
relations de stéréoisomérie.
4. L’addition de dibrome sur la substance naturelle conduit à de nouvelles espèces chimiques dont les deux nouveaux
carbones asymétrique sont de configuration
ou
.
4.1. Représenter les produits d’addition du dibrome sur le
-but-2-ène et indiquer leur proportion relative. La
réaction est-elle stéréosélective ? Diastéréosélective ? Enantiosélective ? Stéréospécifique ? Vous justifierez dans
chaque cas votre réponse.
4.2. Déduire, des configurations des produits obtenus par bromation de , les deux formes
et
constituant le
mélange racémique à identifier.
Document 1 : Quelques réactions utiles
Déshydratation d’un alcool
Un alcool peut subir une déshydratation, consistant en une
réaction élimination d’une molécule ayant pour conséquence
la formation d’une double liaison :
Cette réaction ne peut se faire qu’en présence d’un catalyseur. On peut utiliser comme catalyseurs des acides tels que
l’acide phosphorique à chaud en solution ou des catalyseurs solides tels que l’alumine (
) dans un four à très haute
température.
Bromation d’un alcène
Un alcène en présence de dibrome subit une addition de type anti sur la double liaison.
Chimie organique – Chapitre 5 : Oxydoréduction en chimie organique – Devoir maison
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Document 2 : qu’est-ce qu'une insaturation et comment déterminer le nombre d’insaturation d’une molécule à
partir de sa formule brute
Les composés insaturés sont, en chimie organique, des composés dont le nombre total d'atomes est inférieur à celui que
l'on peut déduire de la valence usuelle de chacun des atomes constitutifs.
Une molécule dite insaturée est une molécule que l’on peut hydrogéner : c’est-à-dire ajouter deux atomes d’hydrogène,
afin d’obtenir une molécule dite saturée. Une insaturation peut être une liaison multiple ou un cycle. En effet il est
possible d’hydrogène un alcène ou un cycle :
Ainsi :




une double liaison compte pour une insaturation,
une triple liaison compte pour deux insaturations,
un cycle compte pour une insaturation
dans le cas des composés polycycliques, on appelle multiplicité de cycle le nombre minimal de simples liaisons qu’il
faut rompre afin d’avoir une molécule linéaire. Le nombre d’insaturations est alors égal à la multiplicité de cycle.
Le tableau suivant illustre cette présentation sur quelques exemples (
: nombre d’insaturations).
Formules
ni
1
2
4
10
Le nombre d’insaturations peut se calculer à partir de la formule brute de la molécule. En notant :
-
le nombre d’atomes neutres usuellement monovalents (H, halogène)
le nombre d’atomes neutres usuellement divalents (O, S)
le nombre d’atomes neutres usuellement trivalents (N,P, halogène hypervalent)
le nombre d’atomes neutres usuellement tétravalents (C, Si, S hypervalent)
le nombre d’atomes neutres usuellement pentavalents (P hypervalent, halogène hypervalent)
le nombre d’atomes neutres usuellement hexavalents (S, hypervalent)
le nombre de charge
alors, le nombre d’insaturations est :
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