AP19 LES MLEULES RGANIQUES EXERIE 1 Les questions suivantes sont indépendantes. 1. Dessiner es moécues suivantes à aide de a représentation de ram. a. méthano 3 b. dichorométhane 2 2 c. éthane-1,2-dio 2 () - 2 () 2. Représenter, à aide de a représentation de ram, deux conformations différentes : a. du 2-bromoéthan-1-o de formue 2-2 b. de éthano. 3. 3.1. Rappeer a définition d un atome de carbone asymétrique. 3.2. Parmi es moécues suivantes, identifier, s is existent, es atomes de carbone asymétriques par un astérisque. Justifier en istant es atomes ou groupes d atomes entourant cet atome de carbone. a. 3 2 b. 2 2 c. 3 () 3 d. 3 2 3. e. f. g. 4. Parmi es moécues représentées ci-dessous, reconnaître es espèces chiraes. 5. En respectant es conventions de ram, représenter es deux énantiomères des moécues suivantes : a. 1-bromo-1-choroéthan-1-o 2 () b. acide 2-hydroxypropanoïque 3 () 2 6. Les moécues suivantes existent-ees sous forme de pusieurs diastéréoisomères? Si oui, es représenter. a. 1,2-dichoroéthène = b. but-2-ène 3 = 3 c. 3-méthypent-2-ène 3 = 2 3 d. 2-méthypent-2-ène 3 = 2 3 3 3 e. adéhyde cinnamique 6 5 = - EXERIE 2 : Lorsque a peau est exposée au rayonnement soaire, ee brunit : c'est e moécue de tyrosine bronzage. e changement de coueur est dû à a production de méanine par certaines ceues de a peau, es méanocytes principaement. La méanine est une moécue qui absorbe une partie des rayonnements utravioets émis par e Soei : ee protège donc a peau de eurs effets néfastes. La synthèse in vivo de a méanine se fait à partir de a tyrosine (ci-dessus), un acide -aminé. 1. Identifier e type de représentation utiisé ci-dessus pour dessiner a tyrosine, et donner sa formue semidéveoppée. 2. La tyrosine comporte-t-ee des atomes de carbone asymétriques. Le(es) ocaiser à 'aide d'un astérisque. 3. Représenter une structure tridimensionnee possibe de cet atome à 'aide de a représentation de ram. 4. ette moécue est-ee chirae? EXERIE 3 : range ou citron? Le imonène est e constituant principa de 'huie essentiee d'écorces d'orange ou de citron. La formue semi-déveoppée de cette moécue est donnée ci-contre. 1. ette moécue fait-ee partie d'un coupe de diastéréoisoisomères Z/E? 2. ombien d'atomes de carbone asymétriques cette moécue comporte-t-ee? 3. Donner a représentation de ram des deux énantiomères du imonène. 4. Le imonène issu de 'écorce d'orange est constitué à près de 100 % de 'un des énantiomères, tandis que e imonène issu de 'écorce de citron contient un méange des deux énantiomères. omment interpréter a différence d'odeur entre 'huie essentiee d'orange et cee de citron? 3 2 2 2 2 3
RRETIN AP19 EXERIE 1 : 1. Lorsqu un atome de carbone est ié à quatre atomes ou groupes d atomes, deux des iaisons sont dans e pan de a feuie, une pointe vers avant et autre pointe vers arrière. a. méthano b. dichorométhane c. éthan-1,2-dio 2. Au sein d une moécue, des mouvements de rotation ont ieu en permanence autour de chaque iaison simpe et conduisent à des dispositions différentes des atomes es uns par rapport aux autres. es dispositions sont des conformations de a moécue. Méthode : Pour représenter différentes conformations d une moécue donnée, i faut : - choisir une iaison simpe et représenter es atomes (ou groupes d atomes) iés à ces atomes à aide des conventions de ram ; - effectuer une rotation autour de cette iaison en maintenant un des deux atomes de carbone fixe. a. fixe tourne 1 ère configuration Rotation autour de a iaison simpe carbone-carbone 2 ème configuration b. fixe tourne 1 ère configuration Rotation autour de a iaison simpe carbone-carbone 2 ème configuration 3.1. Un atome de carbone ié à quatre atomes ou groupes d atomes différents est dit asymétrique. Une moécue peut avoir aucun, un ou pusieurs atomes de carbone asymétriques. 3.2. a. 3 2. b. 2 2 : pas d atome de Le carbone asymétrique est ié : carbone asymétrique. - au groupe d atomes 3 ; En effet, es atomes de carbone des deux - à atome ; extrémités de a chaîne carbonée sont iés à - à atome ; deux atomes d hydrogène identiques. - au groupe d atomes 2 Le troisième atome de carbone (au centre) est ié à deux groupes d atomes identiques 2. c. 3 () 3 Le 1 er carbone asymétrique est ié : - au groupe d atomes 3 ; - à atome ; - à atome ; - au groupe d atomes () 3 d. 3 2 3. Le carbone asymétrique est ié : - au groupe d atomes 2 3 ; - à atome ; - à atome ; Le 2 ème carbone asymétrique est ié : - au groupe d atomes 3 ; - à atome ; - au groupe d atomes ; - au groupe d atomes 3 - f. La moécue ne comporte pas d atome asymétrique, aucun des quatre atomes de carbone n est ié à quatre atomes ou groupes d atomes différents. - au groupe d atomes 3 e. Les atomes de carbone du cyce ne sont tétraédriques, is ne sont iés qu à 3 atomes ou groupes d atomes : is ne sont pas asymétriques. L atome asymétrique marqué d un astérisque ci-contre est ié à un atome d hydrogène et aux 3 groupes d atomes entourés en rouge. De même, e 2 ème atome de carbone asymétrique est ié à un atome d hydrogène et aux 3 groupes d atomes entourés en vert. g. La moécue comporte 2 atomes asymétriques.
4. Une moécue qui n est pas superposabe à son image dans un pan est chirae. Une moécue possédant un unique atome de carbone asymétrique est chira. Une moécue présentant un pan de symétrie est achirae. Méthode : (si a moécue ne possède pas un seu atome de carbone asymétrique) Dessiner atome de carbone asymétrique en représentation de ram Représenter son image par un hercher à superposer es deux images (i peut être nécessaire de retourner a moécue de 180 seon un axe vertica). La première moécue ci-contre est non chirae, ee n a pas d atome de carbone asymétrique, ee est superposabe à son image dans un pan. Remarque : ors du retournement de image : - a iaison vers avant pointe désormais vers arrière de a feuie ; - a iaison vers arrière pointe désormais vers avant de a feuie ; - es iaisons dans e pan de a feuie restent dans e pan de a feuie. La seconde moécue est chirae car ee possède un seu atome de carbone asymétrique marqué par un astérisque. La troisième moécue possède deux atomes de carbone asymétriques, ee est chirae car ee n est pas superposabe à son image dans un pan 2 L image est bien superposabe à a moécue de gauche 2 2 Retournement de image L image n est pas superposabe à a moécue de gauche 5. Deux moécues images une de autre dans un pan et non superposabes sont appeées énantiomères. Deux énantiomères d un coupe sont nécessairement chiraux. Les trois moécues proposées sont chiraes car ees possèdent toutes un seu atome de carbone asymétrique marqué d un astérisque. I faut utiiser a représentation de ram au niveau de atome de carbone asymétrique. a. 1-bromo-1-choroéthan-1-o : - 2 () b. Acide 2-hydroxypropanoïque (ou acide actique) : 3 -()- 2 Retournement de image 6. La diastéréoisomérie peut être due à a présence : - d une doube iaison carbone carbone (es isomères Z et E d une moécue sont des diastéréoisomères) - de pusieurs atomes de carbone asymétriques. a. Si a moécue possède une doube iaison carbone carbone et que chaque atome engagé dans cette doube iaison est ié à deux atomes ou groupes d atomes différents aors a moécue existe sous forme de deux diastéréoisomères Z et E. Méthode : Pour représenter es diastéréoisomères Z et E : - représenter a doube iaison carbone-carbone et positionner es quatre iaisons simpes ; - pacer es atomes ou groupes d atomes iés aux deux atomes de carbone doubement iés ; - a configuration E correspond au cas où es atomes d hydrogène sont situés du même côté de a doube iaison ; - a configuration Z correspond au cas où es atomes d hydrogène sont situés de part et d autre de a doube iaison. (E) - 1,2-dichoroéthène (Z) - 1,2-dichoroéthène b. 3 3 3 3 (E) - but-2-ène (Z) - but-2-ène
c. (hors programme) 3 3 3 2 3 (E) - 3-méthypent-2-ène (Z) - 3-méthypent-2-ène d. I n existe pas de diastéréoisomères Z/E car atome de carbone de gauche engagé dans a doube iaison est ié à deux groupes d atomes 3 identiques. e. 6 6 5 5 (E) - adéhyde cinnamique EXERIE 2. 1. La tyrosine est dessinée à aide d une représentation topoogique. La représentation semi-déveoppée est a suivante : (Z) - adéhyde cinnamique 2. I faut chercher un atome de carbone ié à quatre atomes ou groupes d atomes différents. L atome marqué d un astérisque (ci-contre) satisfait à ces conditions, i est ié : 2 - à un atome - au groupe d atomes N 2 - au groupe d atomes - au groupe d atomes entouré en rouge N 2 3. Au niveau de atome de carbone asymétrique, deux iaisons sont contenues dans e pan de a feuie, une pointe vers avant et autre pointe vers arrière de a feuie. 2 4. La moécue de tyrosine est chirae car ee présente un seu atome de carbone asymétrique d après a question 2. EXERIE 3. 3 1. Le imonène possède deux doubes iaisons = : 'une d'ee (notée 1) est située en bout de 2 chaîne, 'autre (notée 2) appartient à un cyce. La doube iaison carbone-carbone (notée 1) ne peut pas être à 'origine d'une isomérie, car 'un des atomes de carbone engagé dans cette doube iaison est reié à deux atomes d'hydrogène identiques. La doube iaison = 2 2 2 (notée 2) ne peut pas présenter de configurations Z/E, car es deux atomes de carbone engagés dans cette doube iaison appartiennent à un cyce de six atomes (si on permute es atomes ou es groupes d atomes iés à ces atomes de carbone, on détruit e cyce! ). 1 En concusion, cette moécue ne fait donc pas partie d'un coupe de diastéréoisoisomères Z/E. 2 3 2. Un atome de carbone ié à quatre atomes ou groupes d atomes différents est asymétrique. L'atome de carbone identifié par un astérisque est asymétrique car i est ié à un atome d hydrogène, au groupe d atomes entouré en vert et aux deux brins du cyce qui sont différents du fait de 'asymétrie du cyce provoquée par a présence de a doube iaison (notée 2). 3 3 3. I faut utiiser a représentation de ram au niveau de atome de carbone asymétrique. 2 3 4. ette observation expérimentae montre que es récepteurs ofactifs contiennent des moécues chiraes. 2 2 3 2 2 N 2 3 2 2 N 2 2 2 2 3