Bac S Antilles Guyane 09/2016 CORRECTION © http://labolycee.org ...

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EXERCICE II. LA TYROSINE (9 points) 1. Étude de la molécule de tyrosine
1.1. (0,5) La tyrosine possède un groupe caractéristique amino NH2 et un groupe
caractéristique carboxyle COOH ; donc elle appartient à la famille des
acides aminés. 1.2. (0,5) La molécule de tyrosine possède un seul atome de carbone
asymétrique, marqué ci-contre par un astérisque. La molécule est donc chirale et possède deux stéréoisomères
qui sont des énantiomères. 1.3. Les deux isomères sont images l'un de l'autre dans un miroir plan mais
non superposables :
(0,5) 2. Étude de la première étape de la synthèse de la L-tyrosine au
laboratoire
2.1. Aspect macroscopique de la première étape de la synthèse 2.1.1. (0,25) Il s'agit d'une réaction de substitution, en effet un atome
d'hydrogène de la fonction amine est remplacé par le groupement COCH3. 2.1.2. (0,5) En fin de réaction, le milieu contient de l'acétanilide et du
chlorure d'éthanoyle. D'après le tableau de données physicochimiques, seule
l'acétanilide est solide à température ambiante, on pourra donc la
récupérer par simple filtration après refroidissement du milieu.
2.1.3. (0,75) L'aniline est une amine et l'acétanilide un amide, il suffit
de vérifier que les pics correspondants à une amine n'apparaissent pas dans
le spectre du produit obtenu.
[pic]
On observe les trois pics caractéristiques d'une amine primaire sur le
spectre de l'aniline que l'on ne retrouve pas sur le spectre de
l'acétanilide (traits pointillés sur le spectre).
On retrouve sur le spectre de l'acétanilide les deux pics caractéristiques
d'un amide.
L'aniline s'est bien transformée entièrement en acétanilide.
[pic]
2.1.4. (1,5) r = [pic]
On fait réagir V = 10,0 mL avec un autre réactif en excès, la quantité de
matière d'acétanilide formée si la réaction est totale sera égale à celle
de l'aniline :
n(produit)formé si transformation totale = [pic] = [pic]
On obtient une masse m = 11,2 g d'acétanilide, donc n(produit)récupéré
expérimentalement = [pic]
[pic] = [pic]
r = [pic] = 76 %
Le rendement de la réaction est de l'ordre de 75% comme annoncé. Le rendement obtenu est inférieur à 100%, on a certainement perdu de
l'acétanilide au cours de la filtration qui a permis de récupérer
l'acétanilide solide. 2.2. Aspect microscopique de la première étape de la synthèse 2.2.1. (0,5) Il se forme une liaison entre l'atome d'azote (donneur) et
l'atome de carbone (accepteur) porteur du groupement carbonyle :
[pic] 2.2.2. (0,75) Les flèches courbes indiquent les mouvements de doublets
d'électrons du site donneur vers le site accepteur. 3. Contrôle de qualité d'une gélule de L-tyrosine
3.1. (0,5) Pour augmenter la précision de l'appareil et limiter
l'incertitude sur les mesures on se place à la longueur d'onde pour
laquelle l'absorbance de la substance est maximale (environ 280 nm).
[pic]
On effectue aussi le «blanc» qui consiste à mesurer l'absorbance (à 280 nm)
du solvant et des parois de la cuve. 3.2. (0,5) On effectue une dilution :
Solution mère : S0 Solution fille : S1
V0 = ? V1 = 100,0 mL
c0 = 2,5×10-3 mol.L-1 c1 = 5,0×10-4 mol.L-1
Au cours d'une dilution, la quantité de matière de soluté ne change pas :
n0 = n1
c0 . V0 = c1 . V1
[pic]
[pic] = 20 mL
Pour effectuer une dilution il faut de la verrerie précise donc jaugée :
une fiole jaugée de 100,0 mL et une pipette jaugée de 20 mL. On placera la
solution mère dans un becher.
3.3. (0,75) Pour vérifier si la teneur en L-tyrosine de la gélule est
conforme à l'indication de l'étiquette du médicament, il faut déterminer la
masse de tyrosine qu'elle contient.
Grâce à la courbe d'étalonnage on peut déterminer la concentration molaire
de la solution S, puis sa quantité de matière d'où la masse de L-tyrosine
présente. Par mesure graphique on obtient c = 1,3 mmol/L = 0,0013 mol.L-1
[pic] et [pic]
donc [pic]
m = 0,0013×2,00×181 = 0,4706 g = 4,7×102 mg
La valeur annoncée est de 500 mg soit un écart relatif de [pic] = 5,9%
(0,25) L'écart relatif est assez faible pour que l'on puisse considérer que
la teneur en L-tyrosine de la gélule est conforme à l'indication de
l'étiquette du médicament. 4. De la tyrosine à une protéine 4.1. (0,75) La fonction acide carboxylique d'un acide aminé peut réagir
avec la fonction amine d'un autre acide aminé.
Sans aucune précaution particulière, on peut obtenir quatre dipeptides :
TYR-GLY, GLY-TYR, GLY-GLY et TYR-TYR. 4.2. (0,5) Le groupe carboxyle de TYR réagit avec le groupe amine de GLY.
Il faut donc protéger la fonction amine de TYR et la fonction acide
carboxylique de GLY.
Dans un deuxième temps on réalise la synthèse du dipeptide.
Ensuite on déprotège les deux fonctions protégées lors de la première
étape.
[pic]
-----------------------
NH2 O OH HO Groupe hydroxyle Groupe carboxyle Groupe amine NH2 O OH HO * H COOH R C H2N H HOOC R NH2 C Spectre IR de l'aniline |Tra|
|nsm|
|itt|
|anc|
|e |
|en |
|% |
Nombre d'onde en cm-1 N-H amine primaire (R-NH2) N-H amine primaire C=O amide N-H amide Site accepteur Site donneur
16,4 cm ? 2,5 mmol/L
8,7 cm ? c mmol/L
[pic] = 1,3 mmol/L 8,7 cm 16,4 cm