Simon Ewan - Cessou Damien – P2 - 2020 session 1 - Gouault - Chimie minérale

CHIMIE MINERALE 2020 SESSION 1

1) Donner la formule des composés suivants : Ammoniac, Bicarbonate de sodium, Acide nitrique, Carbonate d’ammonium, Peroxyde d’hydrogène, Hypochlorite de sodium.

a- Ammoniac : NO3 b- Bicarbonate de sodium : NaHCO3 c- Acide nitrique : HNO3 d- Peroxyde d’hydrogène : H2O2 e- Carbonate d’ammonium : (NH4)2 CO3 f- Hypochlorite de sodium : NaClO

2) Tableau périodique : a) Donner la structure électronique des éléments cobalt (Co) et mercure (Hg) à

partir du gaz rare précédent.

- Co : [Ar] 3d7 4s2 et Hg : [Xe] 4f14 5d10 6s2

b) L'hydroxyde d'aluminium est utilisé dans certains antiacides comme le Maalox. Quelle est la formule chimique de ce composé? Est-ce une base faible ou une base forte? (Justifier brièvement en vous aidant de la position de l'aluminium dans le tableau périodique.

- hydroxyde d’aluminium : Al(OH)3 est une base faible car l’Aluminium est situé dans le milieu du tableau périodique, dans la 3ème colonne.

3) soit le protoxyde d'azote (N20) utilisé pour ses propriétés analgésiques.

a- Donner les structures de Lewis de ce composé. Dire quelle est la structure prépondérante.

- La structure prépondérante de N2O est la structure B, car l’oxygène étant l’atome le plus électronégatif, il s’entoure des doublets non-liants.

b - Quelles sont charge formelle des différents atomes?

Les charge formelle des différents atomes :

0 +1 -1

1

C - Quels sont les degrés d’oxydation des différents atomes ?

-I -I +I

d- Selon la méthode VSEPR, quelle est la géométrie de se composé ? Quelle est l'hybridation de l'atome central dans ce composé ?

L’azote central est lié à deux atomes et ne possède pas de doublet non-liant. (méthode VSEPR double et triple liaison compte comme une une seule liaison) Arrangement AX2 → géométrie linéaire L’atome centrale possède une triple liaison donc il est hybridé sp. 4) Depuis 1977, l'OMS publie une liste de médicaments essentiels, c'est à dire qui répondent aux priorités de santé, aux besoins de la population en matière de soins. Une liste de 20 composés minéraux fait partie de ces médicaments essentiels. Dans la liste des substances inorganiques présentée ci-dessous, associer à chaque composé l'indication pour laquelle il est utilisé.

5) Le gluconate de zinc {Zn(CH2OH-(CHOH)4-CO2)2} est indiqué en dermatologie pour le traitement de l'acné inflammatoire. Vous devez préparer des ampoules buvables de gluconate de zinc qui renferment chacune 15 mg de zinc/2mL de solution buvable.

a- Quelle masse de produit devez-vous peser our préparer 10 ampoules ?

Substance Indication

Fluorure de sodium (NaF) prévention carie dentaire

Sulfate de baryum (BaSO4) imagerie du système gastrointestinal

Phosphate de calcium (Ca3(PO4)2) traitement d’appoint de l’ostéoporose

Cisplatine [Pt(NH3)2Cl2] chimiothérapie anticancéreuse

Iode (I2) antiseptique

Trioxyde d’arsenic (As2O3) cancérologie, leucémie […] aiguë

Sulfate ferreux (FeSO4) antianémique

Carbonate de lithium (Li2CO3) troubles de l’humeur

Protoxyde d’azote (N2O) analgésie d’urgence

Hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2) antiacide

Nitroprussiate de Na (Na2[Fe(CN)5No]) hypertension, infarctus du myocarde

Thiosulfate de sodium (Na2S2O3) antidote ( intoxication cyanhydrique)

2

Pour préparer 10 ampoules de cette solution il faut peser 150 mg de zinc.

b- Quelle est la teneur (ppm) en gluconate dans chaque ampoule?

Donc n(Zn)=n((CH2OH (CHOH)4 CO2)2) Ampoule de 2 mL contient 15 mg de Zn→ concentration massique de 7.5 mg/mL soit Cm(Zn)=7.5 g/L. Masse molaire ((CH2OH (CHOH)4 CO2)2) = 12x12+14x14+22x1 = 362g/mol Masse molaire (Zn) = 65.4 g/mol C(gluconate)=C(Zn)= Cm(Zn)/ M(Zn) =7.5/65.4 =0.115 mol/L Cm(gluconate)= C x M(Zn) =41.63 g/L V ampoule=0.002 L m(gluconate) = Cm x V =83.2 g Teneur de gluconate = 83.2 / (83.2+15) =847 251 ppm (soit 84,7251%)

6) Certains complexes de ruthénium tels que le complexe de formule [RuCl3(NH3)3] ont montré une bonne activité anti tumorale sur des modèles animaux.

a- Quels sont les degrés d'oxydation et le nombre de coordination du ruthénium dans ce complexe?

[RuCl3(NH3)3] → degré d'oxydation de Ru : +3 (car d.o. Cl : -1, N : -3 et H : -1) → nombre de coordination de Ru : 6 (car lié à 6 atomes)

b- Quelle est la configuration électronique des électrons d du ruthénium dans ce complexe de géométrie octaédrique en sachant qu'il est de au spin ?

Configuration électronique du ruthénium : [Kr] 4d7 5s1

c- Combien y a-t-il d'électrons célibataires dans ce complexe ? Est-il dia ou paramagnétique ? Est-il stable ou labile ?

"Un composé est paramagnétique s'il possède des électrons dont les spins ne sont pas appariés c'est à dire des électrons célibataires ; il est attiré par un champ magnétique. Un composé est diamagnétique si tous ses électrons sont appariés ; il est repoussé par un champ magnétique."

Ici pas d’électron libre, donc complexe diamagnétique et stable. (à vérifier)

3

7) Soit les molécules suivantes :

a- Parmi ces composés, les quels ont des profils de solubilité pH dépendants ? Pour les composés concernés nommez la fonction impliquée.

Kétorolac : Acide carboxylique; Paracétamol : phénol; Pivagabine : Acide carboxylique.

b- Le kétorolac (pKa = 3,8) peut exister sous forme ionisée ou non. Donner la structure de l'espèce présente dans l'intestin et donner l'allure du diagramme de spéciation de cette substance.

Fonction acide carboxylique. La solubilité est dépendante du pH. pKa = 3,8. À pH 3,8 → on a 50/50. À pH 7 → 100 % de sel (beaucoup plus soluble) À pH acide : solubilité faible dans l’eau car la molécule est neutre.

pH intestin (environ 7) > au pKa donc forme ionisée (COO-)

forme non-ionisée Forme ionisée majoritaire majoritaire (COOH) (COO-) I—-----------------------------I----------------------------------------------------------------------------------> 0 pKa = 3,8 14 pH

8) De façon générale l'interaction entre un médicament et sa cible se fait grâce à des liaisons créées entre certaines fonctions chimiques du principe actif et certains résidus d'acides aminés de sa protéine cible. En fonction de la nature des liaisons créées, la molécule pourra interagir suffisamment longtemps pour qu'il y ait une réponse biologique. Si le temps d'interaction est trop court, il n'y aura pas d'effet biologique.

a) Donner un exemple d'acide aminé nucléophile pouvant donner lieu à la formation d'une liaison covalente par réaction avec une fonction électrophile d'un principe actif (accepteur de Michael, époxyde.....). (liste et structure des acides aminés en annexe)

Le groupement -OH de la Sérine ou de la Thréonine ou le groupement -SH de la Cystéine.

b) En prenant comme exemple le kétorolac, quel(le) fonction ou cycle peut générer une liaison ionique ? Donner un exemple d'acide aminé avec lequel cette interaction peut se faire.

4

Lorsque le Kétorolac est présent sous forme ionisée, il peut former une liaison ionique grâce à son groupement -COO- , avec un acide aminé basique comme la Lysine. (Lys : pHi=9,59 ; avant son pHi la Lysine possède le groupement NH3+)

c) En prenant comme exemple le kétorolac, quel(le) fonction ou cycle peut générer une interaction dipolaire ?

Le groupement cétone du Kétorolac participe à la polarité de la molécule et donc aux interactions dipolaires.

d) En prenant comme exemple le lacosamide, quel(le) fonction ou cycle peut générer une interaction de type pi-pi stacking ? Donner un exemple d'acide aminé avec lequel cette interaction peut se faire.

Le cycle aromatique du Lacosamide peut entraîner des interactions de type pi-pi stacking. Ces interactions peuvent se faire avec des AA aromatiques comme la Phénylalanine ou la Tyrosine.

9) La phénacétine, précurseur du paracétamol, a été commercialisée en France jusqu'en 1994 pour ses propriétés antalgiques et antipyrétiques. Les spécialités contenant de la phénacétine ont commencé à être retirées de la vente au cours des années 80 du fait de sa toxicité rénale et de son potentiel carcinogène. Faire l'attribution des signaux de ce composé en RMN du proton (Répondre sous forme de tableau). (Spectre et table de déplacement chimique en annexe)

5

Proton n° 1 2 3 4 5 6

δ (ppm) 2.1 7.9 6.7 7.3 3.9 1.4

Multiplicité s s d d q t

Intensité 3H 1H 2H 2H 2H 2H

6