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Nom & Prénom : Classe de Terminale S

Devoir n°4 de Chimie

Analyse structurelle et spectrale – Mécanismes réactionnels

Etude de trois médicaments

L’annexe est à rendre avec la copie

Document 1. Le paracétamol

Le paracétamol, contraction de para-acétyl-amino-phénol, a été synthétisé pour la première fois par Harmon Northrop Morse en 1878. Le paracétamol découvert par Morse ne fut commercialisé qu’une cinquantaine d’années plus tard sous le nom de paracétamol. Il fait partie de la classe des antalgiques antipyrétiques non salicylés.

Il est indiqué dans le traitement symptomatique de la fièvre et des douleurs d'intensité faible à modérée, seul ou en association à d'autres analgésiques. Contrairement à l'aspirine, il est dépourvu de propriétés anti-inflammatoires et n'agit pas sur l'agrégation plaquettaire.

Document 2. L’aspirine

Le nom scientifique de l’aspirine « acide acétylsalicylique » vient du latin salix « saule », cet acide ayant été isolé pour la première fois dans l'écorce de cet arbre. C’est la société de chimie Bayer qui dépose en 1899 le nom de marque Aspirin. Ce médicament, l’un des plus consommés au monde, possède des propriétés antalgiques, antipyrétiques et anti-inflammatoires. Il est aussi utilisé comme antiagré- gant plaquettaire. C’est pourquoi l’aspirine peut être utilisée de manière préventive pour diminuer le risque de formation de caillots sanguins responsables des accidents vasculaires cérébraux (AVC).

Document 3. L’ibuprofène

L'ibuprofène a été développé par les chercheurs de chez Boots, dans les années 1960, à la suite d'un test systématique des propriétés antipyrétiques et analgésiques de 600 molécules potentielles. « Ibuprofène » est la dénomination commune internationale de l'acide alpha-méthyl-[4-(2-méthylpropyl)- phényl]propanoïque qui constitue la substance active de divers médicaments comportant des propriétés anti-inflammatoires, antalgiques et antipyrétiques utilisée pour soulager les symptômes de l'arthrite.

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Document 6. Table de données pour la spectroscopie IR

famille liaison nombres d’onde (cm-1)

cétone C = O 1705 - 1725

aldéhyde Ctri – H C = O

2700 -2900 1720 - 1740

acide carboxylique

O – H C = O

2500 - 3200 1740 - 1800

ester C = O 1730 - 1750

alcool O – Hlié

O – Hlibre 3200 – 3450 3600 - 3700

Document 4. Formule topologique des trois molécules

Aspirine Paracétamol Ibuprofène

C9H8O4 C8H9NO2 …………………

Document 5. Électronégativité (échelle de Pauling) de quelques éléments chimiques

Numéro atomique Nom Symbole Électronégativité (Pauling)

1 Hydrogène H 2,20

6 Carbone C 2,55

7 Azote N 3,04

8 Oxygène O 3,44

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Document 7. Table 1 des déplacements chimiques en ppm en RMN du proton

Document 8. Table 2 des déplacements chimiques en ppm en RMN du proton

1ère partie : Etude structurelle 1. Citer deux propriétés communes aux trois médicaments. Quelle propriété particulière possède l’aspirine ? 2. 2.a. Quelles fonctions autres que la fonction alcène possède l’aspirine ?, le paracétamol ?

2.b. Quelle est la formule brute de l’ibuprofène ? 3. 3.a. L’une des trois molécules est chirale. Définir le terme « chirale » puis identifier de quelle molécule

il s’agit en justifiant pourquoi. On notera le signe de la chiralité sur l’atome de la molécule qui convient en annexe p. 8 .

3.b. Comment nomme-t-on le type d’isomérie concerné par cette propriété ?

3.c. Dessiner les deux isomères en question dans la représentation de CRAM en annexe p. 8 . Pour simplifier, on pourra remplacer le plus gros groupe, comportant le cycle par la lettre Z.

3.d. Que peut-on dire des propriétés physicochimiques et biochimiques de ces isomères ?

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2ème partie : Etude d’un mécanisme réactionnel

La synthèse du paracétamol peut être réalisée au laboratoire à partir du para-aminophénol et de

l’anhydride éthanoïque. L’équation de la réaction de la synthèse est la suivante :

Cette réaction peut se décomposer en plusieurs étapes :

1. Identifier, en justifiant votre réponse, les deux sites donneurs de doublets d’électrons

présents sur la molécule de para-aminophénol.

2. 2.a. Reproduire sur votre copie, l’étape n°1 de ce mécanisme et représenter la (ou les)

flèche(s) courbe(s) qui rend(ent) compte de l’obtention de l’intermédiaire A.

2.b. Indiquer la catégorie de chacune des réactions des trois étapes du mécanisme.

3. Un autre déplacement de doublets d’électrons pourrait intervenir dans l’étape 1 et produire

un autre intermédiaire B différent de l’intermédiaire A.

3.a. Représenter ce déplacement de doublets d’électrons, en reproduisant sur votre copie

cette première étape qui conduirait à l’intermédiaire B.

La question suivante est une question BONUS, à ne faire que quand le reste sera terminé !

3.b. À partir de cet intermédiaire B, et en supposant deux étapes analogues aux étapes 2 et

3, donner la formule topologique du produit final E qui serait alors formé.

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3ème partie : Identification de médicaments

Dans un hôpital, trois piluliers destinés à des malades différents ont été mélangés. Ils contiennent tous les trois des comprimés antalgiques blancs impossibles à distinguer. Les comprimés sont envoyés au laboratoire de l’hôpital pour procéder à une analyse spectrale rapide et pouvoir les identifier. Voici les spectres obtenus pour chacun…

COMPRIME n°1

Spectre IR n°1

Spectre RMN n°1

4 protons H du cycle

1 signal multiplet

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COMPRIME n°2

Spectre IR n°2

Spectre RMN n°2

4 protons H du cycle

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COMPRIME n°3 Spectre IR n°3

le spectroscopie IR du laboratoire de l’hôpital est tombé en panne juste après l’essai sur le 2ème comprimé,

nous ne disposons donc pas du spectre IR du comprimé n°3 !

Spectre RMN n°3

4 protons H du cycle

Rappel des formules des médicaments analysés :

Aspirine Paracétamol Ibuprofène

Les techniciens ayant réalisés les spectres IR et RMN sur les trois comprimés, on vous a chargé

d’en faire l’analyse : Vous devez rendre un RAPPORT DETAILLE et SUFFISAMMENT ARGUMENTE

pour ne laisser aucun doute sur l’identification des médicaments des piluliers. Pour ce faire, l’analyse

des trois spectres RMN devra être effectuée de la manière la plus complète possible, ainsi que

l’analyse des deux spectres IR présents. Vous discuterez également de la gêne (ou pas !) occasionnée

par l’absence du spectre IR n°3.

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ANNEXE

1ère partie. Question 3a

Aspirine Paracétamol Ibuprofène

C9H8O4 C8H9NO2 …………………

1ère partie. Question 3c

2ème partie. Question 2a