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Sujet 17: Synthon d’un antihypertenseur
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Sujet 17: Synthon d’un antihypertenseur
L’irbésartan, dont la formule est représentée ci-contre, est un composé orga-
nique utilisé dans le traitement de l’hypertension artérielle. Cette espèce pré-
sente des points communs avec une hormone produite naturellement par l’orga-
nisme responsable d’une élévation de la pression artérielle. L’irbésartan vient
se fixer sur les récepteurs spécifiques de cette hormone, les empêchant alors
de la reconnaître et évitant ainsi une élévation trop importante de la pression
artérielle.
d’après Thèse : Conception
et synthèse de métalloprotéases et de cibles à ligand acide, Cousaert N., 2008
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00356629/document
Pour synthétiser une molécule complexe les chimistes la « coupe » fictivement en plusieurs fragments appelés « synthons ».
Le choix des synthons se fait de telle sorte qu’ils soient fabriqués en un minimum d’étapes avec de bons rendements. Ces
synthons réagiront ensuite entre eux pour conduire à la molécule souhaitée.
Dans le cas de la synthèse de l’irbésartan, une équipe de chimiste a envisagé la fabrication des deux synthons ci-dessous
(synthons 1 et 2) :
La synthèse du synthon 1 se fait en trois étapes à partir de la molécule de cyclopentanone. Ce sujet porte sur l’étape 1 de
cette synthèse multi-étapes, celle permettant d’obtenir le composé A.
Protocole de synthèse de l’étape 1
1. Dans un ballon de 250 mL, introduire 5,2 g (80 mmol) de cyanure de potassium solide, 8 mL d’eau et un barreau
aimanté. Mettre le tout au-dessus d’un agitateur magnétique et agiter jusqu’à dissolution complète.
2. Introduire successivement 20 mL d’une solution aqueuse d’ammoniac de concentration en quantité de matière d’am-
moniac 10,8 mol·L−1 , puis 6,3 mL de cyclopentanone dissous dans 8 mL de méthanol.
3. Surmonter le ballon d’un réfrigérant, agiter et chauffer le mélange durant 45 minutes à 60 C.
4. Laisser refroidir tout en continuant à agiter durant 45 minutes.
5. Verser le mélange dans une ampoule à décanter et ajouter 50 mL de dichlorométhane. Séparer les phases.
6. Extraire la phase aqueuse avec trois fois 25 mL de dichlorométhane.
7. Rassembler les phases organiques et les sécher avec du sulfate de magnésium anhydre MgSO4(s). Filtrer et récupérer
la phase organique.
8. Le solvant organique est évaporé et on obtient alors 7,1 g d’une huile incolore : le composé A.
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Sujet 17: Synthon d’un antihypertenseur
Physique-Chimie / 1ère Spécialité
Données
• Informations relatives aux espèces chimiques de l’étape 1 du protocole expérimental
Espèce chimique
Formule brute
Masse
molaire
(g·mol
−1
)
État physique
Température
d’ébullition (C)
Densité
Cyclopentanone
C5H8O
84,1
Liquide incolore
130.5
0,95
Ammoniac
en
solution
à
10,8 mol·L
−1
NH3
17,0
Liquide incolore
50
0,910
Cyanure de potas-
sium
KCN(s)
65,1
Solide blanc
Non renseigné
Non renseigné
A
C6H10N2
110,2
Huile incolore
Non renseigné
Non renseigné
• Masse volumique du dichlorométhane : ρdichlo = 1330g · L−1
• Tableau des miscibilités entre différentes espèces chimiques
Eau
Dichlorométhane
Molécule A
Eau
/
Non miscible
Bonne
Dichlorométhane
Non miscible
/
Très bonne
Molécule A
Bonne
Très bonne
/
Questions :
Partie 1 – À propos des réactifs et produits
1.1. Définir un composé organique.
Un composé organique est une entité chimique constituée essentiellement d’atomes de carbone et d’hydrogène.
1.2. Recopier la molécule de cyclopentanone et la molécule A sur la copie et y ajouter tous les doublets non liants de la
molécule.
O C
C
H
C
H
C
H
C
H
1.3. Entourer le groupe caractéristique présent sur la molécule de cyclopentanone et préciser le nom de la famille de composés
associée.
Il s’agit de la famille des cétones
Partie 2 – Analyse du protocole
Deux solvants sont mélangés lors de cette synthèse, l’eau et le méthanol, dont le mélange est homogène.
2.1. Représenter le schéma de Lewis de la molécule d’eau, puis celui de la molécule de méthanol .
H
O
H
H
C
H
H
O
H
2.2. Donner le nom de l’interaction prépondérante entre l’eau et le méthanol qui permet d’expliquer la présence d’une seule
phase dans le milieu réactionnel. Justifier à l’aide d’un schéma.
L’interaction prépondérante entre ces molécules est la liaison hydrogène.
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Sujet 17: Synthon d’un antihypertenseur
Physique-Chimie / 1ère Spécialité
2.3. Citer le nom du montage utilisé lors du chauffage. Donner son intérêt.
Lors de cette synthèse on a réalisé un montage à reflux. Ce dispositif permet de chauffer le mélange réactionnel pour
accélérer la transformation chimique, tout en condensant les vapeurs qui s’en échappent pour limiter les pertes de
matière.
2.4. Donner le nom de l’opération effectuée lors des étapes 5 et 6 du protocole de synthèse.
Les étapes 5 et 6 constituent une extraction liquide liquide, dont le rôle est d’isoler le produit obtenu.
2.5. Compléter le schéma correspondant à la fin de l’opération 5. Préciser la nature des phases sur le schéma en justifiant
la réponse sur la copie et indiquer dans quelle phase se trouve le composé A.
2.6. Donner le nom de l’opération 7 et préciser le rôle du sulfate de magnésium anhydre ajouté à la phase organique lors
de cette étape.
L’opération 7 est une opération de séchage, dont le rôle est de purifier le produit obtenu. Le sulfate de magnésium a
pour rôle d’absorber l’eau résiduelle.
Partie 3 – Rendement de la synthèse
L’équation de la réaction modélisant la transformation associée à l’étape 1 est la suivante :
C5H8O(l) + CN(aq) + NH3(aq)
C6H10N2 + HO(aq)
3.1. Calculer les quantités de matière d’ammoniac et de cyclopentanone introduites initialement dans le milieu réactionnel.
Quantité de matière initiale de cyclopentanone :
ni(C5H8O) =
ρ(C5H8O) × V (C5H8O)
M(C5H8O)
ni(C5H8O) =
0, 95 × 6, 3
84, 1
= 7,12 · 10−2 mol
Quantité de matière initiale d’ammoniac :
ni(NH3) = C(NH3) × V (NH3)
ni(NH3) = 10, 8 × 20 · 10−3 = 2,16 · 10−1 mol
3.2. En déduire la valeur de l’avancement maximal de la réaction .
Compte tenu de la stœchiométrie simple de la réaction de synthèse, et en supposant que les ions cyanure sont en excès,
le réactif limitant est celui qui est introduit en la plus faible quantité , ici le cyclopentanone. Ainsi , l’avancement
maximal vaut : xmax = ni(C5H8O)=7,12 · 10−2 mol
3.3. Définir le rendement de la synthèse et le calculer en admettant que l’huile incolore obtenue correspond au composé A
pur.
Le rendement de la synthèse correspond au rapport de la quantité de produit réellement obtenue, et la quantité
maximale de produit qui puisse être obtenue dans des conditions idéales.
Compte tenue de la stœchiométrie de la réaction de synthèse la quantité maximale de produit qui puisse être obtenue
vaut :
nmax(A) = xmax = 7,12 · 10−2 mol
La quantité de produit réellement obtenue vaut :
nobt(A) =
mobt(A)
M(A)
=
7, 1
110.2
= 6,44 · 10−2 mol
Le rendement de synthèse vaut alors :
r =
nobt(A)
nmax(A)
=
6,44 · 10−2
7,12 · 10−2
= 90%
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