Un exercice court de chimie organique

L'exercice 2 du bac S Antilles-Guyane de septembre 2019 (ancien programme) vaut 4 points, pour une durée conseillée d'environ 40 minutes. Il porte sur l'éphédrine, principe actif de médicaments contre la congestion nasale, interdit aux sportifs. Les questions sont courtes et demandent surtout de justifier avec le bon vocabulaire de la stéréochimie et des réactions acide-base.

Partie 1 : la structure de l'éphédrine

Questions 1.1 et 1.2

L'éphédrine et l'adrénaline partagent le même squelette : un cycle benzénique relié à un carbone portant un groupe hydroxyle, puis un carbone relié à un groupe amine. On entoure ensuite le groupe hydroxyle, fonction alcool, et le groupe amine, fonction amine. Piège classique : le cycle benzénique n'est pas un groupe caractéristique, et il n'y a pas d'amide sans C=O à côté de l'azote.

Questions 1.3 à 1.5 : la stéréoisomérie

La molécule possède deux carbones asymétriques et n'admet ni plan ni centre de symétrie : elle est chirale. Attention, deux carbones asymétriques ne suffisent pas à conclure, il faut vérifier l'absence de symétrie. L'énantiomère est la molécule II, dans laquelle les deux liaisons en avant et en arrière sont inversées. Les molécules I et III n'ont qu'un seul carbone asymétrique de configuration changée : ce sont des diastéréoisomères de l'éphédrine.

Partie 2 : la synthèse racémique

Questions 2.1 à 2.3

La double liaison C=N devient une liaison simple C-N sans perte d'atomes : c'est une réaction d'addition. Le nickel de Raney, écrit sur la flèche, est un catalyseur. Le produit étant un mélange racémique en quantités égales, 10 g de produit purifié contiennent 5,0 g d'éphédrine. Bien relire le sens du mot « racémique » évite de répondre 10 g.

Partie 3 : l'absorption dans l'organisme

Questions 3.1 à 3.3

L'azote capte un proton sur son doublet non liant : le groupe -NH- devient -NH₂⁺-. Un acide fort comme une solution d'acide chlorhydrique apporte les ions oxonium qui réalisent cette transformation. Dans le sang, le pH reste inférieur à 7,42, donc inférieur au pK_a de 9,65 : la forme acide BH⁺ prédomine largement. Ionique, donc hydrosoluble, elle est bien absorbée.

Conseils

Comparez toujours les représentations de Cram de la même façon, en repérant chaque liaison en avant ou en arrière. Pour la forme prédominante, un axe de pH avec la frontière au pK_a suffit à justifier proprement. Enfin, distinguez bien énantiomères et diastéréoisomères : des énantiomères sont images l'un de l'autre dans un miroir, alors que des diastéréoisomères ne le sont pas et ont des propriétés physiques, chimiques et biologiques différentes. Cette nuance explique pourquoi les pseudo-éphédrines portent un nom distinct. Sur 4 points, chaque justification compte : une réponse sans argument ne rapporte presque rien.