Synthétiser un dipeptide : la stratégie avant la réaction
Le premier exercice du Bac S 2015 Métropole rattrapage vaut 4 points, soit environ 40 minutes. Il part d'une hormone peptidique, l'ocytocine, pour étudier sur un cas simple la synthèse d'un dipeptide à partir de deux acides α-aminés : la leucine et la glycine. L'exercice teste la lecture des formules, la notion de chiralité, la logique des protections de fonctions et l'écriture d'un mécanisme réactionnel. Aucun calcul n'est demandé : tout se joue sur la rigueur du vocabulaire et l'observation des formules.
Partie 1 : le dipeptide Leu — Gly
La question 1.1 demande la formule semi-développée du dipeptide et ses groupes caractéristiques. On en trouve trois : le groupe NH2 des amines, le groupe CO–NH des amides et le groupe carboxyle COOH des acides carboxyliques. Le piège classique consiste à entourer séparément C=O et N–H et à annoncer une cétone et une amine : un C=O lié à un azote forme un seul groupe, l'amide. Pour passer de la formule topologique à la semi-développée, chaque sommet de la ligne brisée est un carbone complété par des hydrogènes jusqu'à quatre liaisons.
La question 1.2 porte sur la chiralité. Le carbone lié au groupe NH2 porte quatre substituants différents : c'est le seul carbone asymétrique de la molécule, qui est donc chirale. Les carbones des groupes CH2 et CH3, ou celui de CH(CH3)2, portent des substituants identiques et ne sont pas asymétriques. Cette notion relève de l'ancien programme de Terminale S.
Partie 2 : protéger, coupler, déprotéger
Le couplage voulu fait réagir le COOH de la leucine avec le NH2 de la glycine. À la question 2.1, il faut donc protéger les deux autres groupes : le NH2 de la leucine et le COOH de la glycine. Beaucoup d'élèves entourent au contraire les groupes qui réagissent : on protège ceux qui doivent rester intacts.
Les questions 2.2 et 2.3 demandent de comparer réactif et produit à chaque étape du document. Les étapes 1 (glycine) et 2 (leucine) sont des protections, l'étape 3 est le couplage qui crée la liaison amide, les étapes 4 et 5 sont des déprotections. La question 2.4 identifie l'ester formé à l'étape 1. La question 2.5 est un raisonnement de dénombrement : sans protection, deux choix pour l'acide qui engage son COOH et deux pour celui qui engage son NH2, soit 4 dipeptides (Leu — Gly, Gly — Leu, Leu — Leu, Gly — Gly). Attention à ne pas confondre Leu — Gly et Gly — Leu : l'enchaînement est orienté. La question 2.6 se règle par comparaison : dans l'écriture R–COOH de la glycine, R correspond à H2N–CH2–.
Le mécanisme réactionnel
La question 2.7 demande de compléter les étapes 1a et 1c avec les doublets non liants et les flèches courbes. Une flèche à l'étape 1a, du doublet de l'oxygène vers l'ion H+ ; deux flèches à l'étape 1c, l'une formant la double liaison C=O, l'autre rompant la liaison qui libère une molécule d'eau. La règle à retenir : une flèche courbe part toujours d'un doublet d'électrons, jamais d'une charge positive ni de H+. Enfin, la question 2.8 conclut que les ions H+, consommés à l'étape 1a puis régénérés à l'étape 1d, jouent le rôle de catalyseur.
Conseils pour réussir
Travaillez avec les formules sous les yeux et justifiez chaque réponse par une observation précise : groupe modifié, groupe régénéré, substituants différents. Soignez le tracé des flèches courbes, qui rapporte des points à condition d'indiquer leur origine et leur cible. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec les figures complétées.