Synthétiser un peptide sans se tromper d'enchaînement
Ce troisième exercice du bac S 2013 de Nouvelle-Calédonie (rattrapage) vaut 5 points, soit environ 50 minutes. Il porte sur la synthèse de la Met-enképhaline, un petit peptide formé de cinq acides aminés, et pose une question centrale de la chimie organique : comment obtenir un seul produit quand les réactifs possèdent plusieurs groupes capables de réagir ? La réponse tient en une stratégie de protection et de déprotection des fonctions. L'exercice ne comporte aucun calcul : tout repose sur la lecture des formules et la rigueur du raisonnement.
Partie 1 : acides aminés et liaison peptidique
La question 1.1 demande à quoi l'on reconnaît un acide aminé : chaque molécule porte à la fois un groupe carboxyle −COOH et un groupe amino −NH2. Le préfixe α précise que le groupe amino est fixé sur le carbone voisin du groupe carboxyle.
En 1.2, le nom Tyr-Gly-Gly-Phe-Met donne directement l'ordre des motifs. On identifie la tyrosine, la glycine (présente deux fois), la phénylalanine et la méthionine, en s'aidant des chaînes latérales : cycle avec ou sans −OH, atome de soufre. L'alanine du document n'intervient pas. Une bonne méthode consiste à repérer les quatre liaisons CO−NH, qui séparent les cinq motifs.
La question 1.3 fait compléter l'équation entre un acide carboxylique et une amine : le second produit est l'eau, et le groupe formé, −CO−NH−, est un groupe amide. Le piège est d'entourer seulement C=O ou seulement N−H : le groupe réunit le carbone, l'oxygène doublement lié et l'azote. En 1.4, on montre qu'en mélangeant deux acides aminés X et Y sans précaution, on obtient quatre dipeptides, X−Y, Y−X, X−X et Y−Y, car chaque molécule peut réagir avec une molécule différente ou identique.
Partie 2 : la stratégie de protection
En 2.1, il faut écrire les deux polypeptides manquants parmi les quatre possibles à partir des réactifs A et B : A−B et A−A. La méthode est de lister les quatre couples formés par le groupe carboxyle de l'un et le groupe amino de l'autre.
La question 2.2 est décisive. La Met-enképhaline se forme par réaction du groupe carboxyle de B avec le groupe amino de A : il faut donc protéger l'amine de B et l'acide carboxylique de A. L'erreur classique est d'inverser, en protégeant les fonctions qui doivent justement former la liaison voulue.
La question 2.3 fait compléter la suite des transformations en cinq étapes : protection de l'amine de B, estérification de l'acide de A par le méthanol, formation de la liaison amide, régénération de l'amine en milieu acide, puis hydrolyse de l'ester qui libère la Met-enképhaline et du méthanol. Les indices sont dans les documents : le groupe −CO−O−CH3 et le méthanol libéré désignent l'alcool protecteur.
Conseils
Raisonnez toujours sur les groupes caractéristiques : qui doit réagir, qui doit rester intact. Une protection n'est utile que si elle résiste au couplage et s'enlève ensuite sans rompre les liaisons peptidiques déjà formées. Vérifiez enfin la conservation des éléments dans chaque équation, et rédigez des justifications courtes mais complètes.