Hémisynthèse de la vinorelbine, un anticancereux.

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Le taxol est un alcaloïde extrait de l'écorce d'if du Pacifique. Cette molécule présennte une importante activité anticancereuse. L'extraction du taxol de l'écorce d'if est impossible sans couper les arbres et  détruire toutes les forêts d'if d'Amérique. Pierre Potier entreprend des recherches sur une hémisynthèse utilisant des ressources renouvelables.
1. Expliquer ce qu'est une hémisynthèse. En quoi se distingue-t-elle d'une synthèse totale ?
Il s'agit d'une synthèse chimique utilisant un réactif naturel assez complexe. Ce réactif possède une structure chimique assez proche du produit désiré.
2. Nommer le groupe caractéristique porté par le carbone n°13 dans la molécule 10-DAB. Donner, en justifiant, la configuration absolue de cet atome.
C'et le groupe hydroxyle OH, fonction alcool.


3. L'hémisynthèse du taxol consiste à greffer la chaîne latérale sur la 10-DAB. Dans un premier temps, la chaîne latérale est produite, puis est connectée au 10 -DAB. Décrire la réaction permettant la connexion de la chaîne latérale au 10-DAB en proposant des conditions expérimentales. Proposer un mécanisme pour cette réaction.
Estérification de la fonction alcool du 10-DAB par un acide carboxylique ; catalyse acide.

L'une des découverte majeure de Pierre Potier est l'hémisynthèse de la vinorelbine à partir d'une molécule présente dans une plante appelée " pervenche de madagascar". Cette molécule commercialisée sous le nom de Navelbine constitue l'un des anticancereux les plus vendus dans le monde.
Il existe plusieurs méthodes pour extraire des espèces chimiques de végétaux. L'une d'entre elles, l'hydrodistillation, est très utilisée en parfumerie. Cette technique permet entre autres d'obtenir de l'huile essentielle de clou de girofle, constituée d'eugénol ( majoritaire )  et d'acéthyleugénol.

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On considère une situation modèle où l'huile essentielle de clou de girofle est exclusivement composée d'eugénol. Le diagramme binaire isobare à pression atmosphérique du système eau-eugénol est donné ci-dessous. L'axe des abscisses représente la fraction molaire en eugénol. La représentation n'est pas à l'échelle. Le point H a pour coordonnées ( xH = 0,002 ; TH = 96°C). On fournit également la courbe d'analyse thermique T = f(t) lorsqu'on chauffe, dans un système fermé, un mélange d'eau et d'eugénol liquide tel que les quantités de matière apportées d'eau et d'eugénol répondent à la condition xeugénol < xH.

4. Préciser la nature des phases dans les différents domaines I, II, III et IV.
I : eau liquide et eugénol liquide.
II. eau liquide et vapeurs ( eau + eugénol).
III. eugénol liquide et vapeur ( eau + eugénol).
IV. vapeur ( eau et eugénol).
5. Donner le nom du point H ainsi que le nom de la courbe en gras.
H correspond au point d'ébullition d'un mélange azéotrope et la courbe en gras est la courbe de rosée.
6. Décrire les phénomènes se produisant aux points a, b, c de la courbe T = f(t). Expliquer à l'aide d'un calcul de variance, l'existence d'un palier de température entre les points a et b.
a. Le mélange azéotropique eau eugénol entre en ébullition à température constante jusqu'à vaporisation complète de l'eugénol.
b. L'eau liquide  restante entre en ébullition et la température croït.
c. Fin de l'ébullition de l'eau liquide restante  ; la température croît.
palier entre les points a et b :
Règle des phases : v = c +1 -j.
c = 2 constituants indépendants, eau et eugénol ;
1 : un facteur d'équilibre, la température  ; la pression est maintenue constante.
j = 3 phases ( 2 liquides + vapeur d'eugénol ).
La variance du système est égale à v = 2+1-3 = 0.
7. Que devient la courbe d'analyse thermique pour un mélange eau-eugénol tel que les quantités de matière apportées en eau et eugénol répondent à la condition xeugénol = xH.
Le mélange azéotropique eau eugénol se comporte comme un corps pur.

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On propose en classe de seconde, l'extraction de l'huile essentielle du clou de girofle par hydrodistillation. les élèves disposent d'un ballon de 250 mL pour réaliser l'hydrodistillation. Ils obtiennent 50 mL de distillat.
8. Représenter un schéma légendé du montage d'hydrodistillation.

9. Un élève se demande quelle est l'origine de l'aspect laiteux du distillat. Quelle réponse peut-on lui apporter ?
Il s'agit d'une émulsion, gouttelettes d'eugénol en suspension dans l'eau.
10. Estimer le volume d'huile essentielle obtenu avec ce dispositif.
L'eau est le constituant majoritaire du distillat. La masse du distillat est donc proche de 50 g soit n = 50 / 18 ~2,8 mol.
La vapeur obtenue a la composition de l'azéotrope ( xH = 0,002).
Quantité de matière d'eugénol : 2,8 x0,002 =5,6 10-3 mol.
Masse d'eugénol : 5,6 10-3 x164 ~0,92 g.
Volume d'eugénol : 0,92 / 1,07 ~0,86 mL.
Les spectres IR et RMN de l'eugénol sont donnés ci-dessous.
11. Quelle est l'ordre de grandeur de la fréquence des ondes électromagnétiques utilisées en spectroscopie RMN ? De quel type d'onde électromagnétique s'agit-il ?
C'est une onde radio de fréquence de l'ordre de 400 MHz.
12. Attribuer les différents signaux du spectre RMN de l'eugénol.

A : 3,3 ppm ; doublet, intégration 2 protons.
B : 3,8 ppm ; singulet ; intégration : 3 protons.
C : 5 ppm,  doublet; intégration 2 protons
D :5,7 ppm ;  singulet élargi, intégration 1 proton.
E : 5,9 ppm, massif, intégration 1 proton.
F : 6,7 ppm , massif, intégration 3 protons du cycle benzénique.

13. Expliquer la modification observée sur les spectres IR de l'eugénol selon que le spectre soit réalisé sur le corps pur ou en solution dans le tétrachlorométhane.
En phase liquide pur, les molécules d'eugénol sont liées par des liaisons hydrogène : large pic vers 3500 cm-1.
En solution dans CCl4, l'absence de liaisons hydrogène conduit à un pic plus fin.

 


14. Quelle(s) utilisation(s) pédagogique(s) de ces deux spectres IR et RMN de l'eugénol pourrai(en)t être faite(s) en terminale S ?
Problèmatique : la synthèse de l'acéthyleugénol à partir de l'eugénol est-elle réussie ?
Les élèves disposent  des spectres IR et RMN de l'eugénol et de l'acéthylleugénol ainsi que des tables de données IR et des déplacements chimiques en RMN.
Des formules  topologiques de l'eugénol et de l'acéthyleugénol.
Les élèves doivent connaître : le principe des spectroscopie IR et RMN.
Ils doivent être capable d'analyser un spectre RMN.



  

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