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MEDICAMENTS - leçon n° 11

 

Cette leçon comporte trois paragraphes. 


1- PRESENTATION DE L’ASPIRINE


Les feuilles et l'écorce de saule sont utilisées depuis l'antiquité pour lutter contre la fièvre et les douleurs. Au début du XIX° siècle on a pu extraire du saule et d'autres plantes comme la reine des prés (Spiraea ulmaria ) le principe actif responsable de ces propriétés : la saliciline. L'étude de cette molécule a permis la synthèse de molécules dérivées de la saliciline comme l'acide salicylique puis l'acide acétylsalicylique. Cette dernière molécule est commercialisé, à partir de 1899, sous le nom d'
aspirine (a pour acétyl, spir pour spirée et ine comme désinence habituelle de substances telles que morphine, digitaline ...)

La molécule d’aspirine contient un noyau aromatique, une fonction acide – COOH et une fonction ester – CO – O – R ’ :

Remarque : La formule développée de la molécule d'aspirine est souvent présentée de la façon suivante, équivalente à la précédente (autour du noyau manquent 6 atomes de carbone dont 4 sont liés à un atome d'hydrogène) :

 

2- SYNTHESE INDUSTRIELLE DE L’ASPIRINE (allègement de programme pour le bac 2002)


L'acide acétylsalicylique est synthétisé en plusieurs étapes à partir de produits organiques (phénol C
6H5OH, anhydride éthanoïque) et de produits inorganiques (soude, acide sulfurique, dioxyde de carbone).

Seule l'étude de la dernière étape est maintenant au programme. Elle consiste en l'estérification du groupe - OH de l'acide 2-hydroxybenzoïque (acide salicylique) par l'anhydride éthanoïque.

 

 

3- LES DERIVES DES ACIDES CARBOXYLIQUES PERMETTENT DE PREPARER DE NOMBREUX MEDICAMENTS


Les molécules de nombreux médicaments possèdent la fonction ester ou la fonction amide. Ces fonctions dérivent de la fonction acide carboxylique.


3.1 Présentation des principales fonctions dérivées de la fonction acide

L'étude des chlorures d'acide (ou chlorures d'acyle) et des amides est hors programme pour le bac 2002.

Dans le lexique de chimie on peut retrouver les différentes familles : amide, amine, anhydride d'acide, chlorure d'acide, ester et leur nomenclature.

Remarque : L’atome de carbone du groupe carbonyle -C=O est électrophile (ami des électrons) car les liaisons C=O, C–O, C–Cl, C–N sont polarisées. En effet, les atomes O, Cl, N sont plus électronégatifs que l’atome C. Ils attirent vers eux les doublets d'électrons liants, appauvrissent l'atome C en électrons et lui confèrent une charge positive.


3.2 Préparations d'esters

· Action d'un acide sur un alcool :

Rappelons que cette réaction d'estérification, déjà étudiée, est lente, limitée et athermique (revoir la leçon 9).

Par contre, les deux autres réactions étudiées ci-dessous sont, elles, rapides et totales.

· Action d'un chlorure d'acide sur un alcool : (allègement de programme pour le bac 2002)

Cette réaction est rapide et totale.

· Action d'un anhydride d'acide sur un alcool :

 

Cette réaction est, elle aussi, rapide et totale.

La dernière étape de la synthèse industrielle de l'aspirine est une réaction comparable (revoir ci-dessus).

· Les trois réactions ci-dessus sont des réactions électrophiles-nucléophiles.

L’atome d’oxygène d’un alcool est nucléophile car il possède deux doublets d’électrons libres.

L’atome de carbone du groupe carbonyle - C = O est électrophile.

Les trois réactions ci-dessus sont donc dues à l'interaction entre le site nucléophile de l'alcool et le site électrophile de l'acide ou de ses dérivés (chlorure d'acide, anhydride d'acide). Par exemple : (allègement de programme pour le bac 2002)

Les formules électroniques ont été revues à la leçon 7.


3.3 Préparations d'amides
(voir le lexique) (allègement de programme pour le bac 2002)

· Action d'un chlorure d'acyle sur l'ammoniac :

En fait, le chlorure d'hydrogène formé réagit sur une deuxième molécule d'ammoniac :

HCl + NH3 ® NH4+ + Cl -

Si bien que l'équation-bilan s'écrit :

R-CO-Cl + 2 NH3 ® R-CO-NH2 + NH4+ + Cl -

· Action d'un chlorure d'acyle sur une amine primaire (voir le lexique) :

 

En fait, le chlorure d'hydrogène formé réagit sur une deuxième molécule d'amine :

HCl + R1NH2 ® R1NH3+ + Cl -

Si bien que l'équation-bilan s'écrit :

R-CO-Cl + 2 R1NH2 ® R-CO-NH2 + R1NH3+ + Cl -

· Action d'un anhydride d'acide sur une amine primaire (voir le lexique) :

En fait, l'acide carboxylique formé peut généralement réagir sur une deuxième molécule d'amine :

R-COOH + CH3NH2 ® RCOO- + CH3NH3+

Si bien que l'équation-bilan s'écrit :

R-CO-O-CO-R + 2 CH3NH2 ® R-CO-NHCH3 + RCOO- + CH3NH3+

Exercice proposé : Le paracétamol, concurrent de l'aspirine pour lutter contre la fièvre et les douleurs, se prépare par action de l'anhydride éthanoïque CH3-CO-O-CO-CH3 sur le 1-amino-4-hydroxybenzène HO-C6H4-NH2 (ou paraminophénol).

Ecrire l'équation-bilan de cette réaction.

(Le paracétamol, contrairement à l'aspirine, n'agresse pas la muqueuse gastrique mais, par contre, il ne peut pas être utilisé comme fluidifiant sanguin léger pour lutter contre les maladies cardio-vasculaires).

· Les trois réactions ci-dessus sont, elles aussi, des réactions électrophiles-nucléophiles. (allègement de programme pour le bac 2002)

L’atome d’azote de la molécule d'ammoniac (voir la leçon 7) ou des molécules d'amines (voir le lexique) constitue un site nucléophile car il possède un doublet d’électrons libres.

L’atome de carbone du groupe carbonyle -C=O est un site électrophile.

Les trois réactions ci-dessus sont donc dues à l'interaction entre ces deux sites nucléophile et électrophile. Par exemple : (allègement de programme pour le bac 2002)

Les formules électroniques ont été revues à la leçon 7.


3.4 Purification de certains médicaments.

Les réactions étudiées dans ce paragraphe permettent de préparer de nombreux médicaments. nous avons fait allusion à l'aspirine ou au paracétamol mais on pourrait en citer bien d'autres (anesthésiques, anxiolytiques, antibiotiques, etc).

Pour les purifier, on peut employer diverses techniques. Nous nous contenterons d'évoquer la recristallisation. Cette technique repose sur la différence de solubilité, dans un solvant approprié, du corps à purifier (par exemple l'aspirine ou le paracétamol) et des impuretés qu'il contient.

Recristallisation : Cas de l'aspirine impur.

L'aspirine solide contenant des impuretés est soluble, à chaud, dans l'éthanol (alcool à 90°). Par conséquent, les cristaux impurs sont introduits dans un erlenmayer et dissous dans quelques millilitres d'alcool que l'on chauffe doucement sur l'agitateur magnétique chauffant (ou au bain marie bouillant) jusqu'à l'ébullition : tout (aspirine et impuretés) passe en phase liquide. On ajoute alors de l'eau et on laisse refroidir, d'abord à l'air, puis en plaçant l'erlenmayer dans un bain eau-glace : l'aspirine recristallise tandis que les impuretés restent dans la phase liquide.

Les cristaux d'aspirine sont filtrés sur Buchner et séchés.

L'état de pureté de l'aspirine obtenu peut être vérifié en réalisant une chromatographie sur couche mince (voir la leçon 9).

 

A VOIR :

Problème à résoudre n° 11 A : De l'acide salicylique à l'aspirine (Bac 1998)

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