Synthèse d'un édulcorant, l'aspartame. Bac G Nouvelle Calédonie 2025. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts. . . . . . .. .. ...... ... L’aspartame remplace le sucre dans des régimes hypocaloriques. Il est synthétisé à partir d’acide aspartique et de phénylalanine méthylée. L’objet de cet exercice est d’étudier les propriétés acido-basiques des espèces chimiques intervenant dans la synthèse de l’aspartame, puis la stratégie à envisager pour le synthétiser. Les parties A, B et C de cet exercice sont indépendantes et peuvent être traitées séparément. Données : – L’acide aspartique existe en solution aqueuse sous quatre formes que l’on note : H3Asp + , H2Asp, HAsp- et Asp2– .  Les valeurs des pKA des couples acide-base de ces quatre formes sont : pKa1 = 1,9 ; pKa2 = ? ; pKa3 = 9,6. Partie A – L’acide aspartique 1. Tracer le diagramme de prédominance de l’acide aspartique et faire apparaître les quatre formes associées.  2. Déterminer, en justifiant, la valeur de pKA2 .  3. Justifier que H2Asp est une espèce amphotère. H2Asp peut se comporter comme un acide en cédant un proton ou comme une base en gagnant un proton. 4. Sachant que le pKa d’un acide carboxylique est inférieur au pKa d’une amine, représenter la formule topologique de HAsp− correspondant à la perte d’un proton sur la molécule H2Asp. Le groupe COOH perd son proton en premier alors que le groupe NH3+ le garde. Titrage pH-métrique de l’acide aspartique On souhaite déterminer la masse d’acide aspartique contenue dans un échantillon du commerce dont la masse est de 250 mg. On dissout la totalité de l’échantillon dans 100 mL d’eau distillée sans variation de volume. Le pH de la solution au début de l’expérience vaut 2,8. Le titrage est effectué en introduisant des volumes de solution aqueuse d’hydroxyde de sodium  de concentration en quantité de matière Cb = 0,100 mol∙L –1 . On verse un volume maximal de réactif titrant de 17,5 mL . 5. Justifier la forme prédominante de l’acide aspartique dans la solution au début du titrage. A pH = 2,8, valeur comprise entre pKa1 et pka2, la forme H2Asp prédomine. 6. Réaliser le schéma légendé du montage mis en œuvre pour réaliser le titrage. L’équation de la réaction support du titrage mis en œuvre s’écrit :  H2Asp(aq) + HO− (aq) → HAsp− (aq)+ H2O(ℓ) 7. Définir l’équivalence. A l'équivalence les quantités de matière des réactifs sont en proportions stoechiométriques.  8. Déterminer graphiquement, à l’aide de la figure, la valeur du volume équivalent VE de solution d’hydroxyde de sodium. 9. Calculer la valeur de la masse d’acide aspartique contenue dans l’échantillon. A l'équivalence : Cb VE =0,1 x 9,8 =0,98 mmol. M(H2Asp) = 133 g∙mol–1. masse (H2Asp) =0,98 x133 =130mg ~0,13 g. ... =  = .... Partie B – Étude de la phénylalanine méthylée  Formule topologique de la phénylalanine méthylée Nommer les groupes caractéristiques A et B entourés sur la figure. Pour la suite de l’exercice, on note la phénylalanine méthylée R-N̅H2 . 11. Justifier, à partir de la structure de R-N̅H2 , son caractère basique au sens de Brønsted. R-N̅H2  est susceptible de gagner un proton : c'est une base de Brônsted. 12. En déduire la formule de l’acide conjugué de R-N̅H2 . R-NH3+. 13. Établir l’équation de la réaction de la phénylalanine méthylée avec l’eau. R-N̅H2 aq + H2O(l) = RNH3+ aq + HO-aq. Soit un volume V = 1,00 L d’une solution S de phénylalanine méthylée de concentration en quantité de matière c = 1,00 × 10–1 mol∙L –1 . Le pH de cette solution est égal à 12,9. 14. Calculer le taux d’avancement final t et conclure sur la force de la base, la phénylalanine méthylée. Le candidat est invité à prendre des initiatives et à présenter sa démarche. Toute démarche pertinente, même non aboutie, sera valorisée. état R-N̅H2 aq +H2O(l) RNH3+ aq HO-aq initial 0,100 solvant 0 0 final 0,10-xf xf xf t = xf / xmax. xmax = CV = 0,1 mol. [HO-aq] = 10-14 / 10-12,9 =0,0794 mol / L. t ~0,79  < 1. La phénylalanine méthylée est une base faible. Partie C – Stratégie de synthèse On souhaite créer une liaison entre l’acide aspartique et la phénylalanine méthylée pour obtenir l’aspartame selon l’équation de réaction donnée en début d’exercice. 15. Identifier en expliquant, parmi les catégories suivantes, celle à laquelle appartient cette transformation : oxydoréduction, acide-base, addition, élimination, substitution. La fonction acide carboxylique réagit avec la fonction amine pour former un amide : réaction de substitution. 16. Sur l’étape 1 de la figure , faire apparaître les sites donneurs et accepteurs de doublet d’électrons des réactifs impliqués lors de la synthèse. 17. Représenter, sur l’étape 1 de la figure, les flèches courbes de l’acte élémentaire correspondant à l’obtention de l’intermédiaire réactionnel. 18. Identifier, en justifiant, l’intermédiaire réactionnel de cette synthèse. L'intermédiaire réactionnel est formé à l'étape 1 puis consommé à l'étape suivante. 19. Justifier que d’autres intermédiaires réactionnels sont susceptibles de se former. Il y a plusieurs fonctions amine et acide carboxylique : d'autres intermédiaires réactionnels peuvent se former. 20. Proposer une stratégie à adopter pour s’assurer de la formation de l’aspartame uniquement. Protéger la fonction acide carboxylique et la fonction amine qui ne doivent pas réagir. Faire la réaction désirée. Déprotéger la fonction acide carboxylique et la fonction amine qui avaient été protégé.

menu