ISOMÉRIE: phénomène découvert par Berzelius en 1827: certaines molécules sont composés des mêmes atomes mais diffèrent par leur structure: elles ont la même FORMULE BRUTE mais diffèrent par leur formule SEMI-DÉVELOPPÉE ou DÉVELOPPÉE. Isomérie vient du grec ἰσομερής, voulant dire “divisé également” => constitué des mêmes atomes.

CATALYSE: introduit par Berzelius en 1836, “catalyse” vient du verbe καταλύειν, “délier”, “finir”, “tuer”… euh, on oubliera la dernière définition ;> (bien que véridique). La catalyse permet donc littéralement d’en finir plus rapidement avec notre réaction! Plus sérieusement: un catalyseur, en petite quantité et régénéré en fin de réaction, permet d’accélérer la vitesse d’une réaction, abaissant les énergies d’activation.

PROTÉINE: évoquée dans sa correspondance avec le chimiste Gerardus Johannes Mulder en 1838. Il proposa ce terme (du grec πρωτεύω, “je suis le premier”) en pensant que les protéines étaient la substance primitive de la nutrition des herbivores, préparée par les plantes.

ALLOTROPIE: terme introduit par Berzélius en 1841. Du grec ἀλλότροπος, il veut littéralement dire “étrange”, “qui a un autre comportement”. L’allotropie est la capacité des corps simples (composés d’un seul type d’atome) d’exister sous des formes différentes. Ex: le carbone graphite et le diamant sont des allotropes du carbone. Lien sur l’origine du mot.

Une condensation est la combinaison de deux molécules pour en former une seule (étape d’addition), avec la perte d’une petite molécule (étape d’élimination)
Une condensation aldolique se fait ainsi en deux étapes:
1) Formation de l’aldol (ou β-hydroxycétone, pour cette réaction il s’agit du citroyl-CoA).
2) En principe, déshydratation (perte d’une molécule d’eau). Mais pour cette réaction spécifique, c’est d’abord le CoA-SH qui est éliminé grâce à une étape d’hydrolyse:

2- Déshydratation du citrate en cis-aconitate puis hydratation du cis-aconitate en 1S,2R-isocitrate. Enzyme: aconitase.

Il s’agit d’une élimination puis ajout d’une molécule d’eau.
Pour des détails sur l’aconitase, cf. wikipedia en allemand.

3- Oxydation de l’isocitrate en oxalosuccinate puis décarboxylation de l’oxalosuccinate en α-cétoglutarate. Enzyme: isocitrate déshydrogénase.

4- Décarboxylation oxydative de l’α-cétoglutarate en succinyl-CoA. Enzyme: α-cétoglutarate déshydrogénase. Les 5 coenzymes: TPP, lipoate, CoA-SH, FAD, NAD.

Pourquoi la décarboxylation est dite oxydative? Car elle implique un transfert d’électrons, le NAD étant au final réduit:

5- Phosphorylation au niveau du substrat succinyl-CoA en succinate. Enzyme: succinyl-CoA synthétase.

Une phosphorylation au niveau du substrat est le transfert d’un groupe phosphate à l’ADP à partir d’un intermédiaire réactionnel.

Chez les animaux, le groupe phosphate est d’abord donné au GDP avant de passer à l’ADP par une autre phosphorylation au niveau du substrat (catalysée par la nucléoside diphosphate kinase).

Le bilan de la réaction est ainsi:
succinyl-CoA + Pi + H₂O + GDP <=> succinate + CoASH + GTP.

6- Oxydation du succinate en fumarate. Enzyme: succinate déshydrogénase.

Le FAD est réduit en FADH₂. La succinate déshydrogénase est aussi appelée SQR ou succinate co-enzyme Q réductase, car elle réduit l’ubiquinone en ubiquinol:

7- Hydratation du fumarate en malate. Enzyme: fumarase.

8- Oxydation du malate en oxaloacétate. Enzyme: malate déshydrogénase.

C’est cette fois le NAD qui est réduit en NADH:

Les principaux types de métabolites secondaires:
Alcaloïdes (issus de la voie des acides aminés aliphatiques)
Terpénoïdes (issus de la voie isoprénique)
Phénylpropanoïdes (issus de la voie de l’acide shikimique)
Polykétides (issus de la voie polyacétique)
Hétérosides (condensation d’un ose et d’un aglycone ou génine)

Exemples connus:
La pénicilline (comme de nombreux antibiotiques) est un alcaloïde
La morphine est un alcaloïde
L’acide salicylique est issu de la voie de l’acide shikimique
Les stéroïdes tels que les hormones sexuelles ou la cortisone sont issus de la dégradation de triterpènes (C30)
Les huiles essentielles contiennent des terpènes et des molécules oxygénées
• La vanilline est un dérivé phénolique issu de la voie de l’acide shikimique
• Le limonène, qui donne son parfum au citron, est un dérivé terpénique
Les couleurs des fleurs sont dues aux anthocyanes et aux caroténoïdes, respectivement des phénylpropanoïdes et des terpénoïdes

Comment put-il supposer l’existence de deux types de substitution nucléophile?

En étudiant les haloalcanes, il constata que la réaction de substitution d’un nucléophile à la place de l’halogénure d’un haloalcane secondaire ou tertiaire ne dépendait que de la concentration de l’haloalcane, alors que dans le cas d’un haloalcane primaire, la réaction dépendait de la concentration de l’haloalcane ET du nucléophile.

Il en conclut à l’existence de deux types de réaction.

L’une à une étape: la SN2, pour les haloalcanes primaires, car la réaction dépend de la concentration des deux réactifs (haloalcane et nucléophile), elle est donc bimoléculaire et concertée.

L’autre à deux étapes: la SN1, pour les haloalcanes secondaires ou tertiaires, car la réaction dépend de la concentration de l’haloalcane seulement: Ingold en conclut que la première étape ne fait intervenir que l’haloalcane, avec formation d’un intermédiaire réactionnel (carbocation), qui ne réagira que dans un second temps avec le nucléophile.

Attention: SN1 qualifie une substitution nucléophile dépendant de la concentration du seul haloalcane, SN2 une substitution nucléophile dépendant de la concentration de l’haloalcane ET du nucléophile, la SN2 n’a ainsi QU’UNE SEULE ETAPE tandis que la SN1 en a deux (puisque l’haloalcane doit d’abord TOUT SEUL donner un carbocation avant que de réagir avec le nucléophile).

L’aldéhyde ne doit pas avoir de H en alpha du carbonyle (la fonction aldéhyde sera donc par exemple adjacente à une double liaison C=C): formaldéhyde et aldéhydes aromatiques. Ces aldéhydes n’ont pas de H énolisable et donc ne peuvent subir la condensation aldolique.

La présence d’une base forte est nécessaire à la réaction.

La dismutation est une réaction d’oxydo-réduction pour laquelle l’espèce chimique est à la fois oxydant et réducteur.

Dismutation du benzaldéhyde en présence d’une base forte (Cannizzaro):

NE PAS OUBLIER LA REACTION ACIDO-BASIQUE SURVENANT ENTRE L’ALCOOLATE TRES BASIQUE ET L’ACIDE CARBOXYLIQUE ET DONNANT LES PRODUITS:

Stanislao Cannizzaro était un chimiste italien du XIXe siècle; il découvrit la dismutation du benzaldhéyde en acide benzoïque et alcool benzoïque alors qu’il était professeur de chimie physique à Alessandria, dans le Piémont.

οὐροϐóρος (ouro-boros): grec pour “qui se mord la queue”; il symbolise la nature cyclique de la vie pour de nombreuses mythologies, et est également symbole d’unicité et de pureté pour les alchimistes, notamment ceux à la recherche de la pierre philosophale!

Mais ce qui nous intéressera surtout, c’est qu’il inspira à notre cher Kekulé von Stradonitz, qui en avait fait le rêve, la structure du benzène. Et ce fut la naissance de la TOUTE PREMIÈRE REPRÉSENTATION DE MOLÉCULE CYCLIQUE! Voici la représentation finale de Kekulé faisant état de l’identité de la liaison C-C:

Pourquoi une structure cyclique pour le benzène?

1) formule brute = C₆H₆
2) H est monovalent, C tétravalent (découverte de Kekulé)
3) 1 substituant = 1 isomère donc la molécule est la même quel que soit le carbone substitué
4) 2 substituants = 3 isomères soit: C1 et C2, C1 et C3, C1 et C4, et puis C1 et C5 revient au même que C1 et C3, ce qui correspond à une structure cyclique!

Pour comprendre apprenons à rêver, disait Kekulé: finissons sur cette image quasi rassurante du scientifique-artiste inspiré et non pas le nez rivé à son microscope…

Les AGENTS INFLAMMATOIRES tels que TNF et les cytokines induisent la production de COX-2 (cyclo-oxygénase 2). Or COX-2 et COX-1 participent à la synthèse des prostaglandines.

L’acide acétylsalicylique est un inhibiteur de COX-2 ET COX-1, et donc coupe la chaîne de réaction inflammatoire avec quelques petits effets secondaires… car comme l’acide acétylsalicylique n’est PAS un inhibiteur sélectif et inhibe aussi bien COX-2 que COX-1, la synthèse normale de prostaglandine par COX-1 est également inhibée ce qui entraîne entre autres une attaque de l’épithélium gastrique (moins de mucus et plus d’HCl)!