Aspartame : hydrolyse, chromatographie Concours Caplp externe 2008

Hydrolyse de l'aspartame. L'aspartame est un édulcorant très largement utilisé en particulier dans les boissons dites " light ". Identifier les fonctions présentes dans la molécule. L'hydrolyse de l'aspartame se réalise de la façon suivante : Dans un ballon, introduire deux comprimé d'édulcorant puis 20 mL d'acide chlorhydrique. Ajouter quelques grains de pierre ponce et chauffer le mélange réactionnel à reflux pendant 30 min. Refroidir le ballon contenant la solution sous un courant d'eau froide. Vider son contenu dans un bécher puis ajouter progressivement une solution d'hydrogénocarbonate de sodium en remuant jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de dégagement gazeux. Faire un schéma légendé du montage à reflux et expliquer sommairement son principe.   Chauffage à reflux : il permet de travailler à température modérée ( réaction plus rapide) en évitant toute perte de matière. Les vapeurs qui se dégagent se condensent dans le réfrigérant droit et retombent dans le milieu réactionnel. Quel est le rôle de la pierre ponce ? Régulariser l'ébullition. Pourquoi ajoute t-on au mélange une solution d'hydrogénocarbonate de sodium ? Indiquer la nature du gaz formé. Couples acide / base : CO2, H2O / HCO3- et H3O+/H2O. L'ion hydrogénocarbonate , une base, réagit avec l'acide chlorhydrique en excès : HCO3- + H3O+= CO2+ 2H2O. Dégagement de dioxyde de carbone     Identifier les produits de l'hydrolyse par CCM. Afin d'identifier les produits obtenus lors de l'hydrolyse de l'aspartame, on réalise une chromatographie sur couche mince (CCM). Quel est l'objectif de la chromatographie sur couche mince ? La chromatographie permet de séparer et d'identifier les constituants d'un mélange en utilisant la différence de solubilité d'un produit entre une phase fixe et une phase mobile, l'éluant. La révélation est nécessaire, chaque fois que les produits ou réactifs sont incolores. Indiquer le matériel nécessaire à la réalisation d'une CCM. Bécher, couvercle, solvant ( éluant), plaque CCM, produit à analyser, substances étalons ( référence).  Décrire sommairement le principe de la chromatographie sur couche mince. Tracer au crayon à papier une ligne à un peu plus de 1 cm du bas de la plaque . Marquer au crayon sur cette ligne les emplacements où l'on déposera les solutions à analyser. Les emplacements doivent être distants d'environ 1 cm, et à au moins 1 cm des bords. Dépôt de l'échantillon : A l'aide d'unepipette pasteur, ou d'un tube capillaire, déposer une goutte sur la plaque à l'emplacement marqué. Laisser sécher . Si la solution est trop diluée, on peut faire plusieurs dépôts au même emplacement , à condition de bien sécher la plaque entre deux gouttes. Développement du chromatogramme : Lorsque les dépôts sont secs, placer la plaque le plus verticalement possible dans la cuve, ligne de dépôt vers le bas. La surface de l'éluant doit être en de cette ligne. Couvrir. Surveiller la plaque régulièrement : quand l'éluant est à environ 1 cm du bord supérieur, sortir la plaque, marquer le niveau atteint par le solvant au crayon à papier, sécher la plaque. Révélation : Si les taches sont incolores, on les fera apparaître sous une lampe UV ou à l'aide d'un chimique. Par exemple les fonctions alcool des sucres réduisent le permangante de potassium qui vire au jaune. La CCM a permis d'obtenir le chromatogramme suivant : S1 : solution d'aspartame hydrolysée. S2 : solution de phénylalanine. S3 : solution d'acide aspartique. Interpréter ce chromatogramme. S2 et S3 corps purs de référence. La solution d'aspartame hydrolysée contient deux produits : la phénylalanine et l'acide aspartique. Calculer le rapport frontal pour l'acide aspartique. Rf = distance parcourue par l'acide aspartique / distance parcourue par l'éluant Rf= 2/8 = 0,25. En fait l'hydrolyse , à chaud en milieu acide, de l'aspartame conduit à l'obtention de trois produits : la phénylalanine ( acide 2-amino-3-phénylpropanoïque), l'acide aspartique ( acide 2-aminobutane-dioïque ) et le méthanol. Ecrire les formules semi-développées de ces trois produits. acide -3 phényl-2 aminopropanoïque acide-2aminobutane-dioïque L'hydrolyse de la fonction ester de l'aspartame conduit également au méthanol CH3OH, substance nocive pour l'organisme. Ecrire l'équation de la réaction d'hydrolyse de l'aspartame. + H2O = + +CH3OH

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