PCBrizeux TPN°6 Altmayer-Henzien2015-2016 TPN°6:OXYDATIONDUMENTHOLENMENTHONEPARL'EAUDEJAVEL Objectif : Le but de ce TP est de mettre en œuvre une réaction d'oxydation d'un composé organiqueparunréactifdelaviecourante,etd'interpréterdifférentesétapesduprotocoleà l'aidedediagrammespotentiel-pH. I. Principegénéral Lementhol((−)-menthollorsqu'ils'agitdel'extraitnaturel)estl'undesconstituantsdelamenthepoivrée appartenantàlafamilledesterpènes.Sonproduitd'oxydation,lamenthone,estégalementcontenudans la menthe mais en plus faible proportion, ou bien obtenue par synthèse par oxydation du menthol. Son odeuretsasaveurenfontunarômetrèsutilisédanslesproduitsalimentaires. Au cours de ce TP, on oxyde un alcool secondaire, le menthol (solide) en la cétone correspondante, la menthone (liquide). L'oxydant utilisé est l'eau de Javel, qui est un mélange basique d'hypochlorite de sodium(NaClO)etdechloruredesodium. eau de Javel HO O menthol menthone II. Donnéesetconsignesdesécurité Composé Acideacétique glacial Menthol Menthone EaudeJavel trèsconcentrée Etherdiéthylique Massemolaire −1 (g·mol ) 60,05 156,3 154,3 - - Densité 1,049 - 0,89 - 0,71 Température d’ébullition(°C) 118 - 209 - 34 Solubilitédans l'eau - soluble peusoluble soluble - Peutcauserde gravesbrûlures delapeauetdes lésionsoculaires. Toxiquepourla vieaquatique. Nocifpar ingestion.Peut causer somnolenceet vertige. Très inflammable. Sécuritéet remarques Corrosif, provoquede gravesbrûlures. Amanipuleravec desgantsetdes lunettes. Inflammable. Peutcauserune irritationdela peau.Risquede lésionsoculaires. Amanipuleravec desgantsetdes lunettes. Nocifpar ingestion.Peut causerdes irritations oculairesetgêne respiratoire. Remarque:L'acideacétiqueglacialnesignifiepasqu'ilestà0°C,maisqu'ilestpurà99,5%.Ilestsurnommé "glacial"carilatendanceàcristalliseràdestempératuresinférieuresà17°C. 1/5 PCBrizeux TPN°6 Altmayer-Henzien2015-2016 III. Manipulation Consignes: » L’organisationlorsd’unTPdechimieorganiqueestprimordialeetpermetdefaireladifférenceentre les candidats aux concours. Avant de commencer la manipulation, il est obligatoire de lire intégralement l’énoncé. Les temps d’attente devront être exploités au mieux (anticipation des prochaines étapes du protocole, rédaction du compte-rendu, préparation des calculs pour le rendement…). » Il vous est demandé d’être particulièrement vigilants en ce qui concerne la sécurité. Les produits doiventêtremanipulésaveclematériel de protectionadapté.Vousveillerezàcequevotrepaillasse soitenpermanencepropreetbienrangée. » 1. Synthèse Introduire0,0125moldementholdansunballonde100mL.Placerleballondansunbaindeglaceet surunagitateurmagnétique. » Yajouterenviron10mLd'acideacétiqueconcentré.Adapteruneampouledecouléeisobareetlancer l'agitation. » Introduire10mLd'eaudeJavel(provenantd'unberlingot)dansl'ampouledecouléeetlaversersurle contenu du ballon par petites portions. La solution prend une coloration jaune qui disparaît progressivementpourconduireàunmélangeblanchâtre.Attendreladécolorationavantdeprocéderà unnouvelajout.Laduréetotaledel'additiondureenviron10minutes. » L'eaudeJavelétantenexcès,lacouleurjaunenedoitplusdisparaîtreaprèsledernierajout.Al'aide d'unebaguetteenverre,déposerunegouttedumélangesurunpapierimbibéd'unesolutiond'iodure depotassium(=testauKI):silepapierbrunit,l'eaudeJaveletbienenexcès.Sinon,introduireune quantitésupplémentaired'eaudeJaveljusqu'àcequeçasoitlecas. » Laisser agiter la solution à température ambiante pendant encore 5 min, puis ajouter une petite spatule de sulfite de sodium Na2SO3. En ajouter une quantité suffisante pour que la solution vire du jauneaublanc,etqueletestauKIsoitnégatif. » 2. Traitementdelaréaction Verserlemélangeréactionneldans20mLd'eauglacée. » Proposer un protocole permettant d'isoler la menthone et le mettre en oeuvre. Il faudra en outre s'assurerd'avoiréliminél'aciderestant.Lemettreenoeuvreaprèsvalidationparleprofesseur. » 3. Evaluationdelapuretéduproduitobtenu Réaliser une chromatographie sur couche mince du produit obtenu. La CCM sera effectuée sur une plaque de silice éluée dans un mélange 90/10 de cyclohexane/acétate d'éthyle. La révélation sera effectuéeàl'aided'unesolutiondepermanganatedepotassium. » Proposer une deuxième méthode pour vérifier la pureté de la menthone synthétisée et la mettre en oeuvre. 2/5 PCBrizeux TPN°6 Altmayer-Henzien2015-2016 IV. Questions 1. Ecrirelesdemi-équationsredoxainsiquel'équation-bilandelaréactioneffectuée,sachantquelecouple duchloremisenjeuestHClO/Cl−. 2. Déterminerlamassedementholàpeser. 3. Faireunschémaannotédumontageutilisé. 4. Al'aidedesdocumentssuivants,calculerlaquantitédematièred'ionshypochloriteintroduite. Doc1:Etiquetteduberlingot Doc2:Principedudegréchlorométrique L'eaudeJavelestunesolutionbasiqueéquimolairedechloruredesodiumNa++Cl−etd'hypochloritede sodium Na+ + ClO−. L'eau de Javel est commercialisée sous plusieurs niveaux de dilution. La quantité de chloreestexpriméeendegréchlorométriqueouenpourcentagedechloreactif. » Ledegréchlorométrique(°chl)d'uneeaudeJavel,utiliséessentiellementdanslespaysfrancophones, estdéfinicommelevolumededichloregazeuxsusceptibled'êtrelibérédanslesconditionsnormales de température et pression (20 °C et 1 bar) par rétrodismutation d'un litre d'eau de Javel mis en présenced'unexcèsd'acide. » Le pourcentage de chlore actif rend compte de la quantité totale de dichlore utilisé lors de la fabricationdel'eaudeJavel. Ex:Unberlingotaffichant36°chlcontientunesolutionà9,6%enchloreactif. 5. La concentration des solutions d'eau de Javel est peu fiable : il a été noté que selon la date du conditionnementduberlingot,lateneurréelledelasolutionenionshypochloritepeutêtreplusfaible quecelleindiquéesurl'étiquette.Proposeruneexplicationàl'aidedesdiagrammesE-pHfournis. 6. Pourquoi est-il nécessaire de faire la réaction à froid ? Quelle réaction pourrait se produire à chaud ? Donnerlesous-produitquiseraitalorsformé. 7. Pourquoiest-ilnécessaired'ajouterl'eaudeJavelparpetitesportions?Quelleestréactionpourraitse produiresinon? 8. La réaction est exothermique. Comment modifier le montage pour l'améliorer ? Dessiner la nouvelle version.D'aprèsvous,pourquoin'a-t-onpasutilisécetteversiondumontage? 9. ExpliquerleprincipedutestauKIàl'aidedesdiagrammesE-pHfournis. 10. Aquoisertlaspatuledesulfitedesodiumajoutéeàlafindelasynthèse?Donnerl'équationbilandela réactionalorseffectuée. 3/5 PCBrizeux TPN°6 Altmayer-Henzien2015-2016 11. Décrireprécisémentleprotocolechoisipourletraitementdumilieuréactionnel,enexpliquantl'utilité dechaqueétape. 12. Quelleestladifférenceentreuneextractionetunlavage? 13. Calculerlamassedementhoneattendueetdéterminerlerendementdelasynthèse. 14. ReproduirelaplaqueCCMaprèsrévélationetl'interprétertotalement. 15. Evaluerlapuretéduproduitsynthétiségrâceauxrésultatsdesmesureseffectuées. 16. Avecquelletechniquelamenthoneobtenueaurait-ellepuêtrepurifiée? 17. Identifier le spectre IR du menthol et celui de la menthone, en donnant dans chaque cas les bandes caractéristiques.LamenthonedontlespectreIRestprésentéiciest-ellepure? Annexes SpectresIR: Massesmolaires:(eng/mol)H:1,0 C:12,0 O:16,0 Cl:35,5 𝐼! /𝐼 ! :0,53 Donnéesredox:Potentielsstandard(enV): 𝐻𝐶𝑙𝑂/𝐶𝑙! :1,61 𝐶𝑙! /𝐶𝑙 ! :1,36 𝐻𝐶𝑙𝑂/𝐶𝑙 ! :1,48 𝑆𝑂!!! /𝑆𝑂!!! :−0,93 𝐼𝑂!! /𝐼! :1,19 4/5 PCBrizeux TPN°6 Altmayer-Henzien2015-2016 DiagrammesE-pHutiles: DonnéesspectroscopiquesIR: BilandescompétencesetcapacitésexpérimentalesmobiliséesdansceTP: • Mettreenœuvredesrèglesdesécuritéadéquates(Réaliser). • Mettreenœuvreuneextractionliquide-liquideetunlavageenjustifiantsonintérêt(Réaliseretanalyser). • Mettreenœuvreleséchaged’unliquideetévaporerlesolvantrésiduelàl’évaporateurrotatif(Réaliser). • Déterminerlerendementd’unesynthèse(Réaliseretvalider). • Mettre en oeuvre une analyse par chromatographie sur couche mince et interpréter le résultat (Réaliser et valider). • Mesurerunindicederéfraction,exploiterlerésultat(Réaliseretvalider). • Confirmerunestructureàl’aidededonnéesspectroscopiques(Valider). • Résumersadémarcheetsesrésultatsàl’écritdefaçonclaireetcomplèteenfaisantapparaîtrelespointsclésdu raisonnement(Communiquer). 5/5