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2ème année de l’ENSCMu 2009/2010
Brahim ZARDOUA
19-20 janvier 2010
Travaux Pratiques de Chimie Organique et Bioorganique
Encadrants :
D. JOSIEN
H. CHAUMEIL
P. LLOPIZ
Synthèse N°26 :
Synthèse du cumène

2ème année de l’ENSCMu 2009/2010
I- PARTIE THEORIQUE
 But
Le but de cette manipulation est de synthétiser le cumène par la réaction d’alkylation de
Friedel et Craft. Le benzène en excès est mis en présence de chlorure d’isopropyle avec
comme catalyseur le chlorure d’aluminium (acide de Lewis). La détermination du rendement
du produit désiré, ainsi que son point d’ébullition expérimental et son indice de réfraction sera
témoin de sa pureté par comparaison avec la littérature[1].
CH
CH3
CH3
Cl
C
H
CH3CH3
+
 Bibliographie
Plusieurs méthodes existent pour la synthèse du cumène, mais malgré une recherche
bibliographique approfondie, le rendement de ce produit synthétisé via la méthode que nous
allons utiliser n’a pas été trouvé.
Parmi ces méthodes, il y a celle qui consiste à faire réagir le benzène avec le propène sous 34
bars à 200°C (conditions dures) en présence d’un catalyseur acide. La quasi-totalité du
cumène produit industriellement est transformé en hydroperoxyde de cumène, un
intermédiaire de synthèse utilisé dans la fabrication de produits comme le phénol et l'acétone.
Il arrive également qu'il soit utilisé comme solvant. Il est également utilisé comme additif
dans les carburants pour le transport aérien[2].
Une autre méthode existe qui n’utilise pas le chlorure d’aluminium est décrite dans la
littérature. Elle consiste à faire réagir les mêmes réactifs mais en utilisant des catalyseurs
zéolithiques non nocifs pour l’environnement[3].
 Mécanisme réactionnel
Cl CH
CH3
CH3
Al
Cl
Cl
Cl CH3CH3
CH3
H
AlCl4
-
Cl
C
H
CH3
CH3
H
n
Cl
Al ClCl -
C
H
CH3
CH3
H
C
H
CH3
CH3
H
n
+
L’incovénient de cette réaction est la possibilité de polyalkylation. En effet, on peut imaginer
que le cumène formé plus réactif vis-à-vis de réactions de SEAr que le benzène lui-même ; le
noyau aromatique étant enrichi en électrons grâce à l’effet inductif donneur de l’isopropyle.

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Mais, en utilisant un excès de benzène, on a pu remédier à ce problème. D’autre part, il peut y
avoir des réarrangements de carbocations intermédiaires formés pour donner d’autres produits
parasites, mais le carbocation secondaire est plus stable, et donc plus prompt à réagir que les
primaires. Il est donc très peu probables d’obtenir ces produits.
II- PARTIE EXPERIMENTALE
La réaction devant être faite en milieu anhydre, le benzène utilisé a été préalablement purifié
par séchage puis distillé avec des fils de sodium et de benzophénone sous atmosphère inerte.
Le sodium transforme l’eau présent dans le solvant à purifier en soude et dihydrogène selon :
Na(s) + H2ONaOH + 1/2 H2
Une fois toute l’eau est éliminée par le sodium, ce dernier réagit avec la benzophénone pour
former un radical. Le milieu passe d’une coloration jaune à une coloration bleue vive
indiquant ainsi que le solvant est anhydre.
O
Na
O
Na
+
+
Le chlorure d’aluminium a été également séché suivant le mode opératoire qui nous a été
fourni.
 Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers composés
sont présentés dans le tableau ci-après :
Benzène
Chlorure
d’aluminium
Chlorure
d’isopropyle
Carbonate de
sodium
Sulfate de
magnésium
Cumène
Formule chimique
C6H6
AlCl3
C3H7Cl
Na2CO2-3
MgSO4
C9H12
Quantité
115 mL
3,4 g
20 g
51 mL
Variable
Attendu :
30,6 g
Masse Molaire
(g.mol-1)
78,11
133,34
78,54
105,99
120,36
120,19
Densité d204
0,879
2,44
0,859
-
-
0,862
Eb 760 (°C)
80
1090
34,8
-
-
152
 Observations et interprétations
L’isopropyle est ajouté au moyen d’une ampoule de coulée au goutte à goutte en veillant à ce
que la température du milieu réactionnel ne dépasse jamais 20°C, sinon, la réaction peut se
poursuivre et conduire à des produits de polysubstitution. Une fois l’addition est finie, le
mélange prend une coloration jaune foncée, puis évolue vers une coloration orange foncée.
Comme nous avons dit précédemment, la réaction dégage du HCl gazeux, c’est pourquoi il
faut installer des fioles de garde contenant de la soude le long de l’agitation afin de neutraliser
cet acide.

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CH3CH3
H
H
H
H
H
H
Le traitement du mélange a été réalisé suivant le mode opératoire fourni. La purification du
cumène a été faite par distillation à pression atmosphérique après la distillation de l’excès de
benzène puisque le point d’ébullition de ce dernier est plus bas.
 Résultats et discussion
Analyse RMN 1H
RMN 1H ( 300 MHz, CDCl3) δ (ppm) : 1,3 (d, 6H, 2CH3), 2,9 (hp, 1H,
CH), 7,3-7,4 (m, 5H, H-Ar).
d : doublet , hp: heptuplet (ou septuplet), m : multiplet
Le spectre RMN du proton est joint en annexe (1)
Aspect et masse
Le produit obtenu est un liquide incolore de masse : m=13,6 g
Soit un nombre de moles : nexp = m/M = 13,6/120,19= 0,11315 moles
Température d’ébullition
Température d’ébullition relevée : Téb=135-140 °C
Rendement
Calculons le rendement :
- Masse théorique du produit
Le réactif limitant est le chlorure d’isopropyle de masse m = 20 g
Nombre de moles n = 0,255 mol, donc le nmax = 0,255 mol
La masse théorique du cumène est donc : m = n(cumène) x M(cumène)=0,255 x 120,19
m=30,6 g
Rendement = mexp/mth = 13,6/30,6
Indice de réfraction
Nous avons ensuite déterminé l’indice de réfraction de ce produit à 23,9°C :
Expérimental : n23,9d=1,4900
Théorique : n20d=1,4912
L’indice de réfraction diminue lorsque la température augmente. Par conséquent :
Expérimentalement : n20d=1,4900 + T x 0,00045=1,4900 +  x 0,00045=1,4917 avec une
erreur de 5 x 10-4 < 2,5 x 10-3.
On conclut que notre produit est relativement pur en comparant aux données de la littérature.
Le tableau suivant donne un résumé de ces résultats :
Rendement
Indice de réfraction
T ébullition
Spectre RMN 1H
Expérimental
44,4 %
1,4917
135-140 °C
Conforme au spectre
théorique[4]
Théorique
inconnu
1,4912
150-153 °C
III- CONCLUSION
Lors de ces deux séances de TP, nous avons pu synthétiser 13,6 g de cumène, nous avons pu
vérifier sa pureté par mesure de son indice de réfraction, et la molécule a été identifiée par
 = 44,4 %

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RMN du proton. La comparaison de ces données avec celles existantes dans la littérature
montre une bonne conformité de nos valeurs expérimentales avec les valeurs théoriques.
Cependant, aucune donnée concernant le rendement n’a été trouvée.
Le benzène est un produit cancérogène, nous avons donc dû le manipuler avec une extrême
prudence sous la hotte, mais j’ai pu tout de même respirer des quantités de ce produit non
négligeables pendant ces deux jours de TP. Il serait donc préférable d’essayer d’autres
méthodes de synthèse de ce produit et qui évite l’utilisation du benzène, tels que le toluène.
J’ai essayé de faire une recherche bibliographique sur une telle méthode, mais en vain.
IV- FICHE DE DONNEES DE SECURITE
Pour les étiquettes de sécurité, nous avons utilisé l’ancien et le nouvel étiquetage des produits
chimiques.
CH
CH3
CH3
Cl
C
H
CH3CH3
+
Benzène
Chlorure
d’aluminium
Chlorure
d’isopropyle
Carbonate de
sodium
Cumène
DL50
-
3450 mg.Kg-1
-
4090 mg.Kg-1
-
Type de danger
T : toxique danger
F : inflammable danger
C : corrosif
Danger
F :
inflammable
T : toxique
Xi : irritant
Attention
Xi : irritant
N : dangereux
pour
l’environnement
Danger
Phrases de
Risque R
11,36/38,45,46,48/23/24/25,65
34
11,20,21,22
36
10,37,51/53,65
Phrase de
Sécurité S
45,53
½,7/8,28,45
9,29
2, 22, 26
2,24,37,61,62
N° CAS
71-43-2
7446-70-0
78-84-2
497-19-8
98-82-8