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Brahim ZARDOUA
26-27 janvier 2010
Travaux Pratiques de Chimie Organique et Bioorganique
Synthèse N°16 :
Synthèse du 2-méthylpentan-3-ol
Encadrants :
D. JOSIEN
H. CHAUMEIL
P. LLOPIZ
2ème année de l’ENSCMu
2009/2010
I- PARTIE THEORIQUE
 But
L’objectif de ce TP est de synthétiser un alcool (le 2-méthylpentan-3-ol) par une réaction
faisant intervenir le magnésium, le bromure d’éthyle et le 2-méthylpropanal. Nous pourrons
comparer les résultats obtenus (rendement, température d’ébullition, indice de réfraction) aux
données de la littérature.
1) Mg / Et2O
Br
CHO
OH
2)
 Bibliographie
Les organomagnésiens sont des composés organiques possédant une liaison carbone–
magnésium, ils font partie de la famille des organométalliques. Les premiers
organomagnésiens ont été synthétisés en 1912 par le chimiste français Victor Grignard, qui
reçut d’ailleurs pour cette même découverte en 1912, le prix Nobel de chimie. Les
organomagnésiens sont aussi appelés « Réactifs de Grignard ».
Les organomagnésiens servent d'intermédiaires très utiles dans la fabrication d'autres
composés : ils servent dans l'industrie pharmaceutique, mais aussi dans la synthèse des alcools
et surtout dans l'élaboration de la silicone [1].
 Mécanisme réactionnel
Le mécanisme réactionnel est le suivant :
Br
+
O
Mg
O
MgBr
H+
O , MgBr
+
OH
La synthèse des organomagnésiens est délicate : le milieu doit être anhydre, en raison des
propriétés du produit souhaité. Sinon, l’organomagnésien formé est détruit par réaction avec
l’eau selon :
R-Mg-X + H-O-H  R-H + « HOMgX »
D’autre part, il faut éviter la présence d’O2 et de CO2, car :
R-Mg-X + CO2  R-COO-Mg+X
R-Mg-X + O2  R-OO-Mg+X  R-O-Mg+X
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2009/2010
Enfin, d’autres réactions parasites peuvent se produire si l’on ne prend pas la précaution
d’ajouter le dérivé bromé lentement. Parmi ces réactions ; le couplage de Würtz :
MgBr
+
+
Br
MgBr2
Le solvant utilisé (ici l’éther) est une base de Lewis. Les doublets non liants de l’oxygène
vont permettre de stabiliser le centre réactif du magnésium (solvatation) :
O
Mg
Br
O
Cette réaction existe dans la littérature [2] avec un rendement moyen de 39 %.
II-
PARTIE EXPERIMENTALE
La réaction devant être faite en milieu anhydre, la verrerie a été séchée une semaine à
l’avance puis sortie de l’étuve. L’éther utilisé a été préalablement purifié par séchage puis
distillé avec des fils de sodium et de benzophénone sous atmosphère inerte. Comment
fonctionne cette déshydratation du solvant ?
Le sodium transforme l’eau présent dans le solvant à purifier en soude et dihydrogène selon :
Na(s) + H2O
NaOH + 1/2 H2
Une fois toute l’eau est éliminée par le sodium, ce dernier (en excès) réagit avec la
benzophénone pour former un radical. Le milieu passe alors d’une coloration jaune à une
coloration bleue vive indiquant ainsi que le solvant est anhydre.
O
O
+
+
Na
Na
 Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises en jeu, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers
composés sont présentées dans le tableau ci-après :
Formule
chimique
Quantité
Masse Molaire
(g.mol-1)
Densité d204
Eb 760 (°C)
Bromure
d’éthyle
Magnésium
2méthylpropanal
Chlorure
d’ammonium
Acide
chlorhydrique
C2H5Br
Mg
C4H8O
NH4Cl
HCl
2méthylpentan3-ol
C6H14O
10 mL
108,97
3,3 g
24,30
10,6 mL
72,10
8,9 g
53,49
Variable
36,46
Attendu : 14,6 g
102,17
1,46
38
1,74
1107
0,79
63
1,5
520
1,18
48
0,82
127
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 Observations et interprétations
Afin d’éviter toute trace d’humidité dans le milieu réactionnel, une garde à CaCl 2 est installée
en tête du réfrégirant. Après l’ajout du magnésium et de l’éther sec, un cristal d’iode a été
ajouté. Le milieu est chauffé légèrement afin de démarrer la réaction. Le cristal d’iode sert
d’indicateur de début de réaction. En effet, l’iode est plus réactif que le brome, par
conséquent, en présence de brome dans ce milieu réactionnel, le magnésium réagit de
préférence avec l’iode, d’où la couleur orange du milieu au début de l’ajout du dérivé bromé.
Cette coloration disparaît progressivement une fois tout l’iode a été consommé, ce qui marque
le début de la réaction.
Grâce à l'ampoule de coulée, on verse de façon très lente — quelques gouttes par seconde au
maximum — la solution de bromure d’éthyle sur l'éther anhydre dans lequel baignent les
copeaux de magnésium. Et ce pour éviter la réaction de Würtz entre l'organomagnésien
synthétisé et le réactif halogéné. Dès le début de la réaction, l'éther entre en ébullition : la
colonne à reflux a pour but de ramener les vapeurs en phase liquide dans le ballon ; le reflux
est lui aussi à maintenir très faible, afin de ne pas créer le produit parasite cité précédemment.
La solution finalement obtenue est de couleur marron. Enfin, après hydrolyse et extraction
(suivant le mode opératoire fourni en TP), le produit a été purifié par distillation à pression
atmosphérique.
 Résultats et discussion
CH 3
C
H 3C H
H2
C
CH 3
OH
Aspect et masse
Le produit obtenu est un liquide incolore de masse : m=8,2 g
Soit un nombre de moles nexp = m/M = 8,2/102,17 = 0,08025 mol
Température d’ébullition
Température d’ébullition relevée : Téb=120-125 °C
Rendement
Calculons le rendement :
- Quantité théorique du produit
Le réactif limitant est le bromure d’éthyle de volume V = 10 mL
Densité de bromure d’éthyle d = 1,46 g.mL-1
d = m/V => m = dxV = 1,46x10 = 14,6 g
nmax = m/M = 14,6/108,97 = 0,13398 mol
Rendement = nexp/nmax = 0,598
 = 60 %
Indice de réfraction
Nous avons ensuite déterminé l’indice de réfraction de ce produit à 23,4°C :
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Expérimental : n23,9d=1,4150
Théorique : n20d=1,4175
L’indice de réfraction diminue (de 0,00045 unité par degré) lorsque la température augmente.
Par conséquent :
Expérimentalement : n20d=1,4150 + T x 0,00045=1,4150 +  x 0,00045=1,4165 avec une
erreur de 1 x 10-3 < 2,5 x 10-3 (seuil).
On conclut que notre produit est relativement pur en comparant aux données de la littérature.
Le tableau suivant donne un résumé de ces résultats:
Expérimental
Théorique
Rendement
60 %
39% moy et 79% max
Indice de réfraction
1,4165
1,4175
T ébullition
120-125 °C
127 °C
III- CONCLUSION
Lors de ces deux séances de TP, nous avons pu synthétiser 8,2 g de 2-méthylpropan-3-ol,
nous avons pu vérifier sa pureté par mesure de son indice de réfraction. La comparaison de
ces données avec celles existantes dans la littérature montre une bonne conformité de nos
valeurs expérimentales avec les valeurs théoriques. Le rendement obtenu est bon par rapport à
la moyenne.
Les réactions faisant intervenir les organomagnésiens sont très sensibles à l’humidité et donc
nous avons été très prudents quant à l’état de la verrerie, ainsi que le solvant qui a été
déshydraté avant son utilisation.
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IV- FICHE DE DONNEES DE SECURITE
Pour les étiquettes de sécurité, nous avons utilisé l’ancien et le nouvel étiquetage des produits
chimiques.
1) Mg / Et2O
Br
CHO
OH
2)
DL50
Bromure d’éthyle
Magnésium
2-méthylpropanal
1350 mg.Kg-1
(oral/rat)
3450 mg.Kg-1
-
Chlorure
Acide
2d’ammonium chlorhydrique méthylpropan3-ol
-1
4090 mg.Kg 900 mg.Kg
1
(oral/lapin)
Type de
danger
Xn : nocif attention
Phrases de
Risque R
Phrase de
Sécurité S
N° CAS
F:
inflammable
F:
inflammable
Xn : nocif
C : corrosif
Attention
Danger
F:
Facilement
inflammable danger
Danger
11,20/22,40
11,15
11,22
22,36
34,37
36/37
2,7/8,43
16,36/37,9,33,29
2, 22
26,36,45
74-96-4
7439-95-4
78-84-2
12125-02-9
7647-01-0
Xn : nocif , danger
Phrases R :
11 : facilement inflammable
15 : au contact de l'eau, dégage des gaz extrêmement inflammables
20 : nocif par inhalation
22 : nocif en cas d'ingestion
34 : provoque des brûlures
36 : irritant pour les yeux
37 : irritant pour les voies respiratoires
40 : effet cancérogène suspecté ; preuves insuffisantes
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Phrases S :
2 : conserver hors de la portée des enfants
7 : conserver dans un récipient bien fermé
8 : conserver le récipient à l’abri de l’humidité
9 : conserver le récipient dans un endroit bien ventilé
16 : conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles. Ne pas fumer
22 : ne pas respirer les poussières
26 : en cas de contact avec les yeux, rincer abondamment à l’eau et consulter un spécialiste
29 : ne pas jeter les résidus à l’égout
33 : éviter l’accumulation de charges électrostatiques
36 : porter un vêtement de protection approprié
37 : porter des gants appropriés
43 : en cas d’incendie utiliser… (moyens d’extinction à préciser par le fabricant. Si l’eau
augmente les risques, ajouter : Ne jamais utiliser d’eau).
45 : en cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin et lui montrer
l’emballage ou l’étiquette
BIBLIOGRAPHIE
[1]
http://fr.wikipedia.org/wiki/Organomagn%C3%A9sien
Données du polycopié
[3]
http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi ((Spectral Database for
Organic Compounds SDBS – National Institute For Advanced Industrial Science and
Technology)
www.inrs.fr
Cours de chimie organique des années antérieures (Université Paris-Sud, ENS Cachan)
[2]
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