Terminale S CORRECTION TP 14_Transformations en chimie organique TRANSFORMATIONS EN CHIMIE ORGANIQUE : CORRECTION III. Exploitation. 1- Ecrire les formules topologiques des deux alcools étudiés. 2-méthylpropan-2-ol 2-méthylbutan-2-ol SPECTRE RMN - singulet à δ = 2,0 ppm & intégration pour peu de proton => pas de H voisin => H de la fonction hydroxyle - singulet à δ = 1,3 ppm & intégration pour bcp de protons => pas de H voisin =>9 H de tous les groupes méthyles (Ils sont tous équivalents entre eux puisqu’ils présentent le même environnement chimique) - singulet à δ = 1,5 ppm & intégration pour peu de proton => pas de H voisin => H de la fonction hydroxyle - quadruplet à δ = 1,5 ppm => 3 H voisins =>2 H du carbone n°3 - singulet à δ = 1,3 ppm & intégration pour bcp de proton => pas de H voisin => 6 H des carbones liés au carbone fonctionnel - triplet à δ = 1,0 ppm => 2 H voisins =>3 Hdu carbone terminal n°4 SPECTRE IR - 1 bande large d’intensité moyenne vers 3 300 cm-1 - 1 bande large d’intensité moyenne vers 3 300 cm-1 => liaison OH => liaison OH - Bandes multiples intenses vers 2 900 cm-1 - Bandes multiples intenses vers 2 900 cm-1 => liaison C-H => liaison C-H - Bandes < 1 500 cm-1 empreinte molécule - Bandes < 1 500 cm-1 empreinte molécule => pas d’info => pas d’info 2- η = nexp / nthéo Pour déterminer le rendement, il faut connaître la quantité de produit obtenue expérimentalement et celle attendue théoriquement, si tout le réactif limitant était consommé (donc pour un rendement de 100 %). (1) Quantité théorique de produit : Il faut d’abord connaître la quantité de réactif limitant (l’alcool) introduit puis utilisé un tableau d’avancement. Manip 1 : nol1 = mol1 / Mol1 = (ρol1 Vol1) / Mol1 = (dol1 ρeau) Vol1 / Mol1 = (0,781 1,0 15) / 74,0 = 0,16 mol Manip 2 : nol2 = mol2 / Mol2 = (ρol2 Vol2) / Mol2 = (dol2 ρeau) Vol2 / Mol2 = (0,806 1,0 25) / 88,0 = 0,23 mol Equation x=0 x x = xMAX alcool nol nol - x nol - xMAX = 0 + acide excès excès excès → produit 0 x xMAX + sous-produit 0 x xMAX D’après le tableau d’avancement, on voit que la quantité de produit théorique vaut : nthéo = xmax = nol (On aurait pu le déduire des coefficients stoechiométriques de la réaction puisqu’1 mole de réactif donne 1 mole de produit). (2) Quantité expérimentale de produit : Il faut peser le produit obtenu à la fin de l’expérience (erlenmeyer taré et sec) nexp = mexp / Mproduit On en déduit alors le rendement de la réaction (toujours : η < 1 ou 100 %) M.Meyniel 1/2 Terminale S CORRECTION TP 14_Transformations en chimie organique - + 3- D’après le document 4, les ions HCO3 aq réagissant avec les ions H aq. Le rôle de la solution d'hydrogénocarbonate de sodium est de faire disparaitre l'acide en excès (le "neutraliser"). Il se produit un dégagement de dioxyde de carbone CO2. On peut le vérifier en faisant barboter dans de l’eau de chaux qui se trouble en présence de dioxyde de carbone. 4- Le rôle de la température est d’accélérer la réaction. Le rôle de l’acide phosphorique est aussi d’accélérer la réaction. Cette espèce chimique n’apparaît pas dans l’équation de la réaction ; elle n’est ni consommée, ni produite. Il s’agit d’un catalyseur. (Le rôle de la pierre ponce est de favoriser la formation de bulles au début du chauffage puis de réguler l’ébullition.) 5- D’après le document 5, le sulfate de magnésium anhydre réagit avec l’eau (il s’hydrate). Les quelques molécules d'eau encore malencontreusement présentes en phase organique après la décantation sont alors agglomérées par le solide anhydre. Une simple filtration permet ensuite d’éliminer ce reste de phase aqueuse : la phase organique est "séchée". 6 Manipulation 1 : Spectre IR : Spectre RMN : disparition de la bande large de vibration de O-H autour de 3 300 cm-1. disparition du singulet à 2,0 ppm correspondant au H du groupe hydroxyle. La fonction alcool n’est plus présente. CH3 Formule semi-développée du produit : C H3C Cl CH3 Rq : Spectre RMN : L’autre singulet est un peu moins blindé (déplacement de 1,2 ppm à 1,6 ppm) car l’atome de chlore est plus électronégatif que l’atome d’oxygène et donc attire plus les électrons à lui => déblindage des protons voisins. Manipulation 2: Spectre IR : disparition de la bande large de vibration de O-H autour de 3 300 cm-1 => la fonction alcool a été consommé. Apparition pic fin et moyen vers 1 650 cm-1 => une fonction alcène (C=C) est produite. (confirmé par la RMN) H3C Formule semi-développée du produit : C=CH H3C CH3 Rq : * Un carbone de la double liaison est lié à deux groupes identiques (méthyles, ici). L’alcène ne présente donc pas la stéréoisomérie Z/E. * Si le dibrome (solution jaune) est décoloré par un produit, alors ce dernier possède une fonction alcène. 7 Manipulation 1 : H3C H3C C C CH3 + OH Il s'agit d'une substitution : le groupe d'atomes OH est remplacé par l'atome Cl. CH3 H+aq H3C - +Cl aq Cl CH3 + H-OH Le squelette carboné n’est pas modifié contrairement au groupe caractéristique. Manipulation 2 : Il s'agit d'une élimination : l’atome H et le groupe d'atomes OH, adjacents, sont retirés et une double liaison se forme. H3C CH3 H3C C HC HO H [H3PO4] H3C C=CH H3C + H-OH CH3 Le squelette carboné n’est pas modifié contrairement au groupe caractéristique. Conclusion: Un alcool tertiaire peut subir des réactions de substitution ou d'élimination suivant les conditions opératoires. Ces transformations visent à modifier le groupe caractéristique porté par la molécule (passage des alcools aux dérivés chlorés dans le premier cas, des alcools aux alcènes dans le deuxième cas). L'enchainement des atomes de carbones n'a pas été modifié, ni la chaîne carbonée allongée ou raccourcie ; il n'y a donc pas eu modification de la structure de la chaine carbonée dans le cas présent. M.Meyniel 2/2