transformations en chimie organique : correction

Terminale S
CORRECTION TP 14_Transformations en chimie organique
M.Meyniel 1/2
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
=> liaison OH
- Bandes multiples intenses vers 2 900 cm-1
=> liaison C-H
- Bandes < 1 500 cm-1  empreinte molécule
=> pas d’info
- 1 bande large d’intensité moyenne vers 3 300 cm-1
=> liaison OH
- Bandes multiples intenses vers 2 900 cm-1
=> liaison C-H
- Bandes < 1 500 cm-1  empreinte molécule
=> 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
alcool + acide → produit + sous-produit
x = 0
nol
excès
0
0
x
nol - x
excès
x
x
x = xMAX
nol - xMAX = 0
excès
xMAX
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 %)

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M.Meyniel 2/2
CH3CCH
CH3
CH3
OH H
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 : disparition de la bande large de vibration de O-H autour de 3 300 cm-1.
Spectre RMN : disparition du singulet à 2,0 ppm correspondant au H du groupe hydroxyle.
CH3
CCH3
CH3
Cl
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)
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 :
CH3CCH3
CH3
OH
+ H+
aq +Cl- aq
CH3
CCH3
CH3
Cl
+ H-OH
 Manipulation 2 :
[H3PO4]
+ H-OH
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.
 La fonction alcool
n’est plus présente.
Formule semi-développée du produit :
Formule semi-développée du produit :
C=CH
CH3
H3C
H3C
Il s'agit d'une substitution : le groupe
d'atomes OH est remplacé par l'atome Cl.
Le squelette carboné n’est pas modifié
contrairement au groupe caractéristique.
Il s'agit d'une élimination : l’atome H et le
groupe d'atomes OH, adjacents, sont retirés et une
double liaison se forme.
Le squelette carboné n’est pas modifié
contrairement au groupe caractéristique.
C=CH
CH3
H3C
H3C