chimie en ligne TD éstérification hydrolyse

Daniel Abécassis.
Année universitaire 2009/2010
CHIMIE.
TD XII. Les réactions d’estérification et d’hydrolyse.
Exercice 1.
Un monoalcool saturé A a pour masse moléculaire 74g/mol.
1. Quelle est sa formule brute ?
2. L’oxydation ménagée de A par le permanganate de potassium en milieu acide conduit à un composé B
qui réagit avec le DNPH, mais est sans effet sur la liqueur de Fehling et sur le nitrate d’argent
ammoniacal. En déduire la formule semi-développée et le nom de l’alcool A. Ecrire l’équation de
réaction associée à cette transformation. Donner le nom de B.
3. L’action d’un monoacide carboxylique saturé R-COOH avec l’alcool A conduit à un corps E de
formule brute : C 5 H 10 O2 .
a. Quel type de réaction s’agit-il ?Quelles sont les caractéristiques de cette transformation ?
b. Ecrire l’équation de la réaction. En déduire la formule développée et le nom de l’acide utilisé. Donner
le nom et la formule semi-développée du corps E.
Exercice 2.
1. Un corps A a pour formule moléculaire C 3 H 6 O . Il donne un précipité avec la DNPH et réduit la
liqueur de Fehling. Quels sont les noms et la formule semi-développée de A ?
2. On oxyde A à l’aide d’une solution acide de permanganate de potassium. Nommer le corps B obtenu.
3. On fait réagir le corps B avec un monoalcool saturé primaire C. On obtient un corps odorant D de
masse molaire 116g/mol.
a. Ecrire l’équation de la réaction entre B et C ;
b. Identifier le corps D.
c. Donner le nom et la formule semi-développée de l’alcool C.
Exercice 3.
1. Un alcool commercial est un mélange de deux isomères de formule brute C 5 H 11 − OH , essentiellement
l’alcool isoamylique A de formule CH 3CH (CH 3 )CH 2 CH 2 OH et en faible quantité, l’alcool B de formule :
CH 3CH 2 CH (CH 3 )CH 2 OH . Donner le nom systématique de la molécule de ces deux alcools. En quoi ces
deux isomères se distinguent-ils ?
2. Ecrire l’équation de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’alcool isoamylique. On utilisera les
formules semi-développées. L’ester produit dégage une odeur de banane. Donner quelques propriétés de
cette réaction d’estrérification.
3. On mélange 16g d’acide éthanoïque pur, 8g d’alcool isoamylique et 0,5mL d’acide sulfurique
concentré. On chauffe à reflux environ une heure.
a. Pourquoi chauffe-t-on ?
b. Pourquoi utilise-t-on de l’acide sulfurique ?
c. Les réactifs sont-ils placés dans les conditions stoechiométriques ?
d. Pourquoi utilise-t-on un réactif en excès ?
e. On obtient 7,0 g d’ester. Calculer le rendement de la transformation.
4.a. Ecrire l’équation de la réaction entre l’acide éthanoïque et l’alcool B. On utilisera les formules semidéveloppées.
b. Quel est le nom de l’ester formé ?
c. Les propriétés de cette réaction d’estérification sont-elles différentes de celle de la réaction
précédente ? Justifier votre réponse.
Exercice 4.
On effectue la réaction d’estérification de l’acide méthanoïque par l’éthanol à une température
constante de 50 ° C en mélangeant, à la date t, une mole d’acide méthanoïque et une mole d’éthanol dans
un solvant, le volume de la solution est de 200mL. On réalise, au cours du temps, des prélèvements de
volume négligeable, grâce auxquels, on détermine la quantité de matière n de l’acide restant dans le
mélange. Les résultats sont portés dans le tableau suivant :
t(mn)
0
10
20
30
40
50
60
80
100
120
n
1
0,81
0,69
0,60
0,54
0,49
0,44
0,39
0,37
0,36
1. Tracer la courbe représentative des variations de la concentration de l’ester formé en fonction du
temps.
2. En déduire la vitesse de réaction à l’instant t=15mn.
3. Déterminer le taux d’avancement final de la transformation.
4. Comment pourrait-on augmenter la vitesse de réaction sans modifier la valeur de l’avancement final ?
Exercice 5.
On désire préparer l’alcool CH 3CH 2 −18 OH marqué à l’aide de l’isotope 18 O de l’oxygène.
1. Comment procéder sachant que l’on dispose de la molécule H 2 18O , d’éthanol et d’acide iodhydrique
HI ? Ecrire la suite des transformations à effectuer.
2. On fait réagir l’acide éthanoïque avec l’éthanol marqué à l’oxygène 18.Après avoir séparé l’ester et
l’eau, une analyse au spectromètre de masse montre que l’eau ne contient pas l’isotope 18 de l’oxygène.
Dans quel produit se trouve cet isotope ?
3. En déduire quel est des deux réactifs celui dont la liaison C-OH s’est rompue lors de la formation de
l’ester. Ecrire l’équation de la réaction en matérialisant les liaisons rompues et les liaisons créées.
Exercice 6.
1. On étudie la réaction entre l’acide méthanoïque et le méthanol. Dans plusieurs ampoules, on mélange
2,3g d’acide et 1,6g d’alcool. On scelle ensuite les ampoules et on les place dans une étuve à 50 ° C . Au
bout de 24 heures, on constate que la masse d’acide que l’on peut titrer reste constante et vaut 0,76g.
a. Ecrire l’équation de la réaction en utilisant les formules semi-développées.
b. Quelles sont ses caractéristiques ?
c. Quel est le pourcentage d’alcool estérifié ?
2. On veut, à présent, préparer du méthanoate de méthyle. Proposer un montage qui permettra, avec les
mêmes réactifs que précédemment, d’obtenir un rendement plus important et de séparer l’ester formé.
Expliquer son principe et préciser pour quelle raison le rendement est amélioré.
Exercice 7
La parfumerie, pour des notes de fraîcheur ou de fruits verts, et l’industrie agroalimentaire,
etc……utilisent des dérivés de l’acide butanoïque. On se propose de fabriquer un produit donnant
l’arôme de chocolat, à partir de cet acide et d’un alcool commercial constitué d’un mélange de deux
isomères de formules :
CH 3 − CH (CH 3 ) − CH 2 − CH 2 − OH et CH 3 − CH 2 − CH (CH 3 ) − CH 2 − OH
On sépare ces deux isomères en ne conservant que l’alcool non chiral, puis on fait réagir en
quantités équimolaires l’acide butanoïque avec 220mL de l’alcool non chiral en présence de 1mL d’acide
sulfurique. Le produit organique formé a bien un arôme chocolaté.
1. Donner le nom de l’alcool utilisé.
2. Ecrire l’équation bilan de la réaction.
3. Quelles sont les quatre caractéristiques de cette réaction ?
4. Calculer :
a. La quantité d’alcool mise en jeu initialement.
b. La masse du composé « chocolaté » effectivement obtenue. En donner le nom systématique.
5. Il est d’évidence très rentable d’augmenter le rendement de cette réaction. Comment procéderiezvous ?
Exercice 8.
L’acétate de benzyle est un des constituant de l’essence de jasmin. On le prépare ici par l’action
de l’acide acétique avec l’alcool benzylique de formule brute : C 6 H 5 − CH 2 − OH .
Ecrire l’équation bilan de cette réaction. Quel nom la réaction considérée porte-t-elle ?
2. Pour réaliser cette réaction, on chauffe à reflux pendant 20minutes 10mL d’acide acétique,18mL
d’alcool benzylique, des traces d’acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. Après
refroidissement, on ajoute au contenu du ballon une solution saturée de carbonate de sodium jusqu’à
basicité de la phase aqueuse du mélange. On extrait alors au dichlorométhane et on sèche la phase
organique sur du sulfate de magnésium anhydre. Après élimination du solvant, on recueille par
distillation 16mL d’acétate de benzyle.
On donne les masses volumiques suivantes :
Acide acétique : 1,05 gcm −3
Alcool benzylique : 1,04 g .cm −3
Acétate de benzyle : 1,06 g .cm −3
a. Quelles étaient en mole les quantités de matière d’acide acétique et d’alcool benzylique introduites ?
b. Quelle est la quantité d’acétate de benzyle effectivement obtenue ?
c. En déduire le rendement de la réaction.
d. On a utilisé un chauffage à reflux. Quel est son intérêt ?
Exercice 9
Un ester A a pour formule R-COO-R’, R et R’ étant des groupements alkyles. La masse molaire
de A est M=116g/mol.
Par hydrolyse de cet ester, on obtient deux composés B et C.
1. Ecrire l’équation-bilan de la réaction de l’hydrolyse de l’ester.
2. Le composé B obtenu est un acide carboxylique. On en prélève une masse m=1,5g que l’on dilue dans
de l’eau pure. La solution obtenue est dosée au moyen d’une solution d’hydroxyde de sodium de
concentration C=2mol/L. L’équivalence est obtenue lorsque le volume de soude versé est V=12,5mL.
a. Quelle est la masse molaire du composé B ? Justifier le raisonnement.
b. Donner sa formule développée et son nom.
3.a. Le composé C a pour formule brute C 4 H 10 O . Donner les formules semi-développées et les noms des
différents isomères de constitution ayant cette formule btrute.
4. Donner la formule semi-développée et le nom de l’ester A.
Exercice 10.
1. L’acide butyrique est un acide gras de formule CH 3 − (CH 2 ) 2 − COOH
a. Donner le nom de cet acide en utilisant la nomenclature officielle. Identifier son groupe fonctinnel.
b. Ecrire l’équation-bilan de la réaction entre l’acide et le propan-2-ol. Nommer les produits de cette
réaction.
c. Quelles sont les caractéristiques de cette réaction ? Nommer cette réaction.
2. On isole le composé organique formé au cours de la réaction précédente et on le fait réagir à chaud
avec une solution concentrée d’hydroxyde de sodium.
a. Ecrire l’équation-bilan de la réaction et en donner ses caractéristiques.
b. Détailler les différentes étapes du mécanisme de cette réaction.
Exercice 11.
Le paracétamol est le médicament de formule semi-développée : C 6 H 5 − NH − CO − CH 3
1. Indiquer les fonctions présentes dans ce composé.
2. Donner les formules semi-développées de l’acide carboxylique et du composé azoté à partir desquels il
peut être formé.
3.a. En fait, on utilise l’anhydride éthanoïque. Pourquoi préfère-t-on son emploi à celui de l’acide
carboxylique ?
b. Ecrire l’équation-bilan correspondant à cette synthèse.
c. Représenter les structures de Lewis des composés utilisés et indiquer le suite nucléophile et le site
électrophile concernés dans cette réaction.