synthèse d`une oléfine par déshydratation d`un alcool
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TP de Chimie Organique Fournier Coralie Assistante : Francesca Giacomina 07.12.2009 N°14 Oléfine SYNTHÈSE D’UNE OLÉFINE PAR DÉSHYDRATATION D’UN ALCOOL -1- TP de Chimie Organique Fournier Coralie Assistante : Francesca Giacomina 07.12.2009 N°14 Oléfine 1. Introduction 1.1 But du projet Le but de cette expérience est de déshydrater un alcool, le 2-méthylcyclohexanol (C7H14O) en milieu acide. Cela permettra d’obtenir un mélange de deux produits, le 1-méthyl-1-cyclohexène et le 3-méthyl-1cyclohexène (C7H12). 1.2 Schéma de la réaction Tout d’abord, l’alcool est protoné par l’acide phosphorique. Cela permet d’obtenir une molécule d’eau, qui est un très bon groupe partant, se dissociant ainsi facilement de la molécule. Un carbocation est alors créé. H O OH H3PO4 H Par la suite, il y a attaque d’une molécule d’eau sur l’hydrogène adjacent au carbocation. Il y a deux possibilités d’attaque ce qui amène donc la formation de deux produits. Première possibilité, formation du 1-méthyl-1-cyclohexène : H2O H H3O+ Deuxième possibilité, formation du 3-méthyl-1-cyclohexène : H3O+ H H2O -2- TP de Chimie Organique Fournier Coralie Assistante : Francesca Giacomina 07.12.2009 N°14 Oléfine 2. Déroulement de la synthèse 10.8 mL (environs 10 g) de 2- méthylcyclohexanol sont mélangés à 2.5 mL d’acide phosphorique. Le mélange est chauffé pendant 20 minutes dans un bain d’huile à une température comprise entre 80 et 90 °C. La température est progressivement augmentée jusqu’à environs 160 °C, température d’ébullition de l’alcool. A ce moment là, la distillation du mélange commence. Nous aurions dû observer des températures de vapeur comprise entre 100 et 120 °C, mais le thermomètre indiquait une valeur de température de 80 °C. La colonne vigreux, étant mal isolée, a peut-être influencé la mauvaise indication de la température sur le thermomètre. Le distillat et alors séché avec du sulfate de sodium anhydre, puis filtré à l’aide d’une pipette contenant un peu de ouate. Par la suite, le pourcentage de chaque isomère présent dans le distillat est mesuré grâce à une analyse par CPV (chromatographie en phase gazeuse). Finalement une analyse IR (infra rouge) et une analyse RMN (résonnance magnétique nucléaire) sont effectuées. 3. Résultats et discussions 3.1 Rendement Le rendement théorique pour cette synthèse s’élève à environs 75%. Lors de cette expérience, 6.08 g de produit sont obtenus. Le rapport de la synthèse étant de 1 :1, nous observons les calculs suivants : n alcool = n oléfine = malcool 10.04 = = 0.0876 mol MM alcool 114.19 Par conséquent la masse de produit théorique à obtenir s’élève à : € mthéorique = n oléfine ⋅ MM oléfine = 0.0876 ⋅ 96.17 = 8.42 g et le rendement obtenu est : € η= mobtenu 6.08 = = 72.21% mthéorique 8.42 Par conséquent, cette synthèse a plutôt bien fonctionné, puisque le rendement obtenu est de 72.21% pour 75% attendu. € -3- TP de Chimie Organique Fournier Coralie Assistante : Francesca Giacomina 07.12.2009 N°14 Oléfine 3.2 Analyse CPV Trois analyses CPV sont effectuées. Tout d’abord une analyse de l’échantillon seul. Nous remarquons distinctement deux groupes de pics. Un groupe se situant près de 1.3-1.4 et un autre groupe se situant à 1.6. Cela correspond à nos deux produits. Il n’y a pas deux pics bien distincts, ce sont des superpositions de pics, certainement parce que l’aiguille tremblait un peu lors de la mesure et qu’elle n’a donc pas été faite rapidement d’un seul coup. Nous devons alors additionner les pourcentages correspondant à chaque groupe de pics. Nous obtenons pour le premier groupe, qui correspond certainement au 3methylcyclohexène, un pourcentage de 28 %. Le deuxième produit, le 1-methylcyclohexène est présent à 69 %. Le 1-methylcyclohexène étant plus stable que le 3-methylcyclohexène, par le fait que l’alcène est plus substitué, se trouvera en majorité dans le mélange. Pour en être sur, nous aurions pou faire une analyse CPV d’un échantillon ne contenant que le 1-methylcyclohexène (ou le 3-methylcyclohexène) et comparer les valeurs des pics obtenus, malheureusement nous n’avions pas cette possibilité. Nous remarquons un troisième pic situé à 3.4, le pique est très petit, moins de 1%, cela correspond certainement au produit de départ, le 2-methylcyclohexanol. Afin de confirmer cela, une analyse de l’échantillon et de la référence (produit de départ) est effectuée et nous remarquons que le pic situé à 3.5 est plus grand, ce qui confirme qu’il y à plus de produit à ce niveau là, ce qui est logique puisque la référence (contenant le 2-methylcyclohexanol) est ajouté. De plus, une analyse effectuée uniquement avec la référence confirme que le produit de départ amène un pic situé à environs 3.5. L’analyse CPV aura permis de confirmer que deux produits sont présents dans l’échantillon. Un premier produit présent à 28 % et un second à 69 %. De plus, une très légère quantité de produit de départ est encore présent dans l’échantillon. 3.3 Analyse spectre RMN L’analyse à résonance magnétique nucléaire (RMN), nous permet d’observer ici deux régions distinctes entre les hydrogènes aliphatiques, dans la partie droite du spectre, et les hydrogènes des doubles liaisons, plus déblindés, donc plus sur la gauche de spectre. Dans la partie gauche du spectre, il y a trois pics. Un premier pic à 5.407 qui correspond à l’hydrogène de la double liaison. Puisqu’il est tout seul, il correspond à l’hydrogène insaturé de la molécule 1méthylcyclohex-1-ène. Les deux autres pics situés à 5.543 et 5.629 correspondent aux deux hydrogènes insaturé du 3-méthylcyclohex-1-ène. Tous les pics situés sur la droite du spectre correspondent certainement aux hydrogènes aliphatiques des deux isomères présents. D’autres pics importants sont présents sur le spectre, mais ils correspondent aux différents solvants utilisés. Sinon aucun autre pic n’est présent ce qui traduit une certaine pureté du produit. 3.4 Analyse spectre IR Le spectre obtenu est relativement proche du spectre théorique, bien que loin d’être identique, puisque nous obtenons un mélange de deux isomères et que le spectre théorique est uniquement celui du 3methylcyclohex-1-ène. Notre produit de départ contient un groupe OH, d’après les tables théoriques un pic correspondant à ce groupe devrait se situer entre 1410-1260, or sur le spectre IR, il n’y a pas de pic majeur dans cette région, ce qui indiquerait qu’il n’y aurait plus ou très peu de produit de départ. -4- TP de Chimie Organique Fournier Coralie Assistante : Francesca Giacomina 07.12.2009 N°14 Oléfine De plus, toujours d’après les tables théoriques, la vibration d’une double liaison C-H engendrerait un pic proche de 2920 et nous observons un pic à 2925, ce qui prouve qu’un produit avec une insaturation à bien été synthétisé. 4. Conclusion Cette synthèse aura permis d’obtenir, comme attendu, deux produits, le 1-methylcyclohex-1-ène et le 3-methylcyclohex-1-ène. Cette synthèse est efficace, puisque le rendement obtenu est de 72 %. Grâce à l’analyse CPV, nous pouvons conclure que le produit majoritaire est le 1-methylcyclohex-1-ène présent à environs 70 %. Le 3-methylcyclohex-1-ène, moins stable, est lui présent à environs 30 %. 5. Annexes • • • • • • Fiche de toxicité Spectre RMN Spectre RMN théorique SDBS Spectre IR Spectre IR théorique SDBS Trois analyses CPV 6. Sources bibliographiques 1 [ ] Vollhart,Schore, « Traité de chimie organique », (1999) -5-
