BTS CHIMISTE EPREUVE FONDAMENTALE DE CHIMIE

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BTS CHIMISTE
Session 2005
Code sujet : CHEXP-P02
EPREUVE FONDAMENTALE DE CHIMIE
- Pratique expérimentale -
Durée : 6 heures Coef. : 7
SUJET N°2
PRÉPARATION DU 2-BUTYL-3-OXOBUTANOATE D'ÉTHYLE
Le 2-butyl-3oxobutanoate d’éthyle a pour formule :
Une synthèse classique des méthylcétones consiste à coupler un équivalent d'anion énolate
CH
3
COCH
2−
avec un halogénure d'alkyle RX. Les 3-oxobutanoates figurent parmi les équivalents de
ces anions. Ces composés β-dicarbonylés sont beaucoup plus acides que les esters ou les cétones.
Après l'alkylation, on procède habituellement à l'élimination du groupe activant en procédant à une
saponification suivie d'une décarboxylation. Ces étapes ne seront pas réalisées ici.
Dans la première partie, on synthétise le 1-iodobutane à partir du 1-bromobutane et de l’iodure de
sodium.
Dans la deuxième partie, on effectue l'alkylation du 3-oxobutanoate d'éthyle par le 1-iodobutane en
présence de soude et d'un catalyseur de transfert de phase.
3-oxobutanoate d’éthyle : 1-iodobutane :
Les deux parties peuvent être traitées de façon indépendante.
1. MODE OPÉRATOIRE
1.1. Préparation du 1-iodobutane
• Dans un ballon tricol sec de 250 mL équipé d'un réfrigérant surmonté d'une garde à chlorure
de calcium, d'une ampoule de coulée et d'un agitateur, placer 21,5 g d’iodure de sodium
anhydre.
• Ajouter 120 mL de propanone (acétone) anhydre. Agiter le mélange jusqu'à complète
dissolution de l'iodure de sodium.
• Ajouter par l'ampoule de coulée 12,5 g de 1-bromobutane et porter au reflux pendant 75
minutes.
• Laisser refroidir le ballon à température ambiante.
O
O
O
I
NOM du candidat : .....................................
Prénom : .....................................................
N° d'inscription : .........................................
O
O
O

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• Filtrer le mélange réactionnel et placer le filtrat dans un ballon monocol de 200 mL.
• Évaporer le solvant par distillation.
• Placer le résidu de distillation dans une ampoule à décanter.
• Laver le mélange avec 50 mL d'eau. Garder de côté la phase organique.
• Extraire la phase aqueuse avec 20 mL de dichlorométhane.
• Rassembler les phases organiques et les laver avec 25 mL d'eau additionnée d'un cristal de
thiosulfate de sodium.
• Laver ensuite la phase organique avec 50 mL d'eau.
• Sécher la phase organique sur sulfate de magnésium puis filtrer.
• Éliminer le solvant à l’évaporateur rotatif. (Ou par distillation simple).
• Stocker le produit dans un récipient étiqueté.
• Peser la masse de 1-iodobutane formée.
• Mesurer l'indice de réfraction du 1-iodobutane.
• Donner le flacon au professeur examinateur pour l'analyse en chromatographie en phase
vapeur.
1.2. Préparation du 2-butyl-3-oxobutanoate d'éthyle
• Peser 3,0 g de pastilles de soude dans un bécher de 100 mL et les dissoudre dans environ 10 mL
d'eau.
• Laisser refroidir la solution, puis la transvaser quantitativement dans une fiole de 25 mL et ajuster
son volume au trait de jauge.
• Boucher la fiole et homogénéiser la solution.
• Prélever à la pipette jaugée 10 mL de cette solution et les placer dans un erlenmeyer de 25 mL.
Refroidir l'erlenmeyer dans un bain d'eau froide et ajouter 5,6 g d'hydrogénosulfate de
tétrabutylammonium ; réchauffer légèrement pour dissoudre, si besoin est.
• Dans un ballon de 100 mL, équipé d'un barreau magnétique et d'une ampoule de coulée isobare,
placer 1,95 g de 3-oxobutanoate d'éthyle, 4,14 g d’iodobutane commercial et 10 mL de
dichlorométhane.
• Placer le contenu de l'erlenmeyer dans l'ampoule de coulée et l'ajouter goutte à goutte, en 5
minutes, sous vive agitation.
• Lorsque la phase aqueuse est devenue neutre (pH 7-8), arrêter l'agitation.
• Décanter, collecter la phase organique et éliminer le solvant à l'évaporateur rotatif. (ou, avec
précaution, à l'aide d'un montage de distillation simple).
• Ajouter 20 mL d'éther au résidu et filtrer l'iodure de tétra-n-butylammonium qui a précipité.
• Rincer le solide avec deux fois 3 mL d'éther.
• Sécher la solution sur sulfate de sodium.
• Eliminer le solvant à l'évaporateur rotatif (ou avec précaution, à l'aide d'un montage de
distillation simple).
• Placer le résidu dans un récipient prévu à cet effet.
• Peser la quantité obtenue de 2-butyl-3-oxobutanoate d'éthyle.
• Donner le produit à l'examinateur qui effectuera une analyse CPG.
1.3. Contrôle de pureté du 2-butyl-3-oxobutanoate d'éthyle par C.C.M.
Réaliser la chromatographie sur couche mince des solutions à 1% dans la propanone :
¾ du 3-oxobutanoate d'éthyle commercial
¾ du 2-butyl-3-oxobutanoate d’éthyle commercial
¾ du 2-butyl-3-oxobutanoate d’éthyle préparé
L'éluant est un mélange pentane/éther (75/25 en volume)
La révélation sera effectuée sous radiation UV à 254 nm.

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2. DONNÉES
Caractéristiques des différents produits
Nom M (g.mol
-1
)
D
n
4
20
d Température
d'ébullition (°C)
1-bromobutane 137,0 1,439 1,27 100-104
1-iodobutane 184,0 1,498 1,62 130-131
Iodure de sodium 185,9
Propanone (acétone) 58,1 1,358 0,79 56
Ethoxyéthane (éther diéthylique) 74,1 1,351 0,71 35
Dichlorométhane 84,9 1,424 1,32 39-40
Pentane 72,2 1,357 0,62 36
Hydrogénosulfate de tétrabutylammonium 339,5
Hydroxyde de sodium 40,0
3-oxobutanoate d'éthyle 130,1 1,418 1,03 181
2-butyl-3-oxobutanoate d'éthyle 186,3 1,430 0,95 219-224
E° (S
4
O
62-
/S
2
O
32-
) = 0,09 V ; E° (I
2
/I
-
) =0,62 V (à 298 K)
Abondance isotopique naturelle du brome :
79
Br : 50,7 %
81
Br : 49,3 %
Risques associés aux différents produits
1-bromobutane :
Produit inflammable, irritant pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
Conserver à l’écart de toute flamme et de toutes sources d’étincelles.
En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un
spécialiste.
Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux.
1-iodobutane :
Produit inflammable, nocif par inhalation, irritant pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
Conserver à l’écart de toute flamme et de toutes sources d’étincelles.
En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un
spécialiste.
Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux.
Iodure de sodium :
Eviter le contact avec la peau et les yeux.
Propanone :
Produit facilement inflammable, irritant pour les yeux.
Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. Conserver à l’écart de toute flamme et de toutes
sources d’étincelles.

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Ethoxyéthane :
Produit extrêmement inflammable. Peut former des peroxydes explosifs. Nocif en cas d’ingestion.
Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. Conserver à l’écart de toute flamme et de toutes
sources d’étincelles.
Ne pas jeter les résidus à l’égout. Eviter l’accumulation de charges électrostatiques.
Dichlorométhane :
Produit nocif. Possibilité d’effets irréversibles.
Ne pas respirer les vapeurs. Eviter le contact avec la peau et les yeux. Porter un vêtement de protection
et des gants appropriés.
Pentane :
Produit extrêmement inflammable. Produit nocif. Toxique pour les organismes aquatiques. Peut
entraîner des effets néfastes à long terme pour l’environnement aquatique.
Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. Conserver à l’écart de toute flamme et de toutes
sources d’étincelles.
Ne pas jeter les résidus à l’égout. Eviter l’accumulation de charges électrostatiques.
Eviter le rejet dans l’environnement.
En cas d’ingestion, ne pas faire vomir.
Hydrogénosulfate de tétrabutylammonium :
Produit nocif en cas d’ingestion. Irritant pour la peau, les yeux et les voies respiratoires.
En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un
spécialiste.
Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux.
Hydroxyde de sodium :
Provoque de graves brûlures.
En cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment avec de l’eau et consulter un
spécialiste.
Porter des gants appropriés et un appareil de protection des yeux.
En cas d’accident ou de malaise, consulter immédiatement un médecin (si possible lui montrer
l’étiquette).
3-oxobutanoate d’éthyle :
Eviter le contact avec la peau et les yeux.
2-butyl-3-oxobutanoate d’éthyle :
Eviter le contact avec la peau et les yeux.

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3. QUESTIONS
3.1. Préparation du 1-iodobutane
Q1. Écrire l'équation de la réaction.
Q2. Expliquer pourquoi les réactifs utilisés pour la synthèse sont anhydres.
Q3. Indiquer la nature du solide obtenu lors de la filtration.
Q4. Préciser l'intérêt du lavage avec le thiosulfate de sodium. Écrire l'équation de la réaction mise en
jeu.
Q5. Commenter les résultats de l'analyse C.P.G. à l’aide des documents fournis.
Q6. Calculer le rendement de la réaction en produit brut, puis le rendement corrigé après analyse
chromatographique.
Remplir la feuille de résultats
2. Préparation du 2-butyl-3-oxobutanoate d'éthyle
Q7. Indiquer le rôle de l'hydroxyde de sodium.
Q8. Identifier les réactions secondaires susceptibles de se produire et indiquer leurs équations.
Q9. Préciser le rôle de l'hydrogénosulfate de tétrabutylammonium
Q10. Commenter l'analyse C.C.M.
Q11. Commenter l'analyse C.P.G. à l’aide des documents fournis
Q12. Calculer le rendement de la réaction en produit brut, puis le rendement corrigé d’après l’analyse
CPG.
Remplir la feuille de résultats
3. Spectroscopie
3.1. Spectroscopie de masse
On dispose du spectre de masse du 1-bromobutane (
annexe 1 p. 9/15).
Q13. Identifier en justifiant le massif parent et le pic de base.
3.2. Infrarouge
Interpréter le spectre IR du 3-oxobutanoate d'éthyle (
annexe 2 p. 10/15), sachant qu’il est en équilibre
avec sa forme énol (selon l’équation ci-dessous)
Q14. Compléter le tableau n°1 de la feuille de résultats, p. 8/15.
O
OO
O
OH O