2008

CROSET Elliott
TP de chimie Organique
Synthèse 28 : Nitration du bromobenzène
I. Introduction :
Dans la réaction qui sera décrite ci-dessous, le bromobenzène de départ subira
une nitration pour obtenir en fin de synthèse du 1-bromo-4-nitrobenzène. La réaction
se déroulera de la manière suivante :
Br
Br
HNO3/H2SO4
NO2
Se type nitration électrophile est un bon moyen pour introduire des groupement
azoté dans un noyau benzénique.
1
II. Manipulations :
On mélange dans un ballon à 2 cols 15mL d’acide nitrique conc. avec 15mL d’acide
sulfurique conc. tout en contrôlant la température. On ajoute ensuite le
bromobenzène par petites portions (1-2mL) tout en vérifiant que la température ne
dépasse pas les 50-60°C et en agitant suffisamment. Un fois que l’addition est
terminé on met à chauffer à 100°C pendant 20min. un fois le temps écoulé on verse
le mélange sur 150g de glace puis une fois celle-ci fondu, nous filtrons le produit,
puis nous le recristallisons dans l’éthanol.
III. Résultats et discussions :
La première partie de la synthèse consiste à produire un groupe NO 2+ qui
servira a la nitration. Pour cela on mélange de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique.
Dans se cas l’acide nitrique agit comme un acide faible et il accepte un proton de
l’acide sulfurique :
H
O
OH
+
N+
H
+
OSO3H
OH
O
O
N+
N+
O + H2O + HSO4-
O–
O–
Pour cela, l’acide sulfurique est mélangé à l’acide nitrique en volume équivalent
(15mL) dans un ballon. Il faut aussi prendre le soin de contrôler la température avec
un bai d’eau car la réaction est assez exothermique.
On a alors formation d’un NO2+ très électrophile qui va réagir avec les
électrons π des doubles liaisons du cycle aromatique. De plus la réaction se fait ici
avec du bromobenzène donc la réaction va se faire en para ou en ortho par rapport
au brome. De plus comme la réaction se déroule à température modérée, on aura
presque exclusivement du produit para.
Le mécanisme est le suivant :
Br
Br
+ O
N+
+
+ H
O
NO2
On retrouve à la fin de la réaction de l’acide sulfurique.
Cette partie est fait en ajoutant le bromobenzène petit à petit pour éviter un
échauffement excessif qui pourrait favoriser les produits méta et ortho. Puis le ballon
2
est chauffé à reflux pendant 1h½. Enfin le produit est isolé par filtration et recristallisé
avec de l’éthanol.
Masse obtenus : 3,6g soit un rendement de 23% (théorique : 55%)
Point de fusion : 126°C (théorique : 125°C)
Spectre IR : L’ajout d’un groupe NO2 au bromobenzène devrait se confirmer à l’IR
avec deux piques : le premier autour de 1570-1540 cm-1 et le second autour de
1390-1340 cm-1. On les retrouve bien sur le spectre : il y en à un à 1526 cm-1 et un
autre à 1357 cm-1. On peut donc bien confirmer l’ajout d’un groupe NO2 au cycle
aromatique.
NO
2
(1) H
H (1)
(2) H
H (2)
Br
Spectre RMN : Se spectre confirme la pureté du produit obtenus. Ses
caractéristiques sont résumées dans le tableau qui suit :
Hydrogène
H (1)
H (2)
δ(expérimental)
8.12 ppm
7.72 ppm
δ(calculé)
8.14 ppm
7.71 ppm
Intégrale
1.00
1.00
Nbre de H Figure observée
2H
doublet
2H
doublet
Couplage
J = 8.7 Hz
3
J = 8.7 Hz
3
On observe un nombre assez important d’impuretés entre 1 et 4 ppm, il s’agit
sûrement d’acétate d’éthyle, d’éthanol et d’acétone.
IV. Conclusion :
On constate après analyse des spectres et des données physico-chimiques que le
produit synthétiser correspond bien au 1-bromo-4-nitrobenzène. De plus on obtient
une pureté satisfaisant malgré les quelques restes de solvants. Néanmoins le
rendement est la moitié de celui attendu, les pertes proviennent alors sûrement de la
purification par recristallisation qui est toujours une méthode assez délicate.
V. Bibliographie :
(1) - Vollhart-Schore, « Traité de chimie organique » 4ème édition française, (2004)
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VI. Annexes :
•
•
•
•
Spectre IR, RMN et CPV du produit synthétisé
Spectre IR bromobenzène et du bromonitrobenzène (ortho, méta et
para) de référence
Spectre RMN bromobenzène et du bromonitrobenzène (ortho, méta et
para) de référence
Fiche de toxicité
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