DS n 5 : Correction 1 Comparaison de deux synthèses 2 Synthèse

Term. S DS n◦5 : Correction Avril 2013
1 Comparaison de deux synthèses
1. Le chauffage à reflux permet de chauffer pour accélérer la réaction, sans perte de réactif ou
produit, dont les vapeurs refluent vers le mélange réactionnel en se condensant au niveau du
réfrigérant.
2. Le phénol en solution basique donne un ion.
(a) L’ion obtenu à partir du phénol par réaction avec les ions hydroxyde est l’ion C6H5O–.
La réaction peut s’écrire : C6H5OH +HO –−−→ C6H5O–+H2O.
(b) Cet ion réagit avec le chlorure d’allyle. Il faut relier par une flèche courbe un doublet non
liant de l’atome d’oxygène de C6H5O–allant vers l’atome de carbone auquel est lié l’atome
de chlore du chlorure d’allyle.
(c) Cette synthèse est une réaction de substitution.
3. (a) On détermine d’abord les masses molaires des espèces chimiques mises en jeu :
– Le prop-2-ényloxybenzène s’écrit : C6H5OCH2CHCH2ou C9H10O : M1= 134 g ·mol−1.
– Le phénol s’écrit : C6H5OH ou C6H6O : M2= 94 g ·mol−1.
– Le chlorured’allyle s’écrit : CH2CHCH2Cl ou C3H5Cl : M3= 76,5 g ·mol−1.
– L’hydroxyde de sodium NaOH : M4= 40 g ·mol−1.
– L’alcool allylique s’écrit : CH2CHCH2OH ou C3H6O : M5= 58 g ·mol−1.
Les économies d’atomes sont donc :
– Réaction 1 : EA1=M1
M2+M3+M4
=134
94 + 76,5 + 40 = 0,64 = 64%.
– Réaction 2 : EA2=M1
M2+M5
=134
94 + 58 = 0,88 = 88%.
(b) L’économie d’atomes réalisée est plus importante pour la deuxième réaction qui est donc
plus intéressante du point de vue de la chimie verte. Il y a moins de perte de matière inutile
et de rejet de déchet.
4. Les deux procédés font intervenir des espèces chimiques à manipuler avec grande précaution
du fait des dangers qu’elles représentent (travail sous hotte au minimum). Cependant, la 1ère
réaction requière encore plus de précaution que la seconde (par exemple, tenir éloigner de toute
source de chaleur ou de flamme, manipuler avec gants, lunettes, hotte).
5. Le deuxième procédé présenté s’inscrit dans le cadre d’une chimie verte pour plusieurs raisons :
– il présente une forte économie d’atomes.
– l’utilisation de catalyseur permet de travailler dans des conditions assez douces, et le mélange
catalytique est recyclé.
– les dangers liés aux manipulations sont diminués.
2 Synthèse d’un médicament : la benzocaïne
1. (a) Les groupes fonctionnels de HA et Esont :
amine
acide carboxylique
amine
ester
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(b) Mouvement des doublets d’électrons permettant d’expliquer la formation de la liaison C−O.
(c) La réaction est sélective car l’éthanol réagit sélectivement sur la fonction acide carboxylique ;
la fonction amine reste intacte.
2. (a) Les ions oxonium apportés par l’acide sulfurique jouent un rôle de catalyseur.
(b) Le chauffage à reflux permet de chauffer pour accélérer la réaction, sans perte de réactif ou
produit, dont les vapeurs refluent vers le mélange réactionnel en se condensant au niveau
du réfrigérant.
3. (a) Diagramme de prédominance du couple HA/A–.
pH
0 14
pKa=4,9
HA prédomine A–prédomine
L’ion 4-aminobenzoate A –prédomine dans le bécher après ajout de la solution de carbonate
de sodium car le pH vaut environ 9 (>pKa).
(b) L’ion 4-aminobenzoate A –sera dans la phase aqueuse dans l’ampoule à décanter car les
ions sont toujours très solubles dans l’eau qui est un solvant polaire.
(c)
phase 1
phase 2
La phase 1 est la phase organique qui contient :
– éther (le solvant) : moins dense que l’eau donc occupe la phase supérieure.
– la benzocaïne.
– éventuelles traces d’eau qui seront éliminées avec le sulfate de magnésium anhydre par la
suite.
La phase 2 est la phase aqueuse qui contient :
– l’eau (le solvant).
– l’ion 4-aminobenzoate (associés aux ions sodium)
Remarque : L’éthanol, s’il en reste, doit se trouver dans les deux phases puisqu’il est très
solubles dans l’eau et dans l’éther.
4. Analyse du spectre de RMN de la benzocaïne, de formule NH2−C6H4−COO−CH2−CH3:
– Les 2 protons de la fonction amine n’ont pas de voisin et donnent un signal singulet vers 3,7
ppm (2 H).
– Les 4 protons du cycle aromatique forment deux groupes de 2 protons équivalents avec un
voisin et donnent donc 2 doublets sur le spectre RMN (2H à 7,8 et 6,6 ppm - les 2 protons à
7,8 ppm sont probablement les plus proches de N sans en être certain . . .).
– Les 2 protons de −CH2−ont 3 voisins et donnent un signal quadruplet vers 4,3 ppm (2H).
– Les 3 protons de CH3−ont deux voisins et donnent un signal triplet vers 1,4 ppm (3H).
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