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

DS n◦ 5 : Correction
Term. S
1
Avril 2013
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 C6 H5 O – .
La réaction peut s’écrire : C6 H5 OH + HO – −−→ C6 H5 O – + H2 O.
(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 C6 H5 O – 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 : C6 H5 OCH2 CHCH2 ou C9 H10 O : M1 = 134 g · mol−1 .
– Le phénol s’écrit : C6 H5 OH ou C6 H6 O : M2 = 94 g · mol−1 .
– Le chlorured’allyle s’écrit : CH2 CHCH2 Cl ou C3 H5 Cl : M3 = 76, 5 g · mol−1 .
– L’hydroxyde de sodium NaOH : M4 = 40 g · mol−1 .
– L’alcool allylique s’écrit : CH2 CHCH2 OH ou C3 H6 O : M5 = 58 g · mol−1 .
Les économies d’atomes sont donc :
134
M1
=
= 0, 64 = 64%.
– Réaction 1 : EA1 =
M2 + M3 + M4
94 + 76, 5 + 40
M1
134
– Réaction 2 : EA2 =
=
= 0, 88 = 88%.
M2 + M5
94 + 58
(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.
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Synthèse d’un médicament : la benzocaïne
1. (a) Les groupes fonctionnels de HA et E sont :
acide carboxylique
ester
amine
amine
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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 – .
pKa=4,9
0
HA prédomine
14
A – prédomine
pH
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.
phase 1
phase 2
(c)
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 −C6 H4 −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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