PREPARATION DE LA MENTHONE : 16-12

Sujet 16 1/5
BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 2012
SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE
Spécialité : Chimie de Laboratoire et de Procédés industriels
Epreuve Techniques de laboratoire
Durée : 4 heures Coefficient : 7
SUJET N° 16
PREPARATION DE LA MENTHONE
Le menthol (2-isopropyl-5-méthylcyclohexan-1-ol) tire son nom de l’essence de menthe. C’est
un composé qui est utilisé fréquemment dans les industries agroalimentaire, pharmaceutique et
cosmétique.
La menthone (2-isopropyl-5-méthylcyclohexan-1-one) qui entre dans la composition de certains
parfums et arômes naturels est obtenu par oxydation en milieu acide du menthol.
OH O
CrO
3
H
+
I DONNEES
Les températures d'ébullition sont données sous une pression normale de 1,0135×10
5
Pa, sauf indication contraire.
Menthol : M = 156,3 g.mol
-1
T
f
= 43 °C T
eb
= 212 °C
Pureté (en masse) : 99%
Soluble dans l’eau et dans l’acétone.
Irritant pour les voies respiratoires ; à utiliser sous la hotte.
Menthone : M = 154,3 g.mol
-1
T
f
= -6 °C d = 0,89
Peu soluble dans l’eau, très soluble dans l’éther.
Température d'ébullition de la menthone sous diverses pressions (mm Hg)
P (mm Hg) 760 200 150 100 80 60 50 40 30 25 20 15 10
t
eb
(°C) 209 160 150 140 132 127 122 116 111 104 99 94 80
Ether diéthylique (éthoxyéthane) : d = 0,71 T
éb
= 34 °C
Point éclair – 40 °C, très inflammable à utiliser loin de toute
source de chaleur.
Nocif, irritant pour les yeux et les voies respiratoires.
Acide sulfurique concentré : M = 98 g.mol
-1
d = 1,83 pureté (en masse) : 95 %
Très corrosif, à utiliser avec des gants.
Trioxyde de chrome : M = 100 g.mol
-1
Comburant, cancérigène. À utiliser sous la hotte ventilée, avec
des gants ; jeter les eaux de lavage dans un récupérateur
approprié.
Acétone (propanone) : M = 58 g.mol
-1
T
éb
= 56 °C
Soluble dans l’eau très inflammable. À utiliser loin de toute
source de chaleur.

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II.MODE OPERATOIRE
1. Oxydation du menthol.
• Dans un ballon tricol de 100 mL muni d'un réfrigérant à reflux, d'une ampoule de coulée,
d’un thermomètre et d’une agitation magnétique, introduire 5,0 g de menthol et 60 mL
d'acétone.
• Dans un erlenmeyer de 50 mL, placer la solution oxydante (fournie) obtenue en dissolvant
3,2 g de trioxyde de chrome dans 9 mL d’eau et 3 mL d’acide sulfurique concentré.
• À température ambiante, sous agitation, introduire goutte à goutte la solution oxydante. La
durée de l’addition est voisine de 15 min.
• Une fois l'addition terminée, maintenir l’agitation 15 min.
2. Isolement de la menthone.
• Transférer sous agitation le mélange réactionnel dans un bécher de 500 mL contenant
300 mL d’eau.
• Introduire le mélange dans une ampoule à décanter de 500 mL et procéder à deux
extractions successives avec chaque fois 40 mL d’éthoxyéthane (attention : dégazer
souvent). Rassembler les deux phases organiques dans un erlenmeyer de 150 mL.
• Laver la phase organique avec 60 mL d’eau. Vérifier la qualité du lavage au papier pH.
• Sécher la phase organique dans un erlenmeyer à vis de 150 mL, sur sulfate de magnésium
anhydre, pendant 15 min.
• Tarer un ballon de 250 mL ; y transférer la phase organique et procéder à une distillation
simple au bain–marie. Mesurer la masse m
1
de menthone brute obtenue.
3. Obtention de la menthone pure.
• Rectifier la menthone sous pression réduite dans un ballon de 50 mL. Utiliser le tableau
figurant dans les données (page 1/5) pour déterminer approximativement la température
d’ébullition de la menthone sous la pression appliquée dans le montage.
• Noter cette pression appliquée et la température de passage de la menthone lue sur le
thermomètre. Faire vérifier par l’examinateur.
• Mesurer la masse m
2
de menthone purifiée obtenue.
4. Contrôles du produit.
• Mesurer l’indice de réfraction :
t
D
n à la température t.
• Effectuer la correction de température pour donner l’indice à 20 °C grâce à la relation :
n
20
= n
t
+ 0,00045 (t - 20), t en °C.
• Réaliser le test à la DNPH sur la menthone et le menthol ; verser dans un tube à essai 1 mL
d’une solution de DNPH puis quelques gouttes d'une solution alcoolique obtenue par
dissolution du composé à tester dans l'éthanol. Observer et montrer le résultat à
l’examinateur.

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III. COMPTE RENDU
Compléter la feuille de résultats donnée en page 5/5.
1. Écrire l’équation de la réaction d’oxydation du menthol, ainsi que les demi équations
électroniques correspondantes ; on utilisera le couple Cr
2
O
72−
/Cr
3+
.
2. Calcul du rendement de la préparation.
2.1. Déterminer les quantités de matière de tous les réactifs introduits. En déduire le réactif en
défaut et la masse théorique m
théo
de menthone attendue.
2.2. Exprimer et calculer le rendement de la préparation en produit brut R
1
et en produit purifié
R
2
.
3. Questions sur le mode opératoire.
3.1. Justifier l’utilisation de l’acétone.
3.2. Justifier l’utilisation de l’eau glacée lors de l’addition de l’acide sulfurique concentré.
3.3. Expliquer la couleur du mélange réactionnel lors de l’addition de la solution oxydante. En
fin de réaction, on voit dans le ballon un précipité vert, identifier ce produit. Préciser alors
l’intérêt de verser le mélange réactionnel dans 300 mL d’eau.
3.4. Donner la composition de la phase organique et de la phase aqueuse lors des deux
extractions. Justifier succinctement la nécessité de deux extractions plutôt qu’une seule avec
l’éthoxyéthane.
3.5. Justifier l’utilité du lavage à l’eau dans l’ampoule à décanter.
3.6. Indiquer le rôle du sulfate de magnésium anhydre.
3.7. Justifier le rôle de la distillation simple.
3.8. Indiquer les précautions à prendre pour réaliser correctement une rectification sous
pression réduite.
4. Contrôle
Interpréter le test à la DNPH (équation non demandée).
5. Spectroscopie infrarouge
Identifier le spectre IR du menthol et celui de la menthone (cf. spectres page 4/5, annexe à
rendre avec la copie) en donnant dans chaque cas les bandes caractéristiques des
vibrations de valence des groupements fonctionnels. La menthone est-elle pure ? Justifier.

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ANNEXE A RENDRE AVEC LA COPIE
NOM : Prénom :
SPECTRES IR DU MENTHOL ET DE LA MENTHONE, A IDENTIFIER.
Produit :
Bandes caractéristiques :
Produit :
Bandes caractéristiques :
Nombre d'onde, cm
-
1
Nombre d'onde, cm
-
1

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NOM : Prénom :
FEUILLE DE RESULTATS
Produit : menthone
Tare du ballon
Masse totale ballon + produit brut
Masse de produit brut obtenu
m
1
=
Masse totale ballon + produit purifié
Masse de produit purifié obtenu
m
2
=
Aspect du produit purifié
Rendement en produit brut R
1
=
Rendement en produit purifié R
2
=
Indice de réfraction lu sur le réfractomètre à la
température t = °C.
Indice de réfraction à 20 °C :
n
Dt
=
n
D20
=
Température de distillation de la menthone :
Pression réduite appliquée :
T
éb
=
p = en mm de Hg ou
en mbar