Introduction à la synthèse organique T.P. de chimie organique 1

Introduion à la synthèse organique T.P. de imie organique
1. Avant le TP
A l’aide du mode opératoire de synthèse détaillé ci-dessous, remplir un tableau d’engagement pour la réaion de
Cannizzro et identier le réaif limitant. Notons que toutes les cases ne sont pas nécessairement remplies.
Réaifs État m V M d n Éq
physique /g /mL /g·mol−1/mmol
Benzaldéhyde liquide 3 106,0 1,05 29,7 1
Potasse solide 4 56,1 71,3 2,4
En eet :
nbenzaldéhyde =m
M=ρ V M=d ρeauV M
A.N.
nbenzaldéhyde =1,05 ×1·103×3·10−3
106,0= 29,7mmol
nKOH =m
M
A.N.
nKOH =4
56,1= 71,3mmol
soit 71,3/29,72,4 équivalents de potasse pour 1 équivalent de benzaldéhyde. Or deux molécules de benzaldéhyde ré-
agissent avec une molécule de potasse : la potasse e donc en excès. Le benzaldéhyde e le réaif limitant.
2. Reproduire ci-dessous la plaque CCM, calculer les rapports frontaux et interpréter.
Le milieu réaionnel contient encore du benzaldéhyde (Rf = 0,6) qui n’a pas ni de réagir et de l’alcool benzylique (Rf =
0,3) produit.
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3. Reproduire ci-dessous la plaque CCM, calculer les rapports frontaux et interpréter.
Le milieu réaionnel ne contient que de l’alcool benzylique (et de l’acide benzoïque non mis en évidence ici) et plus une
trace de benzaldéhyde qui a complètement réagi.
Remarque : le benzaldéhyde peut aussi montrer une tache plus base correspondant à de l’acide benzoïque qui e le produit
d’oxydation par l’air du benzaldéhyde.
4. Au regard de ce que contient le brut réaionnel, pouvez vous le qualier de phase aqueuse ou organique ?
Le brut réaionnel contient majoritairement de l’eau. Il e donc naturellement qualié de phase aqueuse.
5. Pourquoi l’alcool benzylique peut-il être extrait avec de l’éther diéthylique. Parallèlement, pourquoi l’ion benzoate
ree-t-il en solution aqueuse ?
L’alcool benzylique e une molécule neutre globalement peu polaire. Elle e donc bien soluble dans un solvant peu polaire
comme l’e le diéthyléther. A contrario, l’ion benzoate e argé : il e donc particulièrement polaire et donc soluble
dans un solvant très polaire comme l’eau.
6. À quel gaz pouvez-vous attribuer la surpression observée lors de l’extraion ?
La surpression peut être aribuée à de l’éther gazeux. En eet ce dernier se vaporise partiellement pour plusieurs raisons :
• les mains posées sur l’ampoule augmente la température intérieure ;
• l’agitation de la solution augmente l’agitation thermique et donc la température à l’intérieur de l’ampoule.
7. Pourquoi e-il nécessaire de laver la phase organique avec de l’eau ?
Pour débarasser la phase organique des traces d’ion benzoate qui pourraient encore y être emprisonnées.
8. Calculer la masse d’alcool benzylique théoriquement produit par la réaion. En déduire le rendement de la réaion
en alcool benzylique.
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3 mL de benzaldéhyde ont été introduit. Cela correspond à une quantité de matière nbenzaldéhyde :
nbenzaldéhyde =mbenzaldéhyde
Mbenzaldéhyde
=Vbenzaldéhydedbenzaldéhydeρeau
Mbenzaldéhyde
A.N.
nbenzaldéhyde =3 10−3×1,05 ×1
7×12 + 6 ×1+1×16 = 2,97 10−2mol
En considérant la réaion totale on peut déterminer la masse d’alcool benzylique théoriquement formé mthéo
alcool :
mthéo
alcool =nthéo alcool Malcool =nbenzaldéhyde Malcool
2
A.N.
mthéo
alcool =2,97 10−2×(7 ×12 + 8 ×1+1×16)
2= 1,6g
Attention : il ne faut pas oublier qu’à partir d’un benzaldéhyde on forme 1/2 alcool benzylique.
Pour calculer le rendement en alcool benzylique, il sut de diviser la masse trouvée par la masse théorique.
9. elle réaion se produit lors de l’acidication du milieu ? En donner l’équation-bilan. Pourquoi l’espèce formée
précipite-t-elle alors que l’espèce initiale e able en solution ?
La réaion e la réaion acido-basique entre l’acide lorhydrique concentré et l’ion benzoate :
PhCOO−+HCl =PhCOOH +Cl−
On forme alors l’acide benzoïque qui n’e plus une espèce argée. Il e donc moins polaire que l’ion benzoate et e
moins abilisé par un solvant polaire comme l’eau. Il précipite alors sous forme d’un solide blanc.
10. elle e la valeur du pH relevé ? E-ce logique ?
On mesure un pH d’environ 1. En eet, on a acidié la solution sous la valeur du pKa pour voir apparaitre majoritairement
l’acide benzoïque.
11. Calculer la masse de composé théoriquement produit par la réaion. En déduire le rendement de la réaion en
acide benzoïque.
La masse théorique d’acide benzoïque mthéo
acide e :
mthéo
acide =nthéo acide Macide =nbenzaldéhyde Macide
2
A.N.
mthéo
acide =2,97 10−2×(7 ×12 + 6 ×1+2×16)
2= 1,81 g
Pour calculer le rendement en acide benzoïque, il sut de diviser la masse trouvée par la masse théorique.
12. el produit étalon avez vous utilisé ?
L’étalon utilisé e l’acetanilide car sa température de fusion (114,5 ℃) e proe de celle de l’acide benzoïque (122 ℃).
13. el température de fusion avez vous trouvée ? Conclure quant à la pureté du produit.
La température de fusion mesurée e de 121 ℃. Comme la mesure de la température à l’aide d’un banc Koer e précise
à 2 ° près, on peut considérer que le produit teé e pur.
14. En annexe sont fournis les speres IR et RMN 1Hdes réaifs et des produits. Attribuer à aque molécule son
spere en juiant.
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Speres infrarouges : seul le spere A ne présente pas de bande large au de la de 3000 cm−1caraériique d’un H
engagé dans une liaison H. De plus il présente une bande ne et intense vers 1700 cm−1correspondant à une liaison
C=O. Ce spere e donc celui du benzaldéhyde.
Le spere C ne possède pas cee bande vers 1700 cm−1: il s’agit donc de l’alcool benzylique.
Enn la spere B possède à la fois la bande caraériique de la liaison C=O et une bande large caraériique d’un
proton engagé dans une liaison H : si s’agit de l’acide benzoïque.
Speres de R.M.N. : le spere A présente un signal élargi vers 4,7ppm qui e caraériique de protons portés par un
carbone tétravalent. On peut eimer que ce signal e caraériique du CH2de l’alcool benzylique ; il e couplé avec le
proton du groupement hydroxyle. Le signal e mal résolu, ce qui lui donne l’aspe d’un singulet. Le spere A e donc
celui de l’alcool benzylique.
Le spere B présente un pic vers 10 ppm caraériique d’un proton d’aldéhyde : c’e le spere du benzaldéhyde.
Par élimination, le spere C e celui de l’acide benzoïque.
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