Correction TP N°5

PCBrizeux
TPN°5-Correction
Altmayer-Henzien2015-2016
CORRECTIONTPN°5
Quantitésintroduites:
𝑚!"#$$" 𝑛!"#$$" 𝑀!"#$$" 0,25×74,12
𝑉!"#$$" =
=
=
= 22,9 𝑚𝐿 ≈ 22 𝑚𝐿 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡𝑠
𝜌!"#$$"
𝑑!"#$$" 𝜌!"#
0,810×1
𝑚!"#$% 𝑛!"#$% 𝑀!"!"# 0,25×60,05
𝑉!"#$% =
=
=
= 14,3 𝑚𝐿 ≈ 15 𝑚𝐿 𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡𝑠
𝜌!"#$%
𝑑!"#$% 𝜌!"#
1,049×1
IV.Questions
1.
MontageDean-Stark:
Montagededistillationfractionnée:
2. Lors de la réaction d’estérification, on chauffe le milieu réactionnel pour accélérer la réaction. (La
réaction étant athermique, cela n'influe pas sur la constante d'équilibre, et donc pas sur le rendement)
L'APTS est un catalyseur acide. Il est solide, donc n'apporte pas d'eau supplémentaire contrairement à
H2SO4,etestsolubleenmilieuorganique.
3. Le toluène (ou le cyclohexane pour le Groupe 2)permet de former un hétéroazéotrope avec l'eau, et
d'éliminerl'eauforméeaufuretàmesuredelaréaction.
Diagrammebinaireeau-toluène
Diagrammebinaireeau-cyclohexane
(Groupe1)
(Groupe2)
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Lemilieuréactionnelestportéà84°C,température
à laquelle on observe l'ébullition. La vapeur est
composée d'un mélange toluène/eau à la
!
composition de l'hétéroazéotrope :𝑥!"#
= 0,4. La
vapeur monte dans la tubulure, puis est liquéfiée
par le réfrigérant. Le liquide tombe dans le tube
décanteur du Dean-Stark. L'eau étant plus dense
que le toluène, elle reste piégée au fond du tube
décanteur.Letrop-pleindetoluèneretombedansla
tubulurepuisdanslemilieuréactionnel.
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Le milieu réactionnel est porté à 69,5 °C,
température à laquelle on observe l'ébullition. La
vapeur
est
composée
cyclohexane/eau
à
l'hétéroazéotrope
!
:𝑥!"#
la
d'un
mélange
composition
de
= 0,3. La vapeur monte
danslatubulure,puisestliquéfiéeparleréfrigérant.
Le liquide tombe dans le tube décanteur du DeanStark. L'eau étant plus dense que le cyclohexane,
elle reste piégée au fond du tube décanteur. Le
trop-pleindecyclohexaneretombedanslatubulure
puisdanslemilieuréactionnel.
Remarque:Ilestpossibled'utiliserunmontageDean-Starkavectoutsolvantformantunhétéroazéotrope
avec l'eau, et dont la densité est plus faible que celle de l'eau (sinon c'est l'eau qui retomberait dans le
milieuréactionnel...).Letoluèneetlecyclohexaneconviennent,maispasledichlorométhaneparexemple.
Onsaitquelaréactionestterminéequandonn'observeplusd'eauquis'ajoutedansletubedécanteurdu
Dean-Stark.Ici,levolumed'eaumaximalvalait:
𝑚!"#,!"# 𝑛!"#,!"# 𝑀!"# 0,24×18
𝑉!"#,!"# =
=
=
= 4,3 𝑚𝐿
𝜌!"#
𝜌!"#
1
4.Lelavagedelaphaseorganiqueaveclasolutionsaturéedecarbonatedesodiumpermetd'éliminerles
tracesd'aciderestantes.LedégagementgazeuxobservélorsdulavageaveclasolutiondeNaHCO3estdu
CO2 gazeux, formé par la réaction entre les acides de la solution et NaHCO3. La formation de ce gaz
risqueraitd'entraînerunetropfortesurpressionsicelavageétaiteffectuédansuneampouleàdécanter.
On ne pouvait pas utiliser une solution de soude au lieu de la solution de NaHCO3 car la soude peut
hydrolyserl'esterforméenacide(saponification).
5. Le lavage de la phase organique avec la solution saturée de chlorure de sodium permet d'éliminer les
dernières traces de base, sans risquer de dissoudre des molécules d'ester dans la phase aqueuse, déjà
chargéeenNaCl.Ils'agitd'unrelargage.
6.Massemaximumd'esterattendue:
𝑚!"#!$,!!" = 𝑛!"#!$,!"# 𝑀!"#!$ = 0,24×116,16 = 27,9 𝑔
Rendement:
𝑅=
𝑚!"#!$,!"#
𝑚!"#!$,!"#
7.Distillation:UnpalierauraitduêtreobservéversTeb(ester)=126°C.C'estrarementcequiaétévu,le
Groupe1avaitunmélangetoluène/esteràpurifiermaislestempératuresd'ébullitionétanttropproches,
nousn'avonspasobservédevrai"palier"dedistillation.PourleGroupe2,leremplacementdutoluènepar
lecyclohexane,avecuneTebplusbassequecelledutoluèneapermisd'améliorerladistillationetd'obtenir
del'esterpurpourbeaucoupdebinômes.
Indicederéfraction:EncherchantdansleHandbook,onpouvaitconnaîtrel'indicederéfractiondel'ester:
!
𝑛!"
= 1,3941. Par mesure au réfractomètre, on pouvait considérer l'ester synthétisé comme pur si son
indicederéfractionestégalàceluitabuléà±0,001près.
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8.Mécanisme:
»
Activationélectrophiledel’acidecarboxyliqueparlecatalyseuracide
O
R
»
O
H
OH
R
H
OH
OH
R
OH
Addition nucléophile de l’alcool sur l’acide carboxylique activé et formation d’un intermédiaire
tétraédrique
H
O
R
»
OH
+ R'
OH
AN
Prototropiepourformerunbongroupepartant
OH
R
OH
O
R'
H
»
OH H
R
O
H
O
R'
Eliminationd’unemoléculed’eau
O
OH H
R
O
H
O
R'
»
OH
R
OH
O
R'
H R
E
H
+
OR'
H 2O
Régénérationducatalyseur
H
O
R
O
OR'
R
+
OR'
H
9.SpectreIR:
vers2900cm−1:bandedevibrationd'élongationdelaliaisonC−Halcane
vers1740cm−1:bandedevibrationd'élongationdelaliaisonC=Oester
SpectreRMN1H:
δ(ppm)
multiplicité
intégration
attribution
4,0
triplet(2voisins)
2H
CH2−O(assezdéblindé)
2,1
singulet(pasdevoisin)
3H
H3C−C=O(unpeudéblindé)
1,5
multiplet
4H
2*(CH2−C)
1,0
triplet(2voisins)
3H
H3C−C
4,0 ppm
O
2,1 ppm
H
H
HH HH
O
H
HH
H
1,5 ppm
H
H
1,0 ppm
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