preparation de l`alcool benzylique et de l`acide benzoique

PREPARATION DE L’ALCOOL BENZYLIQUE ET DE
L’ACIDE BENZOIQUE
I - PRINCIPE
On veut réaliser une réaction de condensation, appelée réaction de dismutation de Cannizzaro.
C’est une réaction d’oxydoréduction, en présence d’un hydroxyde alcalin, entre deux molécules d’aldéhyde ne
possédant pas d’atome d’hydrogène en α du groupement carbonyle.
Une molécule est réduite en alcool, alors que l’autre est oxydée en ion carboxylate.
En partant du benzaldéhyde, on va obtenir l’alcool benzylique et l’acide benzoïque.
II - MODE OPERATOIRE
1) Réaction
Equiper un tricol de 500 mL avec un agitateur, une ampoule de coulée et un réfrigérant.
Charger 35 g d’hydroxyde de potassium en pastilles et 50 mL d’eau.
Agiter et chauffer.
Lorsque l’hydroxyde de potassium est dissous, couler rapidement 42 g de benzaldéhyde.
Porter à reflux pendant une heure, puis refroidir à la température ambiante.
Ajouter la quantité d’eau nécessaire à la dissolution totale de la phase solide.
Transvaser dans une ampoule à décanter. Rincer le ballon avec un peu d’eau, puis avec 25 mL de toluène.
Décanter, puis procéder à deux extractions sur la phase aqueuse avec, chaque fois, 25 mL de toluène. Réunir les
trois phases organiques et conserver la solution aqueuse.
2) Traitement de la solution aqueuse
Dans un bécher, ajouter à la solution aqueuse une solution concentrée d’acide chlorhydrique jusqu’à pH 1.
Refroidir en dessous de 10°C dans un bain glacé.
Filtrer, laver avec de l’eau froide et essorer.
Recristalliser les cristaux humides d’acide benzoïque brut dans une solution aqueuse d’éthanol (un volume
d’éthanol avec cinq volumes d’eau).
3) Traitement de la solution organique
Laver la solution organique avec de l’eau jusqu’à pH 7.
Eliminer le benzaldéhyde restant par combinaison bisulfitique : laver la phase organique avec une solution
d’hydrogénosulfite (bisulfite) de sodium dans le méthanol, jusqu’à ce qu’il ne se forme plus de précipité.
Eliminer le précipité par filtration.
Laver la phase organique avec une solution de carbonate de sodium à 10% jusqu’à pH 7.
Sécher la phase organique avec du sulfate de magnésium anhydre et réaliser un test de séchage.
Eliminer le toluène et les traces d’eau par distillation fractionnée sous pression atmosphérique.
Terminer par une rectification sous pression réduite pour récupérer l’alcool benzylique.
4) Analyses
a) Alcool benzylique
- volume obtenu,
- indice de réfraction (à 20°C),
- spectre IR,
- CPG.
b) Acide benzoïque
- masse obtenue,
- point de fusion,
- spectre IR,
- CCM (éluant : 40 mL de chloroforme, 60 mL de méthanol, 4 gouttes d’acide éthanoïque).
III - DONNEES
- Benzaldéhyde :
nocif en cas d’ingestion.
M = 106 g.mol –1 Eb 760 = 179°C F = - 26°C d = 1,046
très soluble dans l’éthanol; très peu soluble dans l’eau.
- Alcool benzylique :
nocif par inhalation des vapeurs et par absorption.
M = 108 g.mol –1 Eb 760 = 204,7°C F = - 15,3°C d = 1,043
infiniment soluble dans l’éthanol; très soluble dans le toluène; peu soluble
dans l’eau.
- Acide benzoïque :
M = 122 g.mol –1 Eb 760 = 249°C F = 121,7°C
soluble dans l’éthanol; peu soluble dans l’eau.
- Hydroxyde de potassium :
M = 56,1 g.mol –1
corrosif pour les yeux et la peau.
- Toluène :
facilement inflammable, toxique par inhalation.
Eb 760 = 110,6°C
F = - 9,5°C
d = 0,866
insoluble dans l’eau
hétéroazéotrope avec l’eau : Eb 760 = 85°C.
- Benzoate de potassium :
solide très soluble dans l’eau.
d = 1,266
IV - TABLEAU DE RESULTATS
ALCOOL BENZYLIQUE
ACIDE BENZOIQUE
Aspect
Aspect
V (mL)
m (g)
n (à 20°C)
F (°C)
η g (%)
η g (%)
V - QUESTIONS
1) Ecrire l’équation de la réaction.
2) Dresser un tableau des charges.
3) Calculer le volume théorique d’alcool benzylique.
4) Calculer la masse théorique d’acide benzoïque.
5) Calculer le rendement de la préparation (rendement global) de l’alcool benzylique et celui de l’acide
benzoïque.
6) Quelle est l’impureté majeure contenue dans le benzaldéhyde ? En expliquer sa formation.
Comment conserver le benzaldéhyde ?
7) Quelle est la nature du solide, se trouvant dans le mélange réactionnel après le reflux, que l’on dissout avec de
l’eau ?
8) Quel est le rôle de l’extraction avec le toluène ?
9) Quel est le rôle du lavage de la phase organique à l’eau jusqu’à pH 7 ?
10) Que se passe-t-il lors de l’acidification de la phase aqueuse ? Ecrire l’équation de la réaction.
11) Interpréter les spectres IR et RMN de l’alcool benzylique et de l’acide benzoïque.
CHIMIE ORGANIQUE EXPERIMENTALE - M. Chavanne – A. Jullien – G.J. Beaudoin – E. Flamand
Edition BELIN, p. 691-692-693.