Connaître les étapes d'une synthèse Exercice

Soit un protocole de synthèse d'un agent anticonvulsivant, la 5,5-diphénylhydantoïne (ou phénantoïne) :

  • Dans un ballon de 100 ml, introduire 2,00 g de benzoïne, 3,80 g d'acétate de cuivre monohydraté, 15 ml d'acide acétique glacial et 5 ml d'eau.
  • Porter le mélange à reflux ( déclencher alors le chronomètre).
  • Effectuer des prélèvements du mélange réactionnel à différents instants et faire, à côté du dépôt du mélange réactionnel, un pour chaque réactif et encore un pour le produit.
  • Révéler les plaques CCM au fur et à mesure pour suivre l'évolution de la synthèse.
  • Arrêter le reflux lorsque que l'on peut considérer que la réaction est terminée (le reflux ne doit pas dépasser 45 min).
  • Filtrer sur Büchner le mélange réactionnel chaud.
  • Transvaser le filtrat dans un bécher de 250 mL, rincer la fiole à l'eau glacée et refroidir le bécher de façon à ce que la cristallisation soit complète.
  • Mesurer le pH du filtrat avant le premier lavage.
  • Filtrer sur Büchner, laver le gâteau avec de l'eau glacée en contrôlant la qualité des lavages (de nombreux lavages sont nécessaires).
  • Essorer et sécher le produit brut sur papier filtre.

Quelle proposition correspond aux étapes de transformation, de traitement et d'identification ?

Soit le protocole ci-dessous pour l'oxydation ménagée d'un alcool primaire, le 4-méthoxy-benzylique ( \ce{C8H10O} ) dans le but d'obtenir l'aldéhyde 4-méthoxybenzaldéhyde ( \ce{C8H8O} ).

Pour ce faire, on dispose en plus de l'alcool d'une solution de permanganate de potassium acidifiée (solution oxydante), d'un éther, d'un acide carboxylique et d'un éluant.

Sur un support, on place différents tubes à essais :

  • Tube 1 : 3 ml environ de la solution d'alcool + 4 gouttes de la solution oxydante (oxydant en défaut)
  • Tube 2 : 3 ml environ de la solution d'alcool + 3 ml de la solution oxydante (oxydant en excès)
  • Tube 3 : 3 ml environ de la solution d'aldéhyde + 6 gouttes de la solution oxydante
  • Tube 4 : 3 ml environ de la solution d'alcool (témoin) + 3 ml d'éther
  • Tube 5 : 2 gouttes d'aldéhyde pur + 3 ml d'éther
  • Tube 6 : un grain d'acide 4-méthoxybenzoïque + 3 ml d'éther

Bien agiter les tubes.
Préparer la cuve à CCM en y introduisant un fond d'1 cm d'éluant. Bien la refermer.
Sous la hotte, ajouter environ 3 ml d'éther éthylique dans les tubes 1, 2 et 3 puis agiter.
Tracer une ligne sur le côté mate de 2 plaques à CCM. Y faire 4 repères sur chaque.

  • Sur la 1re plaque : Y déposer une goutte des phases éthérées des tubes 1, 4, 5 et 6.
  • Placer la plaque dans la cuve à CCM. Laisser l'élution se faire et retirer la plaque quand l'éluant arrive à 0,5 cm du bord. Marquer le front de l'éluant et sécher la plaque.
  • Mettre la plaque sous la lampe U.V. et noter au crayon les taches qui apparaissent.
  • Sur la 2e plaque : Y déposer une goutte des phases éthérées des tubes 2,3, 5 et 6. Opérer de même qu'avec la 1re plaque.

Quels sont les résumés corrects des étapes de transformation, de traitement et d'identification (si elles sont bien présentes toutes les trois) ?

Soit un protocole simplifié d'élaboration de l'aspirine ci-dessous :

  • Dissoudre 1 équivalent molaire d'acide salicylique (\ce{C7H6O3}) dans du dichlorométhane anhydre à raison de 0,24 mmol/ml et placer rapidement le tout à 0°C sous atmosphère sèche.
  • Ajoutez deux à trois équivalents de triéthylamine au mélange réactionnel, préférez une base séchée sur tamis moléculaire.
  • Ajoutez goutte à goutte 1,2 équivalent molaire de chlorure d'acétyle (\ce{C2H3ClO}) sous vive agitation, un échauffement devrait se produire ainsi que l'apparition d'un précipité blanc.
  • En fin d'addition, on laisse la réaction revenir à température ambiante et l'agitation est poursuivie sur la nuit.
  • La réaction est traitée par addition à froid d'une solution concentrée de chlorure d'ammonium.
  • Les deux phases sont séparées puis la phase aqueuse est extraite deux fois à l'acétate d'éthyle.
  • Les phases organiques sont mélangées, le tout est séché sur sulfate de sodium ou de magnésium puis le solvant est évaporé à l'aide d'un évaporateur rotatif pour laisser apparaître un solide blanc.
  • Caractériser le produit à l'aide d'un banc de Köfler.

Quels sont les résumés corrects des étapes de transformation, de traitement et d'identification (si elles sont bien présentes toutes les trois) ?

Soit un protocole simplifié d'élaboration d'un ester à l'odeur caractéristique de rhum, l'acétate d'isoamyle :

  • Réaliser un montage pour effectuer une hydrodistillation (chauffe-ballon sur élévateur, ballon de 100 ml, colonne de Vigreux, réfrigérant et bécher pour récupérer le distillat).
  • Dans le ballon placer quelques grains de pierre-ponce (pour régulariser l'ébullition) puis 25 ml d'éthanol, 25 ml d'acide méthanoïque et environ 5 ml d'acide sulfurique concentré.
  • Mettre en route le chauffe-ballon. La distillation de l'ester se fait à 54,3°C.
  • Maintenir alors la température un peu au-dessus de cette valeur pour éviter l'ébullition des autres composants tels que l'éthanol.
  • Laisser la réaction se poursuivre jusqu'à obtention de quelques millilitres d'ester

Quel est le résumé correct des étapes de transformation, de traitement et d'identification (si elles sont bien présentes toutes les trois) ?

Soit le protocole d'élaboration de la cyclohexanone à l'aide de l'eau de Javel (\ce{NaClO} + \ce{NaCl}).

  • Dans un tricol de 500 ml équipé d'une agitation, d'un réfrigérant surmonté d'un piège à vapeurs de dichlore, d'une ampoule de coulée et d'un thermomètre, dissoudre 10,0 g de cyclohexanol dans 25 ml d'acide acétique.
  • Refroidir à 15°C.
  • Placer dans l'ampoule de coulée 100 ml d'eau de Javel concentrée commerciale à 36° chlorométrique.
  • Ajouter goutte à goutte l'eau de Javel en surveillant la température du mélange réactionnel, qui doit être maintenue entre 40°C et 45°C, sur une durée de 20 minutes.
  • Quand l'addition est terminée le mélange réactionnel est jaune-verdâtre, sinon rajouter de l'eau de Javel.
  • Agiter pendant 10 minutes à température ambiante. Faire un test au papier iodoamidonné.
  • Ajouter une solution saturée d'hydrogénosulfite de sodium jusqu'à ce que le mélange devienne juste incolore et donne un test négatif au papier iodoamidonné.
  • Ajouter une solution concentrée d'hydroxyde de sodium. Vérifier que le pH soit voisin de 6. Ajouter 100 ml d'eau dans le tricol puis transvaser le mélange dans un ballon de 500 ml que l'on installera pour une hydrodistillation.
  • Poursuivre l'hydrodistillation 10 minutes après la disparition des gouttes huileuses.
  • Saturer le distillat à l'aide de chlorure de sodium. Agiter pendant 5 minutes.
  • Transférer dans une ampoule à décanter (en filtrant si nécessaire).
  • Extraire la phase aqueuse avec au total 60 ml d'éther diéthylique.
  • Regrouper les phases organiques.
  • Sécher la phase organique sur sulfate de magnésium anhydre.
  • Distiller l'éther puis la cyclohexanone.

Quel est le résumé correct des étapes de transformation, de traitement et d'identification (si elles sont bien présentes toutes les trois) ?

Soit un protocole de synthèse d'un agent anticonvulsivant, la 5,5-diphénylhydantoïne (ou phénantoïne) :

  • Dans un ballon de 200 ml, dissoudre 2,00 g de benzile et 0,96 g d'urée dans 50 mL d'éthanol.
  • Ajouter 5 ml d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium à 0,1 mol.L−1.
  • Chauffer à reflux pendant 2 h.
  • Après refroidissement à température ambiante, ajouter 150 ml d'eau glacée et agiter.
  • Filtrer pour enlever le solide beige pâle qui est un sous-produit.
  • Transvaser le filtrat dans un bécher de 400 ml.
  • Ajouter au filtrat, goutte à goutte et en agitant, de l'acide chlorhydrique à 6 mol.L−1 jusqu'à ce que la précipitation de la phénantoïne soit complète.
  • Filtrer par Büchner et laver le produit à l'eau glacée.
  • Sécher à l'étuve.

Quel est le résumé correct des étapes de transformation, de traitement et d'identification (si elles sont bien présentes toutes les trois) ?

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