30.ANILINE PAR REDUCTION DU NITROBENZENE P.31

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1 riga Magali 30.AILIE PAR REDUCTI DU ITRBEZEE P.31 But : Introduction Le but de cette expérience est de synthétiser l aniline par réduction du nitrobenzène à l aide d étain Schéma de la réaction : Sn / Cl 2. a Utilisation du produit final : L aniline est un liquide incolore de formule C 6 5 2, légèrement soluble dans l'eau et soluble dans les solvants organiques. Elle fut synthétisée pour la première fois en C'était alors l'un des produits obtenus en chauffant l'indigo à température élevée. Le terme aniline est issu du terme anil, nom spécifique de la plante indigo. L'aniline est un dérivé azoté du benzène. Actuellement, l'aniline est principalement utilisée dans la synthèse d'une classe importante de matières plastiques : les polyuréthanes. L'aniline a d'autres utilisations importantes : la fabrication de colorants, de médicaments (par exemple, la sulfanilamide), d'explosifs et de nombreux produits chimiques synthétiques. [1] Résultats et discussion Mécanisme réactionnel : n assiste à une réaction d oxydo réduction. L étain solide (Sn) est oxydé en Sn 2+ puis en Sn 4+ avec de l acide et les électrons servent alors à la réduction du nitrobenzène en aniline. n élimine ensuite Sn 2+ par l introduction d une base ce qui formera un complexe. i) xydation (2x) de l étain avec de l acide Sn + 2Cl SnCl e - SnCl 2 + 2Cl SnCl e - 1

2 riga Magali ii) Réduction du nitrobenzène en aniline C e - C iii) Formation du complexe de l étain SnCl 4 + 4a Sn() 4 + 4aCl Sn Sn Sn - 2 Sn [2] 4.40 g (= 4.68*10-2 mol) sont obtenus, ce qui correspond à un rendement de 45% le rendement publié était de 89% 2

3 riga Magali masse initiale [g] nbre mol initial 13.16/ = 1.07E-01 masse finale [g] 4.4 nbre mol final 4.4/93.13 = 4.70E-02 rendement (4.70E-02/1.07E-01)*100% = 45.00% Conclusion L expérience était longue (surtout pour la partie entraînement à la vapeur) mais elle s est bien déroulée. Le rendement obtenu est la moitié de celui prévu, il correspond aux petites erreurs de manipulations. Il faut signaler qu après la dernière distillation il restait 2.82 g de produit au fond du ballon qui n a pas passé. Partie expérimentale Réactifs masse (g) masse mol.(g/mol) nbre mol volume ml densité (g/ml) T ébullition itrobenzène C C Etain C Cl a 36.12(+61mL 2 ) Produit Aniline C 22 g de Sn (= mol) ont été introduit avec 11 ml de nitrobenzène C (= mol) dans un ballon à trois cols de 250mL muni d une ampoule à addition de 100 ml et d un réfrigérant, et placé au dessus d un bain eau-glace. n ajoute 50 ml de Cl dans l ampoule et on introduit des fractions de 5mL en 20 minutes. n remarque un dégagement gazeux blanc. Après l ajout de tout l acide on met à chauffer la solution au bain marie (70-85 C) pendant 45 minutes. Après refroidissement du mélange la solution de a est introduite dans le mélange. La solution prend une couleur brune-grise. n monte l appareillage pour entraînement à la vapeur avec un pont Claisen et on distille pendant ~6h. Les gouttes de distillat sont d apparence laiteuse. Le bain est à la température de C et la vapeur se situe entre 86 et 96 C. Quand le distillat reprend une couleur transparentes on ajoute 60mL d eau afin de récupérer quelques gouttes d aniline encore présentes dans le mélange de départ. 15g de acl sont ajoutés au distillat et le tout est extrait trois fois avec 25 ml d éther. Les phases organiques de couleur jaune, sont séchées sur K 2 C 3 anhydre le ballon est passé au rotavapeur afin d ôter l éther. 7.2 g de produit sont pesés. n distille sous pression réduite (18mm g). La température du bain est à 115 C et le produit distille à C. Finalement 4.4 g d aniline (liquide transparent) sont obtenus, ce qui correspond à 45% de rendement. Spectroscopie : 3

4 riga Magali IR (cm -1 ) : A peu près tous les pics théoriques se retrouvent sur le spectre expérimental (c.f sur le spectre au marqueur jaune) Le pic du groupement 2 se situe entre 1570 et 1510 cm -1, le spectre expérimental ne contient pas de pics entre 1620 et 1498 cm -1, il n y a donc plus de produit de départ. La caractéristique du groupement - primaire est la présence de deux bandes larges, situées entre 3250 et 3500 cm -1. De plus, le cisaillement du groupe 2 fait naître une autre bande large à 1600 cm -1. Le spectre expérimental contient bien deux bandes larges à et cm -1, il y a donc bien un groupement - primaire. n peut apercevoir aussi une bande large à cm -1, caractéristique du groupement 2. RM 1 : δ 3.35 (s, 2) ; ; (m, 5) Le spectre expérimental laisse apparaître deux intégrales : 68.8 et 31.2, qui est environ la moitié de la première. r on sait que le cycle benzènique contient 5 et le 2 2. n peut donc dire que l intégrale de 31.2, dont les signaux se trouvent à 3.58 et 3.62 ppm, est le groupement amine 2. La théorie prévoyait le signal à 3.35 ppm. Les pics des cycles aromatiques se trouvent entre 7 et 8 ppm, sur le spectre expérimental se trouve des signaux dans cette région (entre 6.74 et 7.31 ppm). Le cycle contient 5, deux en position ortho (les plus proches du groupement 2 ), un en position para (le plus éloigné du groupement 2 ) ainsi que deux en position méta (entre ortho et para). Le déplacement chimique dû au groupement 2 prévoit que les protons situés en position ortho doivent se situer aux environs de 6.52 ppm( ppm), ceux en position méta aux environs de 7.02 ppm et celui en position para aux environs de 6.62 ppm. L ordre d apparition entre 6.74 et 7.31 ppm doit être ortho-para-méta. Compte tenu du déplacement chimique dû au groupement 2 et à la théorie qui prévoit des signaux entre 6.35 et 7.20 ppm, nous pouvons affirmer que ces pics correspondent au cycle aromatique. L intégrale entre 6.86 et 6.89 ppm est plus petite que les deux autres (de même hauteur), elle correspond à l unique proton situé en position para. Ce signal correspond à un triplet, or le proton situé en para est bien en présence de deux voisins protons (= triplet). L intégrale située entre 7.24 et 7.31 ppm est un triplet, les deux protons en position méta ont chacun deux protons voisins. La dernière intégrale située entre 6.74 et 6.76 ppm, de même hauteur que celle entre 7.24 et 7.31 ppm est un doublet, les deux protons en position ortho n ont chacun qu un seul proton voisin. 4

5 riga Magali Les protons ne se situent pas tout à fait aux positions prévues par le déplacement chimique, mais l ordre d apparition correspond au spectre expérimental. Le bon produit a donc été synthétisé lors de l expérience n 30. Annexes : Spectres IR aniline (2 pages) Spectre 1 RM aniline [3] Références [1] Encyclopédie Microsoft Encarta 2003 [2] [3] 5