Principe 132 C 139,5 C 142 C 117,9 C. Faible Très soluble Quasi-nulle Soluble. Tableau de données utiles :

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1 ompétences travaillées : Réaliser un montage expérimental Respecter les règles de sécurité Ecrire le résultat d une mesure Analyser un résultat expérimental ommuniquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté En chimie organique, la fonction ester désigne un groupement caractéristique formé d'un atome de carbone lié simultanément à un atome d'oxygène par une double liaison et à un groupement alkoxy du type --R'. Les esters sont des dérivés des acides carboxyliques, ils résultent très généralement de l'action d'un alcool sur ces acides avec élimination d'eau. Les fonctions esters se retrouvent dans de nombreuses molécules biologiques, notamment les triglycérides (huiles, matière grasse). Les esters ont souvent une odeur agréable et entrent dans la composition de certains arômes naturels (fruits, fleurs). Ils sont aussi beaucoup utilisés pour les arômes de synthèse et dans la parfumerie. L acétate d isoamyle est un ester de l acide acétique et de l'alcool isoamylique se présentant sous la forme d'un liquide transparent incolore, à l'odeur de banane ou encore d'«arlequin». Il est présent dans les pommes mûres. Il est utilisé dans la fabrication de peintures, ou comme agent de saveur. 'est aussi une des phéromones d'alarme de l'abeille. Principe La synthèse de l acétate d isoamyle se réalise par une réaction d estérification : action lente et limitée d un alcool sur un acide carboxylique pour donner un ester et de l eau. Q1. Entourer le groupe fonctionnel ester sur la formule topologique précédente. Q2. Donner les formules topologiques et les noms de l acide et de l alcool à utiliser pour cette réaction. Tableau de données utiles : Alcool isoamylique Anhydride acétique Acétate d isoamyle Acide acétique Densité 0,81 1,08 0,87 1,05 Température d ébullition (1 bar) , ,9 Solubilité dans l'eau Assez faible Très soluble Très faible Très soluble Solubilité dans l eau salée Faible Très soluble Quasi-nulle Soluble

2 Propriétés des réactifs utilisés Substances chimiques Alcool isoamylique 5 12 Phrases danger et prudence et pictogramme 226 : liquide et vapeurs inflammables 332 : nocif par inhalation 335 : Peut irriter les voies respiratoires Masse Molaire, données M = 88,1 g.mol -1 T fus = T éb = 132 d = 0,81 Acide acétique 226 : liquide et vapeurs inflammables 314 : provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires M = 60,0 g.mol -1 T éb =117,9 d = 1,05 Acétate d isoamyle 5 11 Acide sulfurique concentré 2 S 4 ydrogénocarbonate de sodium Na : liquide et vapeurs inflammables EU066 : L'exposition répétée peut provoquer dessèchement ou gerçures de la peau 290 : Peut être corrosif pour les métaux 314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires M = 130,2 g.mol -1 T éb =142 d = 0,87 M = 98,0 g.mol -1 T éb = 337 d = 1,83 M = 84,0 g.mol -1 T fus = 50 d = 2,22 onsignes de sécurité: comme on manipule des acides purs et des alcools nocifs, le port des lunettes de protection et des gants est obligatoire. Ne pas jeter les produits à l'évier mais dans le conteneur à produits organiques. E3. Sous la hotte, dans un ballon de 250 ml bien sec, introduire environ 10 ml d alcool isoamylique et environ 15 ml d acide acétique pur (dit : «glacial»). E4. Ajouter environ 1 ml d acide sulfurique concentré, qques grains de pierre ponce et chauffer à reflux pendant 30 minutes. Q5. Ecrire l équation de la réaction de synthèse. Q6. alculer les quantités de matière initiales des réactifs, dresser un tableau d évolution, déterminer l avancement maximal x max et montrer que le l alcool isoamylique est le réactif limitant de cette synthèse. Q7. Quel est l intérêt d utiliser un excès d acide acétique? Q8. Pourquoi ajoute-t-on de l acide sulfurique? Q9. Légender le schéma du montage ci-dessous. Q10. Quel est l intérêt de ce dispositif? Q11. Peut-on inverser les branchements des numéros 4 et 5 du montage?

3 Q12. Quel est l avantage d un réfrigérant à boules par rapport à un réfrigérant droit? Q13. Quel est le rôle de la pierre ponce? Q14. Pourquoi le réfrigérant doit-il resté ouvert à son extrémité supérieure? Principe : Après avoir bien séparé les phases aqueuses et organiques par relargage, il s agit d éliminer l acide acétique resté en phase organique en le faisant réagir avec de l hydrogénocarbonate de sodium. Il se forme du dioxyde de carbone et un autre produit très soluble dans l eau. Enfin, les traces d eau sont éliminées par séchage. E15. Arrêter le chauffage et laisser refroidir le ballon à l air libre pendant 5 minutes. E16. Achever le refroidissement à l aide d un cristallisoir rempli d eau. Une fois les vapeurs recondensées, arrêter la circulation d eau et retirer le ballon du montage. E17. Rajouter environ 50 ml d une solution de chlorure de sodium Na + (aq) + l - (aq) saturée et transvaser le contenu dans une ampoule à décanter (sans y mettre la pierre ponce!). E18. Laisser décanter et éliminer la phase aqueuse. E19. Traiter la phase organique dans l ampoule en ajoutant 25 ml de solution d'hydrogénocarbonate de sodium Na + (aq), 3 - (aq) (attendre que le dégagement gazeux soit fini avant de boucher l ampoule à décanter et procéder ensuite avec précaution car le dégagement gazeux peut être important). E20. Poursuivre l extraction jusqu à ce qu il n y ait plus de dégagement gazeux puis laisser décanter. E21. Eliminer la phase aqueuse et récupérer la phase organique dans un erlenmeyer propre et sec. E22. Peser un autre erlenmeyer bien sec et noter sa masse : m i = g. E23. Sécher enfin sur sulfate de magnésium anhydre et filtrer dans l erlenmeyer précédent. Peser l erlenmeyer après récupération : m f = g. Q24. A quoi sert l ajout d eau salée? n parle de relargage de l ester. Q25. Ecrire l équation de la réaction acido-basique qui se produit lors de l ajout d hydrogénocarbonate de sodium (des ions + sont échangés comme des électrons sont échangés au cours d une équation redox). Expliquer comment on élimine ainsi l acide acétique restant en phase organique. n parle de lavage de la phase organique. Données : couples acide / base : 2 / 2 - ; 2, 2 / 3 - Q26. Légender le schéma du montage et préciser, en justifiant, la position et la composition des deux phases. Q27. Quel est le rôle du sulfate de magnésium anhydre?

4 Q28. Déterminer la quantité de matière d ester réellement formée n f et en déduire le rendement de la synthèse : r = n f x f (dans certains énoncés, le rendement est noté ou, à vous de vous adapter). La phase organique obtenue ainsi que l alcool de départ sont analysés par spectroscopie infra-rouge en phase liquide. Les deux spectres sont donnés ci-dessous. n donne également une frise des bandes d absorption IR de quelques liaisons caractéristiques. Q29. Retrouver le spectre de chacune des molécules.

5 Le mécanisme de la réaction d estérification peut être décomposé en six étapes principales. Il reste valable pour les alcools primaires et secondaires. Etape 1 : Etape 2 : Etape 3 : Etape 4 : Etape 5 :

6 Q30. Pour chacune des étapes précédentes compléter les équations en faisant figurer les doublets non liants ainsi que les charges partielles. Q31. Identifier les sites donneurs et accepteurs d électrons intervenant dans chaque étape et les relier par une flèche courbe. Représenter aussi par une flèche, si nécessaire, toute autre rupture ou formation des liaisons mises en jeu. Q32. Nommer chaque étape en utilisant les dénominations suivantes : «protonation» ; «déprotonation» ; «réaction d addition» ; «réaction d élimination». n dit souvent que l estérification est une addition-élimination. Justifier. Q33. Etablir le mécanisme réactionnel de la 6 ème et dernière étape. Q34. Pourquoi le catalyseur ne figure-t-il jamais dans l équation de la réaction?