1/ Les méthodes d extraction traditionnelles

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1 Objectifs : extraire la molécule d eugénol du clou de girofle et vérifier la qualité du produit synthétisé. Le dentiste. Gerrit van Honthorst Remède traditionnel en dentisterie, le clou de girofle est utilisé pour ses propriétés sédatives, anti-inflammatoires et antiseptiques depuis le Moyen-âge. Utilisé en application directe sur la dent douloureuse, le clou de girofle fut également employé sous forme d'huile essentielle (eugénol) avec laquelle les dentistes réalisaient une pâte par mélange avec de l'oxyde de zinc. ette pâte fut longtemps employée pour la dévitalisation des dents. 1/ Les méthodes d extraction traditionnelles Depuis toujours, l homme utilise les espèces chimiques présentes dans la nature pour se nourrir, se soigner, se parfumer, colorer différents supports Par exemple, les végétaux constituent une source précieuse pour l élaboration des médicaments. omme un végétal est un mélange de plusieurs espèces chimiques, le chimiste doit savoir extraire et isoler les espèces chimiques à l état de corps pur afin de les analyser, d étudier leur efficacité et éventuellement de les utiliser comme principe actif. Les premiers usages des plantes pour la préparation des médicaments datent de l antiquité. Les médecins fabriquaient leurs remèdes en laissant macérer ou en infusant des plantes dans des liquides comme l eau, l alcool, l huile ou des graisses animales. A partir du X ème siècle, l utilisation de l alambic permet des extractions plus sélectives. Son bouilleur permet de porter un mélange d eau et de plantes à ébullition puis un serpentin immergé dans de l eau froide condense les vapeurs qui sont alors récupérées sous forme liquide dans l essencier. Le distillat se compose de deux phases non miscibles donc l une correspond à l essence de plante : l huile essentielle. Feuille ou clou de girofle broyé Au XIX ème siècle, le développement de la chimie organique a donné naissance à de nouveaux solvants (formol, benzène, éther, cyclohexane) permettant de solubiliser et d extraire de nombreuses autres espèces chimiques. Q1 : Qu entend-on par «corps pur»? Pourquoi chercher à obtenir des espèces naturelles pures? Q2 : En vous aidant du texte, citer au moins trois techniques d extraction. Q3 : omment s appelle la technique utilisant l alambic? Pourquoi permet-elle des extractions plus sélectives? Q4 : Trouver quelques vers ou phrases ou les termes «alambic, alambiquer» apparaissent (en connaitre le sens). Q5 : Qu est-ce qu un solvant? En vous aidant du texte, citer trois solvants d origine naturelle puis trois issus de la chimie du pétrole. Grille Aération Serpentin Alambic Eau froid e Essencier

2 2/ hoix du solvant extracteur La chlorophylle est une espèce chimique entrant dans la composition du dentifrice traitant homéodent. ette espèce chimique naturelle peut être extraite de la menthe fraiche grâce à un solvant dans lequel elle est soluble. Testons pour cela quelques solvants disponibles au laboratoire. Broyer une dizaine de feuilles de menthe dans le mortier et les introduire en quantités égales dans trois tubes à essais. Remplir le 1 er tube au tiers d eau, le 2 ème d éthanol et le 3 ème de cyclohexane. Agiter chacun des tubes pendant environ 20s puis laisser macérer quelques minutes. Att Q6 : Schématiser l expérience et noter vos observations. Q7 : Dans quel(s) solvant(s) la chlorophylle est-elle soluble? om En déduire quel solvant il faut utiliser pour extraire la chlorophylle de la menthe fraiche. Q8 : Imaginer un protocole permettant d étudier l influence de la température sur la solubilité d une espèce chimique. (Attention aux pictogrammes de sécurité pour le choix du solvant) Ana 3/ Extraction de l huile essentielle de clou de girofle Préambule : Quand une espèce chimique est assez volatile et qu elle ne se laisse pas très facilement extraire par un solvant liquide on peut parfois la tirer de son milieu grâce à de l eau liquide bouillante : l espèce recherchée se vaporise peu à peu ; et ces vapeurs sont entraînées par la vapeur d eau puis condensées. est l hydrodistillation L eugénol est le principal constituant du clou de girofle. Le giroflier, est un bel arbre de 12 à 15 m de haut, de la famille des Myrtacées à feuillage persistant. Les clous de girofle, sont les bourgeons séchés, non éclos, du giroflier et sont parmi les plus anciennes épices et drogues décrites dans l'histoire. Eugénol HO H H H H 2 H H 2 Formule brute : 10H12O2 Liquide pratiquement incolore, brunissant à l'air Température d ébullition : Température de fusion : 9 Très peu soluble dans l eau et insoluble dans l eau salée Soluble dans l alcool, le cyclohexane et le dichlorométhane H 3 O Q9 : Que signifie la terminaison ol du nom eugénol? Q10 : Quel est l état de l eugénol à 100? Q11 : Quel est l aspect d un mélange eugénol -eau?

3 Protocole : Ecraser des clous de girofle dans un mortier avec un pilon (ou peser la poudre de girofle déjà prête). En introduire environ 5 g dans le ballon (on a ainsi réalisé une macération). Introduire 50 ml d eau distillée dans un ballon à fond rond de 250 ml. Réa Intégrer le ballon dans un montage d hydrodistillation. Laisser distiller 20 minutes en contrôlant régulièrement l ébullition. Q12 : Légender le schéma d hydrodistillation Q13 : Expliquez les différents changements d état que subit l eugénol. Extraction liquide liquide : Parfois, le distillat obtenu ne permet pas la récupération de l huile essentielle par simple décantation. Il faut donc employer un solvant judicieusement choisi pour réaliser cette extraction. Les propriétés de miscibilité et de solubilité sont à la base de l'extraction liquide-liquide, technique expérimentale qui consiste à faire passer une espèce chimique déjà en solution dans un solvant vers un autre solvant (non miscible avec le premier), dans lequel cette espèce chimique est davantage soluble. Pour cela, on utilise une ampoule à décanter. Vérifier que le robinet d'ouverture de l'ampoule à décanter est bien fermé. Verser le distillat dans l'ampoule à décanter à l aide d un entonnoir à liquides. Avant d ajouter le solvant d extraction, il faut parfois ajouter environ 10 ml d eau salée saturée au distillat. On nomme cette opération le relarguage. Après ajout du solvant d extraction, remettre le bouchon. Sortir l'ampoule de son support (souvent un anneau), la renverser en tenant le bouchon au creux de sa paume. Agiter l'ampoule à décanter en dégazant de temps à autre (c est à dire en ouvrant le robinet, l ampoule étant «bec» vers le haut), l'ouverture n'étant dirigée ni vers un autre élève ni vers le professeur : cela permet d'éviter une explosion due à une surpression importante dans l'ampoule à décanter. Puis remettre celle-ci sur son support et déboucher. Attendre la démixtion et récupérer progressivement les différentes phases. Q14 : Votre distillat contient un mélange d eau et d huile essentielle de clou de girofle. A l aide du tableau suivant, proposez un protocole d extraction de l huile. Ana

4 Q15 : L étape de relarguage vous semble-t-elle utile ici? Eau Eau salée yclohexane Huile essentielle de clou de girofle Densité 1 1,1 0,78 1,06 Solubilité dans l eau - - nulle faible Solubilité dans l eau salée - - nulle nulle Solubilité dans le cyclohexane nulle nulle - importante Réaliser l extraction de l huile essentielle de clou de girofle. Q16 : Faire un schéma de votre expérience. Quel liquide constitue la phase supérieure? Quel liquide constitue la phase inférieure? omment s en assurer expérimentalement? Q17 : Vos observations sont-elles confirmées par les valeurs connues des densités? (d eau = 1,0 ; d cyclohexane = 0,78) 4/ Identification Préparer une cuve à chromatographie (l éluant est un mélange 1mL acétate d éthyle / 5mL hexane). Sur une plaque à chromatographie, tracer la ligne de dépôt à environ 1 cm et trois croix au crayon. Sous chaque croix, noter le nom des trois dépôts puis les réaliser: * EO : extrait obtenu (huile essentielle) Réa * E : Eugénol * HE : Huile essentielle commerciale Placer délicatement la plaque à chromatographie dans la cuve. Refermer cette dernière et ne plus la déplacer. Laisser éluer jusqu à ce que le front de l éluant arrive à environ 1 cm du bord supérieur de la plaque. Noter alors, au crayon, la position du front de l éluant. Q18 : Qu observe-t-on? Sécher la plaque en l agitant. Les espèces chimiques déposées étant incolores, on doit révéler le chromatogramme : pour cela, on utilise la révélation avec une lampe UV ou révélation chimique au permanganate de potassium. Dans un premier temps, placer la plaque sous une lampe à UV. Q19 : Faire un schéma du chromatogramme obtenu. Val Q20 : Qu observe-t-on? onclure quant à la composition de l huile essentielle de clou de girofle. Aller observer la M révélée au permanganate de potassium. Avant de quitter la salle : Nettoyer la verrerie et la paillasse de manière à la laisser telle que vous l avez trouvé. Att

5 Sécurité : yclohexane Formule brute : 6 H 12 Acétate d éthyle Formule brute : 4 H 8 O 2 Hexane Formule brute : 6 H 14 ÉVALUATİON DE MES OMPÉTENES : Auto-évaluation Evaluation prof A : je réussis sans l aide du professeur B : je réussis avec une aide ponctuelle du professeur : je ne réussis pas sans l aide du professeur Attitude responsable Je fais preuve d autonomie, je prends des initiatives et je sais travailler en équipe. Je respecte les règles de sécurité pour moi et pour les autres. Analyser Je suis capable de proposer un protocole expérimental. Réaliser Je suis capable de réaliser une manipulation à partir d un protocole donné. Je suis capable de réaliser un schéma ou un graphique. Valider Je suis capable d exploiter des observations pour valider ou invalider une hypothèse ommuniquer Je suis capable de décrire mon raisonnement et mes expériences dans un français compréhensible. J utilise un vocabulaire adapté et mes schémas sont propres et légendés. A B A B