BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 2012 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE Spécialité : Chimie de Laboratoire et de Procédés industriels Épreuve Techniques de laboratoire Durée : 4 heures Coefficient : 7 SUJET N 40 PRÉPARATION DE L'ETHYLISOEUGÉNOL L'éthylisoeugénol est préparé par une réaction de Williamson à partir d'isoeugénol : l'isoeugénol est d'abord déprotoné par de l'hydroxyde de potassium puis réagit avec le bromoéthane. H 3 CO H 3 CO HO CH CH CH 3 1) KOH 2) CH 3 CH 2 Br CH 3 CH 2 O CH CH CH 3 Isoeugénol Éthylisoeugénol I. DONNÉES Isoeugénol M = 164,2 g.mol -1 d = 1,09 T eb = 266 C Pureté (en masse) : 99 % Très peu soluble dans l'eau, très soluble dans l éthanol, l éther, le cyclohexane. Nocif par ingestion. Hydroxyde de potassium M = 56,1 g.mol -1 Très soluble dans l eau. Nocif par ingestion. Provoque de graves brûlures. Bromoéthane M = 109,0 g.mol -1 d = 1,46 T eb = 38 C Moyennement soluble dans l'eau, soluble dans l'ethanol, le cylohexane. Facilement inflammable, très nocif par inhalation et par ingestion. Éthylisoeugénol M = 192,2 g.mol -1 T fus à déterminer < 80 C Très peu soluble dans l'eau. Soluble dans l'ethanol, l'ether, le cyclohexane. Cyclohexane M = 184,2 g.mol -1 d = 1,09 T eb = 81 C Facilement inflammable, irritant pour la peau, très toxique pour les organismes aquatiques. L'inhalation des vapeurs peut provoquer somnolence et vertige. Éther diethylique (ethoxyéthane) Éthanol T eb = 76 C Soluble dans l'eau. Facilement inflammable. Éther de pétrole (fraction 80 110) d= 0,71 T eb = 35 C Extrêmement inflammable ; peut former des peroxydes explosifs. L'inhalation des vapeurs peut provoquer somnolence et vetiges. Facilement inflammable, nocif par ingestion, toxique pour les organismes aquatiques. 1/5
II. MODE OPÉRATOIRE 1. Synthèse Dans un tricol de 250 ml surmonté d'un réfrigérant, muni d'un système d'agitation efficace et d'une ampoule de coulée isobare, ajouter la solution de 4,0 g d'hydroxyde de potassium dans 8 ml d'eau fournie. Ajouter 9,3 ml d'isoeugénol. Le mélange prend en masse. Chauffer jusqu'à redissolution. Additionner alors, en 10 min, 11 ml de bromoéthane. Chauffer à reflux pendant 45 min. 2. Extraction du milieu réactionnel Attendre la fin du reflux et introduire 50 ml d'eau dans le ballon, en agitant efficacement, par le haut du réfrigérant. Transvaser le contenu du ballon dans une ampoule à décanter et extraire l'éthylisoeugénol avec 3 fois 30 ml de cylohexane. Réunir les phases organiques dans un ballon pour la distillation.. 3. Cristallisation Éliminer le cyclohexane par distillation. Noter la température de passage des vapeurs. Lorsque la quasi totalité du cyclohexane est évaporée, arrêter la distillation et verser en agitant vigoureusement le contenu du ballon encore tiède dans 30 ml d eau glacée. L'éthylisoeugénol précipite. Refroidir 10 min dans l eau glacée sans cesser d agiter puis filtrer sous pression réduite. Essorer soigneusement. Peser le produit brut obtenu (masse m). Sécher une masse m 1 d environ 1 g à l'étuve à 30 C. Conserver le reste (masse m 2 ) pour la recristallisation. 4. Purification Recristalliser la masse m 2 g d'isoeugénol dans un mélange ethanol / eau (4/1) fourni. Filtrer, sécher puis peser le produit purifié obtenu. 5. Contrôle de pureté Déterminer la température de fusion du produit purifié. Réaliser une C.C.M. sur gel de silice. Faire les trois dépôts suivants, dans l ordre : isoeugénol de référence en solution à 1 % dans l éthanol (fourni) produit brut en solution à 1 % dans l éthanol (à préparer) produit purifié en solution à 1 % dans l éthanol (à préparer) Éluer avec un mélange éther diéthylique / éther de pétrole (1/1) Révéler sous UV à 254 nm. 2/5
III. COMPTE RENDU Compléter la feuille de résultats donnée en page 5/5. 1. Équations de réaction Écrire l'équation de la réaction de l'isoeugénol avec l'hydroxyde de potassium puis l équation de la réaction avec le bromoéthane. 2. Calcul du rendement de la préparation 2.1. Déterminer, en justifiant les calculs, les quantités de matière des réactifs introduits puis en déduire la masse théorique d ethyl-isoeugénol attendue. 2.2.. Exprimer et calculer le rendement de la préparation en produit purifié et le rendement de recristallisation. 3. Questions sur le mode opératoire 3.1. Lors de l'extraction par le cyclohexane, préciser le contenu des deux phases. Justifier le choix du cyclohexane comme solvant d'extraction. Quel autre solvant aurait-on pu choisir? 3.2. De quelle manière peut-on repérer que la distillation du cyclohexane est terminée? 3.3. L'ethyl-isoeugénol est un solide. Pourquoi le contenu du ballon à l'issu de la distillation est-il constitué d'une phase huileuse? 3.4. Préciser les caractéristiques d'un solvant de recristallisation. Justifier le choix du solvant utilisé ici. 4. Contrôles de pureté. 4.1. Interpréter le chromatogramme fourni (page 5/5). 4.2. Conclure sur l'efficacité de la recristallisation 5. Spectroscopie infrarouge. Repérer sur le spectres IR fourni (page 4/5), les bandes caractéristiques de l'isoeugénol. 3/5
SPECTRE IR DE L ISOEUGÉNOL Nombre d onde (cm -1 ) 4/5
NOM : Prénom : FEUILLE DE RÉSULTATS Température de passage des vapeurs t = Masse de produit brut humide : m = Masse de produit brut humide mis à sécher : m 1 = Masse de produit brut sec : m 1 = Masse de produit brut humide mis m 2 = à recristalliser Volume de mélange M utilisé pour la recristallisation : V = Masse de produit purifié sec : m 2 = Rendement de la purification : R = Rendement de la synthèse : R = Température de fusion du produit purifié : T f = Chromatogramme fourni : Front du solvant Dépôt n 1 : isoeugénol de référence Dépôt n 2 : éthylisoeugénol brut Dépôt n 3 : éthylisoeugénol purifié Joindre la plaque de CCM obtenue. 1 2 3 Ligne de dépôts 5/5