Nom-Prénom : Chapitre 16 : TP : Synthèse de l aspirine L aspirine, encore appelée acide acétylsalicylique fut synthétisée en 1897, il y a donc maintenant plus de 100 ans. Plus vieux médicament du monde, l aspirine a traversé les siècles sans prendre une ride et continue de faire la «une» des journaux scientifiques avec la mise en évidence de nouvelles indications thérapeutiques. Comme son nom l indique, l acide acétylsalicylique est un dérivé des salicylés dont les vertus antalgiques étaient connues depuis longtemps. I- Etape de transformation : C est lors de cette étape que la réaction chimique aura lieu et qu il y aura formation de l aspirine. Protocole : 1. Préparer un bain marie à 60 C. La température ne devra pas dépasser 70 C. 2. Introduire dans un ballon 4,0 g d'acide salicylique en poudre. 3. Ajouter sous la hotte 8,0 ml d'anhydride éthanoïque. (Attention, vapeurs toxiques! Il faut prélever sous hotte et bien fermer le ballon) 4. Ajouter 5 gouttes d'acide sulfurique concentré. (Attention très dangereux!) 5. Agiter pour dissoudre le mélange. 6. Adapter un réfrigérant à eau sur le ballon. (Voir schéma ci-dessous) 7. Chauffer le mélange au bain-marie (60 C) pendant 25 min environ tout en agitant régulièrement. Questions : 1) Légender le schéma suivant : 2) Quel est l intérêt d utiliser un montage à reflux? 3) L équation de la réaction est la suivante : La réaction de synthèse de l aspirine a pour équation : Acide salicylique Anhydride éthanoïque Acide acétylsalicylique Acide (aspirine) éthanoïque
Compléter le tableau suivant : Espèce chimique introduite État physique Masse m (en g) ou volume V (en ml) introduit M (en g/mol) Masse volumique (en kg/l) Températu re de fusion ( C) Quantité de matière n introduite (en mol) Acide salicylique 138-159 Anhydride éthanoïque 102 1,08-73 Acide Liquide sulfurique (ionique) concentré 0,25 ml 98 1,84-8,5.10-2 mol Aspirine - - - - 135-4) Quel est le réactif en excès? 5) Que le réactif limitant? 6) Quelle est la quantité de matière d aspirine que l on peut espérer récupérer en fin de réaction (si elle est totale)? En déduire la masse maximale que l on peut récupérer en aspirine). 7) Quelle est le rôle de l acide sulfurique? II- Étape de traitement : L objectif est de récupérer l aspirine solide : Protocole : 8. Retirer le ballon du bain-marie tout en laissant le réfrigérant, attendre que le mélange refroidisse. (Possibilité de plonger le ballon dans un cristallisoir rempli de glace) 9. Introduire progressivement, par petites quantités, environ 70 ml d'eau distillée par le haut du réfrigérant. 10. Placer le ballon dans un bain d'eau glacée (eau froide + glaçons) (Si il n y a pas de solide dans votre ballon à ce moment, appeler la prof, dans le calme sans paniquer et sans se mettre à pleurer même si l absence de solide montre que vous avez tout loupé et que quand je vais arriver vers vous je vais encore dire : «pffff mais qu est ce que je vais faire de vous mes pauvres enfants.» ) 11. Filtrer sur montage Büchner et rincer à l'eau distillée froide. 12. Mettre de côté une petite quantité du produit brut (dans un morceau de papier filtre avec votre nom). 13. Mettre en poudre le produit brut. Questions Données : en présence d'eau, l'anhydride éthanoïque réagit pour donner de l'acide éthanoïque qui est soluble dans l eau. Température Solubilité de l aspirine dans l eau (en g/l) 20 C 2,0 25 C 3,3 37 C 10 100 C 70 1) Pourquoi avoir ajouter de l eau dans le ballon et l avoir placer dans l eau glacée?
2) Légender le schéma ci-dessous : 3) Quel est l intérêt de ce type de filtration? 4) Quelle(s) espèce(s) chimique(s) se trouvent dans le filtre? 5) Quelle(s) espèce(s) chimiques se trouvent dans le filtrat? III- Etape de purification Protocole : 14. Le placer dans un bécher, ajouter 10 ml d éthanol pur tiède, agiter avec un agitateur en verre. 15. Ajouter dans ce bécher environ 10mL environ d'eau glacée et placer le dans la glace. On observe la recristallisation de l'aspirine 16. Filtrer à nouveau sur Büchner. Questions : 1) Quelle technique d analyse que vous connaissez bien pourriez vous proposer pour déterminer si le produit obtenu contient des impuretés ou? 2) Quelle est l impureté susceptible d être présente dans le solide à la fin de l étape de traitement? La technique utilisée ici est la recristallisation, le principe de la technique est expliquée en annexe. La suite du travail sera effectuée lors du TP suivant.
IV- Etape d identification 1) Pourquoi est-il nécessaire à l issue d une synthèse d identifier le produit obtenu? 2) Quelles méthodes d identification proposez-vous? Les mettre en œuvre si possible et conclure. V- Détermination du rendement de la synthèse : Protocole 17. Sécher les cristaux entre deux morceaux de papier filtre et peser l aspirine obtenu en la plaçant dans un verre de montre préalablement pesé. Questions : Le rendement ρ d une synthèse est le rapport (sans unité) : ρ= n p n max où n p représente la quantité de produit pur effectivement obtenu et n max la quantité de produit pur que l on pourrait obtenir si la transformation était totale. 1) Calculer le rendement de la synthèse. 2) Comment pouvez-vous expliquer cette valeur? Est-il possible d avoir un rendement de 100 %?
Annexe I : Principe de la recristalisation Principe La recristallisation à pour but de purifier un produit en le débarrassant des impurétés qu il pourrait contenir. Cette technique repose sur la différence de solubilité entre les impuretés et le produit pur dans un solvant donné à chaud et à froid. Sachant qu en général, la solubilité d un solide diminue avec la température, la recristallisation consiste donc à : Dissoudre le produit brut dans le minimum de solvant à ébullition. Refroidir la solution. Le produit cristallise seul, en laissant les impuretés en solution dans le solvant. Récupérer le solide désiré par filtration sur büchner Choix du solvant Produit à purifier peu soluble à froid mais soluble à chaud Impuretés insolubles même à chaud (elles sont alors éliminées par filtration à chaud) ou solubles à chaud et à froid (elles sont éliminées par la dernière filtration). Quelques remarques sur la technique Dissolution du solide : elle doit être faite dans le minimum de solvant nécessaire pour dissoudre totalement le solide désiré, il faut donc l ajouter par petites fractions, en chauffant entre chaque ajout (si possible à reflux) Recristallisation : la qualité des cristaux dépend pour une grande part de la vitesse de refroidissement de la solution. Elle ne doit être ni trop rapide (cristaux petits et impurs), ni trop lente (emprisonnement des impuretés)
Annexe II : Interprétation microscopique de la synthèse de l'aspirine : (pour s entraîner sur le chapitre 14) Mécanisme réactionnel de la synthèse de l aspirine 1. Attribuer aux atomes des liaisons suivantes leurs charges partielles δ+ ou δ- en s aidant des électronégativités des éléments : O-H et C-O. (liaison entourées) Etape 1 : la première étape a pour équation 2. Indiquer le site donneur et le site accepteur de doublet d électrons qui interagissent dans l étape 1. Justifier leur caractère donneur ou accepteur de doublet d électrons. 3. A l aide de deux flèches courbes, représenter le mouvement des doublets d électrons mis en jeu pour expliquer les modifications des liaisons observées. Etape 2 : dissociation Etape 3 : réaction acido-basique 4. A l aide de deux flèches courbes, représenter le mouvement des doublets d électrons mis en jeu pour expliquer l étape 2 de dissociation. r 5. Procéder de même pour expliquer l étape finale.