Dernière étape de la synthèse du paracétamol Para-aminophénol + anhydride éthanoïque = NH2 O C = C4H6O3 O CH HC C + NH CH O + CH HO H3C H3C C6H7NO + acide éthanoïque O + HO paracétamol = C8H9NO2 C CH3 H3C C OH O + C2H4O2 1ere Etape dissolution de l’aminophenol dans l’acide éthanoïque NH2 Chauffage au bainMarie à 80° pour dissoudre l’aminophenol O HO H3C C OH balance 2.72 g 2.72 g d’aminophenol + 20 mL d’acide éthanoïque Le rôle de l'acide acétique est de créer un milieu acide favorable à la dissolution du 4-aminophénol. 2eme Etape réaction avec l’anhydride 3.5mL d’anhydride éthanoïque O H3C O Eau glacée H3C O Cristallisation du paracétamol Refroidir, Le 4-aminophenol est dissout CH HO NH2 C CH HC HO C CH NH C O CH3 3eme Etape extraction des cristaux de paracétamol Filtre Büchner + lavage à l’eau distillée L'intérêt de la trompe à eau pour la filtration sur büchner est de créer le vide dans la fiole à vide Ceci accélère alors la filtration car le liquide mélangé avec les cristaux de paracétamol est « aspiré » au lieu de n'être soumis qu'à la seule force de gravité. cristaux Papier filtre Aspiration de l’air Filtrat : aminophenol et acide éthanoïque L’excès d’anhydrique s’est transformé en acide éthanoïque au contact de l’eau O O H3C H3C O + H-O-H OH O H3C H3C O C C OH séchage Cristaux de paracétamol brut non purifié la purification par recristallisation est basée sur la différence de solubilité dans un solvant entre le composé que l'on souhaite recueillir et les impuretés en solution. Puisque celleci est effectuée à froid, il faut donc que les impuretés soient plus solubles dans l'eau à froid que le paracétamol. Les impuretés restent donc majoritairement dans l'eau, c'est à dire dans le filtrat, une fois la deuxième filtration réalisée. Dissolution des cristaux dans 20 mL d’eau à chaud refroidir (le paracétamol recristallise , pas les impuretés) Filtration sous vide Paracétamol pur Eau + impuretés dissoutes Eau glacée QUESTIONS 1-La réaction : 1-1.Quels sont les groupements et fonction chimiques présents sur le paracétamol ? Parmi les autres noms du paracétamol , quel est celui de nomenclature de chimie : acétaminophène ; 4-acétylaminophénol ; p-acétylaminophénol ; N-(4-hydroxyphényl)éthanamide ; 2 1 La molécule est constituée d'un cycle benzénique, substitué par un groupement hydroxyle et par un groupement amide en position para (4e carbone). 3 4 N-(4-hydroxyphényl)éthanamide CH HO C CH HC C CH NH C O CH3 1-2.Cette réaction est-elle globalement une réaction d’addition de substitution ou d’élimination ? Détailler la réponse. NH2 O + HO CH HO H3C O = C CH HC H3C O O C CH + NH C CH3 H3C C OH O Un des atomes du groupement amino (NH2) du para aminophénol est remplacé par le groupe CH3 – CO venant de l'anhydride éthanoïque. Donc globalement une SUBSTITUTION 1-3.En examinant les étapes du détail du mécanisme réactionnel, montrer que l’étape 3 est une réaction acide-base et dire si l’étape 1 et 2 sont des réactions d’addition de substitution ou d’élimination. L’étape 1 est une réaction d’addition L’étape 2 est une réaction d’élimination acide base L’atome d’azote cède un proton H+ qui est accepté par le O– de l’ion éthanoate. 1-4.Représenter la (ou les) flèche(s) courbe(s) qui rend(ent) compte de l’obtention de l’intermédiaire A. Justifier votre schéma. En observant le produit, on remarque qu’une liaison C – N s’est formée. Il y a donc eu un mouvement de doublet entre ces deux atomes. L’atome d’azote N est un site donneur de doublets d’électrons tandis que l’atome de carbone auquel il se lie est un site accepteur car il est lié à deux atomes d’oxygène O plus électronégatifs et possède donc une charge partielle positive. 2- calculs : 2.1- Déterminer les quantités de matière des réactifs utilisés NH2 4- aminophénol C6H7NO M1 = 109 g/mol HO n1= m1 M1 = 2.72 = 2.5 x10-2 mol 109 O Anhydride éthanoïque H3C O C4H6O3 m2 =ρ x V = 1.082 x 3.5 =3.79 g H3C O n2= m2 M2 = 3.79 102 = 3.7 x10-2 mol M2 = 102 g/mol 2.2- Quel est le réactif limitant?(tableau d’avancement) C6H7NO État initial x=0 2.5 x10-2 Intermédiaire : x 2.5 x10-2 -x État final : xm réactif limitant : C6H7NO 0 + C4H6O3 = C8H9NO2 + C2H4O2 3.7 x10-2 0 0 3.7 x10-2-x x x 1.2 x10-2 2.5 x10-2 xm =2.5 x10-2 mol 2.5 x10-2 Excès de :C4H6O3 3.7 x10-2 –xm = 1.2 x10-2 mol 2.3- Quelle masse de paracétamol peut-on théoriquement obtenir? mp= np x Mp Avec Mp = 135 g/mol mp= 2.5 x10-2 x 135 = 3.4g 2.4- En supposant que vous avez obtenu 2,8g de paracétamol, calculer le rendement de votre synthèse . Rendement : η = 2.8 3.4 = 0.82 = 82% 3-Analyse du protocole expérimental 3.1- Justifier l’étape a,b,c,d de la synthèse -Le réfrigérant à air condense les vapeurs qui auraient tendance à sortir du milieu réactionnel (voir pictogrammes) -Dissolution du para-aminophénol (favorisée dans une solution aqueuse de d’acide éthanoïque chaud Pour augmenter la vitesse de réaction (facteur cinétique) Fin du processus de dissolution pour que le 4-aminophénol puisse ensuite réagir avec l’anhydride 3.2- détailler l’utilité du protocole de purification. En rajoutant de l’eau distillée, l’anhydride éthanoïque n’ayant éventuellement pas réagi se transforme alors en acide éthanoïque. La recristallisation repose sur la différence de solubilité du paracétamol et d’autres espèces considérées comme des impuretés. Le paracétamol et un éventuel excès de para-aminophénol sont recueillis dans le filtre. 3.3- Commenter et interpréter la chromatographie réalisée. S1 : paracétamol brut S2: paracétamol recristallisé S3: para-aminophénol S4: paracétamol du commerce Front de l’éluant Révélation : lampe UV S1 s2 s3 s4 Front de l’éluant Le paracétamol préparé correspond au paracétamol du commerce et ne montre pas de trace de 4 aminophénol Ligne des dépôts
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