mise au point d`un protocole expérimental, ou comment passer d`un

Un TP de A à Z : mise au point d’un protocole expérimental, ou comment passer d’un
herbicide à un parfum ?
DOCUMENTS A DISPOSITION
• Merck Index (XIè éd., 1989),
• Catalogues fabricants : Aldrich, Acros, Fluka, VWR.,
• Blanchard-Desce M., Fosset J., Guyot F., Jullien L. et Palacin S. - Chimie organique
expérimentale - Hermann, 1987, pp. 325-327.
Pour information, le benzonitrile constitue le squelette d’une gamme
d’herbicides, les hydroxy-benzonitriles, tels les bromo, chloro et iodoxynil
(ou 3,5-dihalogéno-4-hydroxybenzonitrile). Voir DS1 de chimie organique.
N
X
HO
X
1.
Les considérations théoriques
La réaction. "comment fait-on pour former de l’acide benzoïque à partir de benzonitrile?".
N
?
O
"où trouve-t-on l’information ?"
Extrait du Merck Index
1 OH
Extrait du Merck Index
2 Extrait du Merck Index
2.
Ebauche de protocole
3.
Le protocole
Δ
N
)))
hν
?
O
OH
µ-ondes
Interaction hydrophobe (London)
Eluant
O
O
O
H
O
O
O
O
O
Interaction dipôlaire
N
O
O
H
O
O
Liaison hydrogène
O
H O
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H
H
N
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OH O
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O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
Silice
Tableau d’avancement
n / mmol Ph-CN(l) + HO-(aq) + H2O(l) = PhCOO-(aq) + NH3(aq)
Etat initial
t>0
Etat final
3 Le mécanisme.
H O
H O
H
H
N
C
H O
H
O
N
C
Benzonitrile
H O
H
O
C
N
H
H O
H
O
H
H O
C
N
H
H
O H
Benzamide
O
C
H
H
N
N
H
O
O H
C
H O
H
H
O
H
C
O H
O
H
O H
H
H
O
C
O
O
O
H
Acide benzoïque
O
Ion benzoate
4 C
H O
H
N
H
5 Fiche de sécurité Récupération 3 Produit volatil et inflammable Rejets possibles dans évier CMR2 Réactifs / produits / solvants / catalyseurs / sous‐produits Phrases R / H Phrases S / P Port des gants Pictogrammes1 Travail sous hotte Port d’un masque à poussières MANIPULATION : 1
F : facilement inflammable, F+ : extrêmement inflammable, T : toxique, T+ : très toxique, E : explosif, N : danger pour l’environnement, C : corrosif, Xn : nocif, Xi : irritant, O : comburant. 2
Cancérogène : R40 (H351) – R45 (H350) – R49 (H350i), Mutagène : R46(H340) – R68 (H341), Repro‐toxique : R60 (H360F, H360FD, H360Fd) – R61 (H360D, H360FD, H360Df) – R62 (H361f, H361fd, H360Df) – R63 (H361d, H360Fd) 3
Métaux lourds ML, solvants chlorés SC, solvants non chlorés SNC 6 Fiche de renseignements (chimie organique) MANIPULATION : Produit Formule moléculaire M / g.mol‐1 Pureté Etat physique4 Aspect Prix € / 100g 4
A 25°C / 1 bar 7 Tfus / °C Téb /°C d204 nD20 pKA,i LogPe/o µ / D HA HD Tableau de marche
Opération Observations mbenzonitrile = VNaOH = Compléter la fiche de sécurité Vsolvant = Compléter la fiche de sécurité Temps de réaction : VH2O de lavage = Gestion des rejets Vsolvant recristallisation = Gestion des rejets Choix des réactifs Choix du/des solvant(s) Choix de la verrerie réactionnelle Mode d’introduction des réactifs Mode d’activation Type de catalyse Suivi de réaction Technique d’isolement du produit Produits nécessaires à l’opération, quantités Technique de purification du produit Produits nécessaires à l’opération, quantités Technique de caractérisation 1 Technique de caractérisation 2 8 Calcul des rendements en synthèse organique
Produit Masse théorique : mthéorique. Synthèse Masse de brut humide obtenue : mbrut humide. Séparation brut / échantillon à recristalliser m'humide est mise à sécher, m''humide est mise à recristalliser Séchage du brut Le passage à l'étuve de m'humide donne m'sec. Rendement du séchage du brut Pourcentage d’humidité du brut Rendement du brut Recristallisation m''humide donne m''recristallisé humide. Son passage à l'étuve donne m''recristallisé sec. Rendement du séchage du produit recristallisé
Pourcentage d’humidité du produit recristallisé
Rendement de recristallisation. Rendement en produit recristallisé Pureté chromatographique (non réalisé ici) Rendement corrigé (non réalisé ici): 9 mthéorique = mbrut humide = m'humide = m''humide = m'sec = ρséchage = %humidité = ρbrut = m''recristallisé humide = m''recristallisé sec = ρséchage = %humidité = ρrecristallisation = ρrecristallisé = ρchromat.= ρcorrigé = Rapport d’analyses
Température de fusion Tfus mesuré Tfus tabulé (indiquer la source) Ecart relatif / % Analyse chromatographique CCM Analyse spectroscopique : infrarouge 10