7. Chromatographie du Paprika

Travaux Pratiques de Chimie Organique
Nadia BOULEKRAS
Chromatographie du paprika
I.
INTRODUCTION
Le mot paprika, emprunté au hongrois, dérive du mot serbo-croate
"paprena", qui signifie "celui qui pique", lui-même provenant du latin "piper"
signifiant poivre.
Le paprika est une épice (en poudre) de couleur rouge obtenue à partir du
fruit mûr du piment ou poivron rouge (séché et moulu). L'épice est utilisée
en cuisine pour son parfum âcre et sa couleur rouge.
D’après certaines sources, la plante dont est issu le paprika serait originaire
du Brésil. L’arbuste aurait été introduit en Espagne par Christophe Colomb.
Il se retrouve, ensuite, en Italie, puis dans l’empire ottoman, ce sont les
turcs qui l’introduisirent dans les Balkans au XVI ème siècle.
Le paprika renferme de nombreux pigments colorés dont 3 principaux qui
sont séparés par chromatographie sur couche mince (C.C.M.) :
o
caroténoïdes (jaune) :
o
capsanthine (majoritaires et qui donnent la couleur rouge au paprika) :
R
O
C
O
O
O
C
R
O
Esters d'acides gras de la capsanthine
R = chaîne de 3 carbones ou plus
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o
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capsorbine (orange) :
HO
O
O
HO
Capsorbine
II. PRINCIPE
Le paprika contient de nombreux pigments colorés qui sont facilement
séparés par chromatographie. Les colorants de la poudre de paprika sont
extraits par un solvant organique (le dichlorométane : CH2Cl2). Les
constituants de l’extrait sont séparés par chromatographie sur colonne
puis analysé par chromatographie sur couche mince (C.C.M).
III. MODE OPÉRATOIRE : Pour 4 binômes
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Dans un ballon de 100 mL, équipé d’un dispositif de chauffage à reflux,
introduire 2 g de la poudre de paprika.
Ajouter 20 mL de dichlorométhane.
Introduire quelques grains de pierre ponce.
Maintenir à ébullition à 40°C pendant 30 mn.
Laisser refroidir le mélange.
Filtrer sur Büchner et récupérer le filtrat : le filtrat renferme tous les
pigments du paprika qui ont été extraits par le dichlorométhane.
Réaliser une chromatographie sur couche mince.
IV. CHROMATOGRAPHIE
1) Définition : Le mot chromatographie vient du grec khrôma : couleur.
À l'origine, c'était une technique de séparation de substances colorées,
mais elle est aujourd'hui utilisée pour tous types de composés. C’est une
méthode physique de séparation et d'identification des constituants
d'un mélange.
2) Principe :
Certaines molécules peuvent se fixer à la surface de particules solides :
c'est le phénomène d'adsorbance ; le solide est appelé adsorbant
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(phase stationnaire ou fixe). Les molécules sont entraînées par un
liquide appelé éluant (phase mobile).
Si un composé est peu entraîné par l'éluant, il est retenu par l'adsorbant et
inversement. C'est la polarité (dissymétrie de charges dans la molécule)
du composé qui détermine son interaction plus ou moins grande avec
l'adsorbant ou l'éluant : Il faut donc combiner un éluant qui interagit
fortement avec les composés polaires (et donc les entraîne) avec un
adsorbant qui agit peu avec les composés polaires et donc beaucoup avec
les composés non polaires. Le composé le plus polaire migrera le plus haut
(entraîné par l'éluant et peu retenu par l'adsorbant) et le composé le
moins polaire migrera très peu (retenu par l'adsorbant et peu entraîné par
l'éluant). L'association contraire conduira au résultat inverse.
•
La phase stationnaire est un solide, généralement de la silice ou de
l'alumine, étalée en couche mince sur une plaque en matière
plastique ou en aluminium (chromatographie sur couche mince) ou
remplissant une colonne (chromatographie sur colonne).
•
La phase mobile, ou éluant, est un mélange de solvants, entraînant
les composés déposés :
au bas de la plaque (chromatographie sur couche mince).
en haut de la colonne (chromatographie sur colonne).
Classement des principaux solvants par caractère polaire croissant.
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Ether de pétrole
Cyclohexane
Tétrachlorure de carbone
Benzène
Toluène
Dichlorométhane
Ether diéthylique
Chloroforme
Acétate d'éthyle
Pyridine
Acétone
Ethanol
Méthanol
Eau
Acide acétique
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Solvants
apolaires
↓
Caractère
polaire
croissant
↓
Solvants
polaires
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3) Chromatographie sur colonne :
a) Préparation de la colonne :
Introduire un petit morceau de coton au fond d’une colonne propre
et sèche, munie d'un robinet à la base. Maintenir la colonne
verticalement à l'aide d'une pince en bois fixée à un support (voir
schéma). La remplir de poudre de silice puis d'éluant avant de
déposer l'échantillon.
Remarque : Pendant la phase d’élution, on veillera à ne pas
assécher la partie supérieure de la phase fixe.
b) Dépôt de l’échantillon
A l'aide d'une pipette pasteur, prélever un peu de la solution à
séparer et la déposer doucement sur le dessus de la colonne de
silice (le long des parois de la colonne): attention à ne pas déformer
la surface de la phase stationnaire pendant cette opération.
c) Développement de la colonne (élution) :
Lorsque le dépôt a bien imprégné la silice, verser un peu d'éluant
sur la colonne, très doucement, pour ne pas déplacer la silice.
Ajouter régulièrement de l'éluant dans la colonne : le niveau
d'éluant dans la colonne doit rester au dessus de celui de la silice
jusqu'à la fin du développement.
Développer la colonne en recueillant les fractions dans des petits
tubes à essais. Changer de tube (en déplaçant le portoir) dès que le
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niveau du liquide dans le tube atteint 2 cm pour le premier tube,
1cm pour les suivants ou dès qu'une couleur différente parvient en
bas de la colonne: en traversant la colonne, l'éluant entraîne les
composants du mélange les uns après les autres.
Lorsque la colonne de silice est pratiquement décolorée, arrêter
l'expérience. Laisser évaporer un peu le solvant sous la hotte pour
concentrer les fractions.
d) Analyse des fractions
Analyser les fractions par chromatographie sur couche mince, en
déposant au même endroit plusieurs gouttes de chaque échantillon
car les solutions sont très diluées. On identifiera chaque échantillon
par le numéro de la fraction, indiqué légèrement au crayon sous la
ligne de dépôt.
4) Séparation des différents pigments colorés du paprika par CCM :
a) Préparation de la cuve :
L'atmosphère de la cuve doit être saturée en vapeur d'éluant. Ceci
impose d'avoir une cuve bien fermée et préparée à l'avance.
Sous la hotte, verser l’éluant dans un bécher sec de 100 mL, sur
une hauteur de 1/2 cm. Recouvrir la cuve avec une boîte à pétri :
•
Eluant : Ether de pétrole/Acétone/Cyclohexane : 85/10/5%
b) Préparation de la plaque chromatographique :
o
o
o
o
Prendre une plaque d’aluminium recouverte de silice. Ne pas
toucher avec les doigts.
Découper avec un cutter, une plaque de (5 cm x 3 cm).
Tracer au crayon sans appuyer, une ligne à 1 cm du bord
inférieur de la plaque.
Marquer légèrement au crayon sur cette ligne (ligne de dépôt),
le (ou les) emplacement(s) où l'on déposera les solutions à
analyser. Les emplacements doivent être distants d'environ 1
cm, et à 1 cm des bords de la plaque.
c) Dépôt de l’échantillon :
o
o
A l’aide d’une pipette pasteur, d’un tube capillaire ou d’un curedent, prélever une petite goutte d’extrait de paprika, la déposer
à l’emplacement marqué.
Si la solution est trop diluée, faire plusieurs dépôts au même
emplacement, en laissant sécher entre chaque dépôt.
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d) Elution :
o
o
o
o
Lorsque les dépôts sont secs, introduire la plaque verticalement
dans la cuve (la ligne de dépôt ne doit pas tremper dans l’éluant)
et refermer à l’aide de la boîte à pétri.
Au cours de l’élution, l’éluant migre sur la plaque en imprégnant
la silice.
Retirer la plaque de la cuve avec des pinces, lorsque le front du
solvant est à 1 cm du bord supérieur de la plaque.
Repérer le front du solvant au crayon. Laisser l’éluant s’évaporer
sous la hotte.
e) Révélation (développement du chromatogramme):
Observer le chromatogramme et entourer au crayon, les différentes
tâches colorées qui apparaissent.
Remarque : lorsque les taches sont incolores, on les fait apparaître
sous une lampe UV ou à l'aide d'un révélateur chimique mais dans le
cas du paprika, les pigments apparaissent sous forme de taches
colorées, visibles à l’œil nu.
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Le chromatogramme montre que le paprika renferme 3 principaux
pigments :
Caroténoïdes (jaune)
Esters gras de la capsanthine (majoritaires et qui donnent la
couleur rouge au paprika)
Ester gras de la capsorbine (orange).
f) Rapport frontal :
On appelle rapport frontal Rf d'une espèce chimique, le rapport
entre la distance x parcourue par l'espèce et la distance y parcourue
par l'éluant pendant le même temps.
Rf dépend de la nature du produit, de l'éluant et de la phase fixe.
Rf =
V.
dis tan ce parcourue par la susbs tan ce
dis tan ce parcourue par l' éluant
COMPTE RENDU
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=
x
y
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Nadia BOULEKRAS
Dessiner le montage à reflux utilisé pour l’extraction du paprika.
Indiquer le rôle de la pierre ponce.
Préciser le rôle du réfrigérant.
Coller et redessiner le chromatogramme obtenu, sur le compte rendu ;
en indiquant les couleurs des taches. Combien de principaux colorants
différents, la poudre de paprika contient-elle ?
Calculer les 3 rapports frontaux pour les 3 colorants.
Références
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Chimie organique expérimentale. Nadia Boulekras. OPU. 2010.
http://catice.acbesancon.fr/Sciences_Physiques/physique_chimie/lycee/seconde/chimie/p
aprika.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paprika
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