Les alcools  -  Chimie organique expérimentale

Oxydation d'un alcool primaire
Synthèse de l'acide benzoïque

Mots clefs

Oxydation des alcools Montage à reflux Solubilité de l'acide benzoïque
Banc Kofler Point de fusion d'un mélange de cristaux

Introduction

Les alcools sont une classe de molécules qu'il n'est pas très difficile d'oxyder. Les alcools primaires s'oxydent en aldéhyde puis en acides carboxyliques. Les alcools secondaires en cétones. Les alcools tertiaires ne s'oxydent pas sans dégradation de la molécule.

[O] [O]

R-CH2-OH
Alcool (I) 

®

R-CO-H
Aldéhyde

®

R-CO-OH
Acide carboxylique

[O]

RR'CH-OH
Alcool (II)

®

R-CO-R'
Cétone

[O]

RR'R''C-OH
Alcool (III)

® ´

On remarque que quand une espèce s'oxyde, le nombre de liaisons C-O augmente. Le dernier stade de l'oxydation est donc le dioxyde de carbone.

Nous allons dans cette expérience réaliser le passage de l'alcool benzylique à l'acide benzoïque en oxydant l'alcool primaire à l'aide d'un oxydant minéral, l'ion permanganate.

[O]
C6H8-CH2-OH ® C6H5-CO-OH

Nous rencontrerons ici plusieurs techniques d'acrobatie expérimentales lors de la réalisation de l'oxydation de l'alcool primaire.

Le premier problème soulevé sera celui de la solubilité des espèces dans le solvant réactionnel. On verra ensuite les problèmes causés par le pH basique de la solution.

Nous fournissons donc quelques informations.

  1. L'ion permanganate se réduit en ion manganèse (II) rose pâle en milieu acide et en dioxyde de manganèse, solide marron en milieu basique.
  2. L'acide benzoïque n'est pas soluble dans l'eau, il précipite. En milieu basique, on passe à la forme benzoate beaucoup plus polaire que l'acide benzoïque. Conclusion l'ion benzoate est soluble dans l'eau. Une diminution du pH peut donc faire précipiter l'acide benzoïque.

Mode opératoire

1. Réaction d'oxydation

  • Dans un bicol de 250 mL, dissoudre :
  • 2 g de carbonate de sodium (M = 106 g / mol ; n = 19 mmol)
  • 5 g de permanganate de potassium (M = 158 g / mol ; n = 31,6 mmol)
  • 2,5 g d'alcool benzylique (M = 108 g / mol ; n = 23 mmol)
  • dans 100 mL d'eau.
  • Adapter un thermomètre pour vérifier la température de la solution
  • Adapter un réfrigérant
  • Mettre en route l'agitateur (chauffant)
  • Laisser chauffer pendant 1h à 80°C au bain-marie (surtout ne pas dépasser 95°C)
  • Un solide marron se forme

1. Le milieu réactionnel

1.1. Quel est le pH de la solution ?
1.2. Quelle va-t-être la demi équation de réduction du permanganate ?
1.3. Quelle est la demi équation d'oxydation de l'alcool benzylique
1.4. Pourquoi travaille-t-on en milieu basique ?

2. Traitement de la solution

  • Verser le contenu du ballon dans un bécher de 250 mL

Sous hotte :

  • Acidifier en ajoutant lentement 20 mL d'HCl concentré (Attention !)
  • Ajouter 50 mL d'une solution à 20 % de sulfite de sodium
  • Agiter jusqu'à disparition du dioxyde de manganèse
  • Refroidir le bécher dans un bain de glace : l'acide benzoïque précipite
  • Essorer les cristaux sur Büchner
  • Laver les cristaux avec un peu d'eau

2. Traitement de la solution

2.1. Quel est l'intérêt de passer en milieu acide ?
2.2. Qu'observe-t-on lors de l'ajout de l'acide chlorhydrique ?
2.3. Ecrire la réaction correspondante
2.4. Quel est le rôle du sulfite de sodium ?
2.5. Ecrire les équations correspondantes

3. Purification et analyse

  • Mettre les cristaux dans un verre de montre préalablement taré
  • Mettre le verre de montre à l'étuve, 30 min à 70°C
  • Déterminer la masse de cristaux obtenus
  • Mesurer le point de fusion au banc Kofler (Pf = 122 °C)
  • Vérifier sur banc Kofler qu'il s'agit vraiment d'acide benzoïque

3. Purification et analyse

3.1. Calculer le rendement de la réaction
3.2. Que peut-on conclure si le point de fusion est supérieur ? inférieur ? à la valeur de 122°C.
3.3. Comment fait-on pour caractériser un solide sur banc Kofler ?


Données acido-basiques

pK(CO2 / HCO3-) = 6,35 ; pK(HCO3- / CO32-) = 10,3
pK(H2SO3 / HSO3-) = 2 ; pK(HSO3- / SO32-) = 7

Données d'oxydoréduction

E°(MnO2 / Mn2+) = 1,23 V ; E°(SO42- / H2SO3) = 0,17 V
E°(C6H5-CH2-OH / C6H5-CO-OH) = -0,2 V


Réponses

 


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