Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 1/7 SYNTHESE DU PARACETAMOL

Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 1/7 SYNTHESE DU PARACETAMOL Objectifs : - Pratiquer une démarche expérimentale pour synthétiser une molécule organique d’intérêt biologique à partir d’un protocole. - Identifier des réactifs et des produits à l’aide de spectres et de tables fournis. Le laboratoire qui vous emploie a reçu l'autorisation de concevoir un générique du Doliprane, dont le principe actif est le paracétamol. Votre équipe doit, dans premier temps, lancer la synthèse à petite échelle afin de justifier, valider et préciser les étapes du protocole proposé par le bureau d'étude. Puis, dans un second temps, elle doit en déterminer le rendement, avant de donner l’autorisation pour une synthèse en quantités industrielles. Le paracétamol (contraction de para-acétyl-amino-phénol) est la substance active de nombreuses spécialités médicamenteuses de la classe des antalgiques antipyrétiques non salicylés. Il est indiqué dans le traitement symptomatique de la fièvre et des douleurs d'intensité faible à modérée, seul ou en association à d'autres analgésiques. Contrairement à l'aspirine, il est dépourvu de propriétés anti-inflammatoires et n'agit pas sur l'agrégation plaquettaire. Le paracétamol est le médicament le plus prescrit en France — les trois médicaments les plus prescrits sont tous à base de paracétamol et totalisent plus de 260 millions de doses. Il a l'avantage d'avoir peu de contre-indications, de pouvoir être prescrit à tout âge et d'être dénué d'effets indésirables sérieux lorsqu'il est utilisé à la posologie recommandée. Document 1 : Protocole expérimental * Etape n°1 :  En utilisant un cristallisoir rempli à moitié d’eau, préparer un bain-marie à 80 °C environ sur la plaque chauffante électrique.  Préparer un autre cristallisoir contenant de l’eau et des glaçons.  Dans un erlenmeyer propre et sec, peser une masse m = 2,8 g de 4-aminophénol et introduire environ 20 mL de solution d’acide éthanoïque à 2 mol.L-1. Adapter un réfrigérant à air et chauffer l’erlenmeyer à l’aide d’un bain-marie à 80 °C tout en agitant (agitateur magnétique) jusqu’à dissolution totale de l’aminophénol puis sortir l’erlenmeyer du bain-marie et refroidir le mélange en plaçant l’erlenmeyer sous un courant d’eau froide.  Ajouter lentement environ 3,5 mL d’anhydride éthanoïque (très corrosif), en agitant ; refroidir le mélange dans un bain d’eau glacée et attendre la cristallisation. Gratter éventuellement avec la baguette de verre le fond de l’erlenmeyer pour faciliter la cristallisation. * Etape n°2 :  Filtrer le mélange pour récupérer les cristaux à l’aide d’une fiole à vide et d’un filtre Büchner. Rincer avec un minimum d’eau distillée. Les cristaux obtenus sont du paracétamol dit « brut » contenant des impuretés. * Etape n°3 :  Dans un bécher de 100 mL, faire chauffer environ 40 mL d’eau distillée.  Transvaser les cristaux de paracétamol « brut » (avec le barreau aimanté) dans l’erlenmeyer rincé ; ajouter, petit à petit, lentement, environ 20 mL d’eau distillée chaude. ATTENTION : ne pas verser toute l’eau distillée d’un coup ! Poser sur la plaque chauffante et chauffer jusqu’à dissolution totale.  Refroidir doucement : d’abord à l’air, puis en faisant couler de l’eau sur l’extérieur de l’erlenmeyer, puis en le plaçant dans un bain d’eau glacée, jusqu’à la cristallisation totale du paracétamol.  Filtrer à nouveau sur Büchner pour assécher les cristaux de paracétamol le mieux possible ; les récupérer dans un boite de pétri préalablement pesée et les placer dans l’étuve puis peser les cristaux obtenus. * Etape n°4 :  Mesurer la température de fusion θfus des cristaux obtenus à l’aide d’un banc Köfler. Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 2/7 Document 2 : Données physico-chimiques Composé Aspect à 25°C et sous 105 Pa (1 bar) Risques Solubilité dans l’eau θfusion θéb Masse molaire (g.mol-1) 4-aminophénol solide blanc 8 g.L-1 à 20°C 33 g.L-1 à 60°C 85 g.L-1 à 100°C 186 °C 109 Anhydride éthanoïque liquide incolore densité: 1,08 réagit avec l’eau en donnant l’acide dont il est issu -73°C 136 °C 102 Paracétamol solide blanc 10 g.L-1 à 20°C 250 g.L-1 à 100°C 168 °C 151 Acide éthanoïque liquide incolore très grande solubilité de 0° C à 100°C 17 °C 60 Document 3 : Electronégativités sur l'échelle de Pauling Quelques aides pour rédiger votre rapport … Commentaires sur la mise en œuvre du protocole : 1. Justifier la verrerie utilisée pour mesurer : 20 mL d’eau / 20 mL d’acide éthanoïque 3,5 mL d’anhydride éthanoïque 2. Etape 1 : * Quel est le rôle de l’acide éthanoïque ? * Pourquoi chauffe-t-on le mélange après l’ajout d’acide éthanoïque ? * Justifier l’ajout lent d’anhydride éthanoïque au mélange. Quelles autres précautions prendre ? 3. Etape 2 : * Comment élimine-t-on l’excès d’anhydride éthanoïque en fin de réaction ? * Compléter le schéma ci-contre de filtration sous pression réduite. * Pourquoi utilise-t-on de l’eau glacée pour faire apparaître les cristaux ? * Après la filtration, pourquoi faut-il laver les cristaux à l’eau ? Pourquoi avec un minimum d’eau ? Pourquoi de l’eau glacée ? 4. Etape 3 : On dissout les cristaux bruts dans un solvant tel que : - à chaud : solide et impuretés sont solubles dans ce solvant, - à froid : solide insoluble, impuretés solubles dans ce solvant. * En déduire l’intérêt de cette étape dite de recristallisation. 5. Associer un nom choisi dans la liste suivante pour les différentes étapes (n°1 à 4) du protocole expérimental : décantation – filtration – distillation – synthèse – recristallisation – identification C N O 2,55 3,04 3,44 Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 3/7 Document 4 : La transformation chimique Le paracétamol est synthétisé au laboratoire à partir d’anhydride éthanoïque et de 4-aminophénol (ou « para-aminophénol ») dissous en milieu aqueux. L’équation associée à la réaction s’écrit : Le mécanisme proposé pour cette transformation s'effectue en trois étapes : Bilan sur la synthèse : 1. Montrer que l’anhydride éthanoïque est bien en excès par rapport au 4-aminophénol lors de cette synthèse. 2. Exprimer puis calculer le rendement R de la synthèse après avoir calculé la masse de paracétamol attendue. 3. Proposer au moins deux autres méthodes que les précédentes permettant de vérifier la pureté du produit final synthétisé. 4. A l’aide des résultats expérimentaux et grâce aux documents 2 & 5, montrer par deux méthodes que le produit obtenu est bien du paracétamol. Réflexion sur la sélectivité du protocole : 1. Entourer et nommer les groupes fonctionnels caractéristiques présents dans la molécule de 4-aminophénol (ou para-aminophénol) et dans celle du paracétamol. 2. A partir de la nature des réactifs et des produits, déterminer la catégorie de la réaction. 3. Dans le mécanisme réactionnel, comment appelle-t-on le site constitué par l’azote ? Justifier. 4. Compléter le mécanisme réactionnel en indiquant les charges partielles et avec les flèches courbes précisant les échange d’électrons. 5. L’anhydride éthanoïque pourrait être attaqué de façon analogue mais différente. Préciser la réaction que l’on pourrait observer et le produit attendu dans ce cas. Sachant que cette réaction parallèle n’est pas observée, on parle de réaction sélective. Définir ce terme et justifier l’attaque préférentielle observée en proposant un classement des groupes électro-donneurs. 0 0 0 Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 4/7 Document 5 : Spectres IR des réactifs et produits obtenus SPECTRE INFROUGE DU PARACETAMOL SPECTRE INFROUGE DU 4-AMINOPHENOL TRANSMITTANCE WAVENUMBER (cm-1) TRANSMITTANCE WAVENUMBER (cm-1) Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 5/7 MATERIEL Titre du TP : Synthèse Paracétamol Classe : TS Matériel au bureau :  1L d’acide éthanoïque à 2 mol/L + bécher 100mL  Canne à pêche  Plein de glaçons  4 Pissettes eau distillée au frigo  9 erlenmeyer 150mL (pour le 2nd groupe) SOUS HOTTE :  Paraminophénol + spatule + balance (60 g)  Anhydride éthanoïque (100 mL) + bécher 100mL Matériel élève : Nombre de groupes : 9  Erlenmeyer 150mL  1 éprouvette de 10mL  1 éprouvette de 25mL  Un cristallisoir pour bain marie  Un cristallisoir classique pour bain de glace  Un agitateur magnétique chauffant + barreau aimanté  Bécher 100 mL  Une coupelle de verre (ou boite de pétri)  Une baguette de verre  Coupelle de pesée  Pissette d’eau distillée  Un thermomètre  Gants  Lunette Matériel au fond de la salle :  Plusieurs dispositifs de filtration sous vide avec réserve de rondelle de papier filtre.  Balance  Banc kofler étalonné et en marche  Bidon de récupération organique Matériel sur chariot: Produits frais à acheter : Les faire s’activer car TP synthèse orga tjs très long : donc se répartir les tâches et anticiper (laver, exploitation, matos, produit, préparer suite …) Faire peser avant et après purification Terminale S AE 24_Synthèse du paracétamol M.Meyniel 6/7 CORRECTION : Synthèse du paracétamol Commentaires sur la mise en œuvre du protocole : 1. Pour les 20 mL d’eau et les 20 mL d’acide éthanoïque, les volumes n’étant précis qu’au millilitre, on peut utiliser une éprouvette graduée. Pour les 3,5 mL d’anhydride éthanoïque, il est préférable d’utiliser une pipette car la précision est de l’ordre du dixième de millilitre. 2. Etape 1 : * uploads/Finance/ synthese-du-paracetamol-document-1-protocole-experimental.pdf