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TP de Chimie Organique - ENSCMu - Free

Une addition électrophile, puis une prototropie et une déshydratation sont ..... Ce dernier subit une substitution électrophile aromatique de la part du cycle en ...




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Brahim ZARDOUA
Du 12 janvier au 03 mars 2010

















Travaux Pratiques de Chimie Organique et Bioorganique
























Encadrants :

D. JOSIEN
H. CHAUMEIL
P. LLOPIZ


SOMMAIRE









PARTIE THEORIQUE 3

But 3
Bibliographie 3

PARTIE EXPERIMENTALE 4


Préparation de la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine B 4
Préparation de la 7-acétoxy-4-méthylcoumarine C 6
Préparation de la 8-acétyl-7-hydroxy-7-méthylcoumarine D 8
Préparation de la 2,6-dihydroxyacétophénone E 11


CONCLUSION GENERALE 14

REFERENCES BIBILOGRAPHIQUES .14

Phrase de Risques et de Sécurité

Annexes (spectres RMN 1H)
PARTIE THEORIQUE

But

Le produit que l’ont va synthétiser fait intervenir comme intermédiaires réactionnels des dérivés de la coumarine. Ces molécules sont des composés qui possèdent des propriétés thérapeutiques (anticoagulantes et antioedématiques). Ce sont des composés contenant une fonction lactone et ils peuvent être méthylés ou être engagés dans des liaisons hétérosides. Plus d’un millier de coumarines naturelles ont été décrites. Elles sont très largement distribuées dans le règne végétal1.
Le produit final sert de matrice pour l’analyse des peptides fragiles et petites protéines possédant des ponts disulfures par la méthode de désorption-ionisation laser assisté par matrice2.
Le but de ce TP est donc de synthétiser en plusieurs étapes (4 étapes) : le 2,6-dihydroxyacétophénone, à partir du résorcinol. Ce composé est décrit dans la littérature et a été synthétisé via plusieurs méthodes. Nous pourrons à la fin de ce présent rapport faire une comparaison.

Le schéma global de cette synthèse est le suivant :

Schéma 1 : synthèse de la 2,6-dihydroxyacétophénone

La description du mécanisme de chaque étape sera faite dans la suite.

Bibliographie

Malgré une recherche approfondie pour trouver d’éventuelles méthodes autres que celle que l’on va utiliser pour cette synthèse, je n’ai pas réussi à en trouver d’autres. En revanche, il est à signaler que le premier dérivé de la coumarine préparé (produit B), a été synthétisé selon plusieurs méthodes. Parmi celles-ci, celles qui consiste à traiter du résorcinol par l’acétylacétate d’éthyle en présence de l’acide paratoluènesulfonique (APTS) pour conduire à la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine. Cette méthode qui n’utilise pas de solvant a été mise au point très récemment par deux chercheurs japonais. Elle l’a l’avantage sur les méthodes précédentes (dont celle que l’on va utiliser) d’être rapide et de donner d’excellent rendements. Les conditions usuelles très dures – usage de l’acide sulfurique concentré comme catalyseur acide - imposaient une durée de réaction comprise entre 12h et 24h.
Une autre méthode a été proposée utilisant comme catalyseur une résine cationique solide3.


PARTIE EXPERIMENTALE

Préparation de la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine B

Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises en jeu, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers composés sont présentées dans le tableau ci-après :
RésorcinolAcétylacétate d’éthyleAcide sulfurique concentré7-hydroxy-4-méthylcoumarineFormule chimiqueC6H6O2C6H10O3C2H8N2C10H8O3Quantité12 g14,2 g109 mL12,4Masse Molaire (g.mol-1)110,1130,1498,078176,172Densité d2041,281,0211,8305-Eb 760 (°C)277180,8340344
Observations et interprétations
L’ajout de l’hydroxyde de sodium sert à redissoudre le précipité formé après ajout de la glace et d’eau afin d’éliminer les impuretés du milieu. En effet, seul le produit se redissout. L’acidification du mélange a pour objectif de reformer les cristaux de la dérivée de la coumarine souhaitée.

Mécanisme réactionnel
Cette réaction permet la synthèse de coumarines par réaction des phénols avec les beta-céto-esters. Une addition électrophile, puis une prototropie et une déshydratation sont catalysées par un acide fort de Bronsted (ici acide sulfurique concentré). Suivent, une addition nucléophile conduisant à la cyclisation, puis une prototropie et une élimination d’éthanol pour donner le squelette de la coumarine.
Bilan :

Schéma 2 : mécanisme réactionnel de la synthèse de la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine

Résultats et discussion
Aspect et masse
Le produit obtenu est sous forme de cristaux jaunes pâle de masse : m=12,4 g
Soit un nombre de moles : nexp = m/M = 12,4/176= 0,0704 mol
Température de fusion
Température de fusion relevée : Tfusion=182-185,2 °C
Rendement
Calculons le rendement :
Masse théorique du produit
Le réactif limitant est le résorcinol de masse m = 12 g et M = 110 g.mol-1
Nombre de moles n = 0,1090 mol, donc le nmax = 0,1090 mol
Rendement : hð ð= nexp/nth = 0,0704/0,1090



RendementT fusionExpérimental64,6 %182-185,2 °CThéorique482-90 %185 °COn conclut que le produit obtenu est pur et le rendement est plutôt bon.

Fiche de données de sécurité

RésorcinolAcétylacétate d’éthyleAcide sulfurique concentré7-hydroxy-4-méthylcoumarineDL50- [3980 mg.kg-1 (rat,oral)
>5000 mg.kg-1 (lapin, cutané)[2140 mg.kg-1 (rat, oral) [-Type de danger HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-skull.svg" \o "\"SGH06 : Toxique\"   HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-pollu.svg" \o "SGH09 : Danger pour le milieu aquatique"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b9/GHS-pictogram-pollu.svg/60px-GHS-pictogram-pollu.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xn : nocif
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_N.svg" \o "Dangereux pour l`environnement"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/Hazard_N.svg/50px-Hazard_N.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
N : dangereux pour l’environnement

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-skull.svg" \o "\"SGH06 : Toxique\" 
Danger

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-skull.svg" \o "\"SGH06 : Toxique\" 
DangerPhrases de Risque R HYPERLINK "http://www.chemicalbook.com/RiskAndSafety.htm" \l "Risk" 22,36/38,5036/37/383536/37/38Phrase de Sécurité S2, HYPERLINK "http://www.chemicalbook.com/RiskAndSafety.htm" \l "Safety" 26,6102,24/25,26,36 (1/2),26,30,45[26,36N° CAS HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=106-22-9&language=fr&title=Citronellol" 108-46-3 HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=7647-01-0&language=fr&title=Acide_chlorhydrique" 141-97-9 HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=75-09-2&language=fr&title=Dichlorom.C3.A9thane" 7664-93-9 HYPERLINK "http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=2033-24-1" 90-33-5

Préparation de la 7-acétoxy-4-méthylcoumarine C

Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises en jeu, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers composés sont présentées dans le tableau ci-après :
Anhydride acétique7-hydroxy-4-méthylcoumarinePyridine7-acétoxy-4-méthylcoumarineFormule chimiqueC4H6O3C10H8O3C5H5NC12H10O4Quantité14,1 g12,421,812,8 gMasse Molaire (g.mol-1)102,088617679,0999218Densité d2041,082-0,9819-Eb 760 (°C)139344115,35-
Mécanisme réactionnel
Le mécanisme de cette réaction est une estérification de l’anhydride acétique par le composé B qui vient d’être préparé. La pyridine ici sert à neutraliser le proton du groupement hydroxyle de la 7-hydroxy-4-méthylcoumarine.
Bilan :

Schéma 3 : mécanisme réactionnel de formation de la 7-acétoxy-4-méthylcoumarine

Résultats et discussion
Aspect et masse
Le produit obtenu est sous forme d’aiguilles fibreuses très légèrement jaunes de masse : m=12,8 g
Soit un nombre de moles : nexp = m/M = 12,8/218= 0,0587 mol
Température de fusion
Température de fusion relevée : Tfusion=146,5°C

Rendement
Calculons le rendement :
Masse théorique du produit
Le réactif limitant est le 7-hydroxy-4-méthylcoumarine de masse m = 12,4 g et M = 176 g.mol-1
Nombre de moles n = 0,0704 mol, donc le nmax = 0,0704 mol
Rendement : hð ð= nexp/nth = 0,0587/0,0704



RendementT fusionExpérimental83,4 %146,5 °CThéorique490-96 %150-151 °CLe produit est relativement pur (sachant qu on n a pas procédé à une recristallisation) et le rendement est bon.







Fiche de données de sécurité

Anhydride acétique7-hydroxy-4-méthylcoumarinePyridine7-acétoxy-4-méthylcoumarine DL501 780 mg·kg-1 (rat,  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Ingestion" \o "Ingestion" oral)[ [293 mg.kg-1 (rat, oral)1,5 g·kg-1 (souris,  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Ingestion" \o "Ingestion" oral) 360 mg·kg-1 (rat, i.v) 1,25 g·kg-1 (souris, s.c) 950 mg·kg-1 (souris, i.p) [ [
- Type de danger HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-flamme.svg" \o "SGH02 : Inflammable"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6d/GHS-pictogram-flamme.svg/60px-GHS-pictogram-flamme.svg.png" \* MERGEFORMATINET  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET  Danger

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif


 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-skull.svg" \o "\"SGH06 : Toxique\" 
Danger

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Nocif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xn : nocif
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_F.svg" \o "Facilement inflammable"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/06/Hazard_F.svg/50px-Hazard_F.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
F : facilement inflammable


 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-flamme.svg" \o "SGH02 : Inflammable"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6d/GHS-pictogram-flamme.svg/60px-GHS-pictogram-flamme.svg.png" \* MERGEFORMATINET  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-exclam.svg" \o "SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/GHS-pictogram-exclam.svg/60px-GHS-pictogram-exclam.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Nocif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger Phrases de Risque R10,20/22,3436/37/3811,20/21/2236/37/38 Phrase de Sécurité S(1/2),26,36/37/39,4526,362,26,2826,36 [ N° CAS HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=106-22-9&language=fr&title=Citronellol" 108-24-7 HYPERLINK "http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=2033-24-1" 90-33-5 HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=7647-01-0&language=fr&title=Acide_chlorhydrique" 110-86-12427-05-9
Préparation de la 8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarine D

Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises en jeu, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers composés sont présentées dans le tableau ci-après :

7-acétoxy-4-méthylcoumarineChlorure d’aluminiumAcide chlorhydrique 2M8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarineFormule chimiqueC12H10O4AlCl3HClC12H10O4Quantité12,8 g29 g141 mL1,4 gMasse Molaire (g.mol-1)218133,34136,461218Densité d204-2,41,2-Eb 760 (°C)-17848-

Observations et interprétations
L’acylation de Friedel et Crafts telle que cette réaction, dégage du HCl gazeux, c’est pourquoi, il a fallu installer un piège à chlorure d’hydrogène contenant de la soude afin de neutraliser cet acide. Des bulles de gaz ont été observées dans le piège dès le début de la réaction.

Mécanisme réactionnel
Le mécanisme de cette réaction est une acylation de Friedel et Crafts intramoléculaire. Un doublet libre de l’oxygène du groupement carbonyle attaque le centre électrophile d’AlCl3. Puis un doublet libre de l’autre oxygène attaque AlCl3 aboutissant à la libération de l’ion acylium. Ce dernier subit une substitution électrophile aromatique de la part du cycle en position ortho de celui-ci, effet, le groupement ester du cycle aromatique est donneur, de même que l’autre groupement (coopération). Le chlorure d’aluminium est régénéré à la fin de la réaction.
Bilan :

Schéma 4 : mécanisme réactionnel de formation de la 8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarine

Résultats et discussion

Analyse RMN 1H

RMN 1H ( ? MHz, CDCl3) ´ (ppm) : 2,4 (s, 3H, =C-CH3), 2,9 (s, 3H, O=C-CH3), 6,1 (s, 1H, Hc), 6,9 (d, 1H, Ha), 7,7 (d, 1H, Hb), 13,6 (s, 1H, OH)
s : singulet, d : doublet


Le spectre RMN du proton est joint en annexe (1) (PS : Je n’ai pas eu les informations nécessaires pour le calcul des constantes de couplage)

Aspect et masse
Le produit obtenu est sous forme de cristaux de couleur asperge claire de masse : m=1,4 g
Soit un nombre de moles : nexp = m/M = 1,4/218= 0,00642 mol
Température de fusion
Température de fusion relevée : Tfusion=158-163,9 °C
Rendement
Calculons le rendement :
Masse théorique du produit
Le réactif limitant est la 7-acétoxy-4-méthylcoumarine de masse m =12,8 g et M =218 g.mol-1
Nombre de moles n = 0,0587 mol, donc le nmax = 0,0587 mol
Rendement : hð ð= nexp/nth = 0,00642/0,0587




RendementT fusionExpérimental11 %158-163,9 °CThéorique472,5-77,0 %162-163 °C
Le faible rendement obtenu s explique par le fait que le piège à hydrogène a été mal installé (branchements inversés), ce qui a provoqué un retour de NaOH dans le tricol contenant le produit brut lorsque j’ai arrêté le chauffage (dépression). Même chose s’est passée pour les autres binômes. Il est à noter aussi que cette réaction ne donne pas de très bons rendements dans la littérature. Elle a été répétée plusieurs fois, mais le meilleur rendement obtenu n’était que de 77%. Il peut également s’expliquer par le fait que durant la filtration à chaud (après recristallisation), qui a été faite deux fois, le filtrat contenait encore du solide en quantités importantes, mais par peur de récupérer l’autre isomère (6-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarine), je n’ai pas poursuivi l’opération quitte à sacrifier le rendement de mon produit.
















Fiche de données de sécurité

7-acétoxy-4-méthylcoumarineChlorure d’aluminiumAcide chlorhydrique 2M8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarineDL50- [3450 mg.Kg-1900 mg·kg-1 (lapin,  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Ingestion" \o "Ingestion" oral) [-Type de danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Nocif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
DangerPhrases de Risque R36/37/383434,3736/37/38Phrase de Sécurité S26,36 [½,7/8,28,45 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S26" \o "Conseils de prudence" 26, HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S36.2F37.2F39" \o "Conseils de prudence" 36, HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S45" \o "Conseils de prudence" 4526,36N° CAS2427-05-97446-70-0 HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=7647-01-0&language=fr&title=Acide_chlorhydrique" 7647-01-0 HYPERLINK "http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=2033-24-1" 90-33-5
Préparation de la 2,6-dihydroxyacétophénone E

Propriétés physicochimiques et quantités mises en jeu
Les quantités mises en jeu, ainsi que les propriétés physicochimiques relatives aux divers composés sont présentées dans le tableau ci-après :

8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarineHydroxyde de sodiumAcide chlorhydrique 3M2,6-dihydroxyacétophénoneFormule chimiqueC12H10O4NaOHHClC12H10O4Quantité1,1 g1,2 g / 580 mL d’eau9,5 mL0,559 gMasse Molaire (g.mol-1)21839,997136,461152Densité d204--1,2-Eb 760 (°C)-139048-
Observations et interprétations
Le produit final à synthétiser est sensible aux oxydation notamment par l’oxygène de l’air, c’est pourquoi, il est indispensable d’éliminer toute trace d’air du ballon avant la réaction en faisant purger le tricol par un débit d’azote fort, et ensuite le maintenir modéré au cours de la réaction par le biais d’un ballon de baudruche que l’on doit remplir à chaque fois qu’il est vidé de son contenu en azote.


Mécanisme réactionnel
Il s’agit d’une rétro-Friedel et Crafts.
Bilan :

Schéma 5 : mécanisme réactionnel de formation de la 2,6-dihydroxyacétophénone

Résultats et discussion
Analyse RMN 1H

RMN 1H ( ? MHz, CDCl3) ´ (ppm) : 2,7 (s, 3H, O=C-CH3), 6,4 (d, 2H, Ha), 7,2 (t, 1H, Hb), 9,5 (slarge, 2H, OH )
La molécule est symétrique donc les deux H (Ha) sont équivalents
s : singulet, d : doublet



Le spectre RMN du proton est joint en annexe (2) (PS : Je n ai pas eu les informations nécessaires pour le calcul des constantes de couplage)
Purification
Le produit brut contient des goudrons, pour les éliminer, une colonne (éluant : 25/75 : Acétate d’éthyle/éther de pétrole) a été préparée. Le suivi de la purification s’est fait par CCM. En présence du produit désiré, une plaque CCM plongée dans un révélateur à l’anisaldéhyde donne une tâche rouge un peu moins polaire que celle du produit de départ. Dans mon cas, j’ai obtenu un Rapport Frontal : Rf = 0,27. Lorsque l’on ne voit plus la tâche rouge, cela veut dire qu’il ne reste que des goudrons dans la colonne.
Aspect et masse
Le produit obtenu est sous forme de cristaux jaunes de masse : m=0,559 g
Soit un nombre de moles : nexp = m/M = 0.559/152= 0,00368 mol
Température de fusion
Température de fusion relevée : Tfusion=152-155 °C
Rendement
Calculons le rendement :
Masse théorique du produit
Le réactif limitant est la 8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarine de masse m =1,1 g et M =218 g.mol-1
Nombre de moles n = 0,00550 mol, donc le nmax = 0,00550 mol
Rendement : hð ð= nexp/nth = 0,00368 /0,00550




RendementT fusionExpérimental67 %152-155 °CThéorique487-92 %154-156 °C
Fiche de données de sécurité

8-acétyl-7-hydroxy-4-méthylcoumarineHydroxyde de sodiumAcide chlorhydrique 3M2,6-dihydroxyacétophénoneDL50293 mg.kg-1 (rat, oral) [40 mg.Kg-1 (rat)900 mg·kg-1 (lapin,  HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Ingestion" \o "Ingestion" oral) [-Type de danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
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 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_C.svg" \o "Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/87/Hazard_C.svg/50px-Hazard_C.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
C : corrosif

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-acid.svg" \o "SGH05 : Corrosif"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a1/GHS-pictogram-acid.svg/60px-GHS-pictogram-acid.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Danger
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Hazard_X.svg" \o "Irritant"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Hazard_X.svg/50px-Hazard_X.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
Xi : irritant

 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:GHS-pictogram-exclam.svg" \o "SGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique"  INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/GHS-pictogram-exclam.svg/60px-GHS-pictogram-exclam.svg.png" \* MERGEFORMATINET 
AttentionPhrases de Risque R36/37/383534,3736/37/38Phrase de Sécurité S 26 ,36[½,26,37/39,45 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S26" \o "Conseils de prudence" 26, HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S36.2F37.2F39" \o "Conseils de prudence" 36, HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Conseils_de_prudence" \l "S45" \o "Conseils de prudence" 4524,25N° CAS2427-05-91310-73-2 HYPERLINK "http://toolserver.org/~magnus/cas.php?cas=7647-01-0&language=fr&title=Acide_chlorhydrique" 7647-01-0 HYPERLINK "http://www.commonchemistry.org/ChemicalDetail.aspx?ref=2033-24-1" 699-83-2



Rendement global de cette synthèse :

Le rendement global d’une synthèse multi-étape se calcule en multipliant les rendements de toutes les étapes entre eux :
hð=ðRdt1 x Rdt1 x Rdt3 x Rdt4
=0,646 x 0,834 x 0,11 x 0,67



C est un rendement très faible. Ce qui est dû logiquement à la perte de produits intermédiaires préparés durant les 4 étapes. En revanche, le spectre RMN (proton) et le point de fusion du produit final témoignent de la pureté du produit synthétisé.



CONCLUSION GENERALE

Ce TP nous a permis de synthétiser la 2,6-dihydroxyacétophénone via plusieurs étapes. Le rendement de chaque étape était plutôt bon hormis la troisième étape (raisons expliquées plus haut). Ce qui a provoqué une diminution très significatif du rendement global.
Ces séances de TP nous ont permis d’approfondir nos connaissances théoriques et pratiques en chimie organique, à manipuler divers produits tout en respectant les règles de sécurité. Nous avons travaillé à la fois de façon individuelle et collective puisque nous avons comparé chaque fois qu’une synthèse finie nos résultats.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Coumarine" http://fr.wikipedia.org/wiki/Coumarine
D. Garozzo, R. Cozzolino, S. Di Giorgi, S. Fisichella and D. Lafiandra. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1999, 13, 2084-2089
http://culturesciences.chimie.ens.fr/LalandeParenty.pdf
A. Russel, J.R. Frye, Organic syntheses, Coll. Vol. 3, 1955, p 281 ; Vol. 21, 1941, p 22
Pour les fiches de sécurité :

INRS (www.inrs.fr)
Sigma Aldrich
ChemicalBook









Phrases de Risques (R)

10 : inflammable
11 : facilement inflammable
12 : extrêmement inflammable
19 : peut former des peroxydes explosifs
20 : nocif par inhalation
21 : nocif par contact avec la peau
22 : nocif en cas d'ingestion
23 : toxique par inhalation
24 : toxique par contact avec la peau
25 : toxique en cas d'ingestion
26 : Très toxique par inhalation
34 : provoque des brûlures
35 : provoque de graves brûlures
36 : irritant pour les yeux
37 : irritant pour les voies respiratoires
38 : irritant pour la peau
40 : effet cancérigène suspecté : preuves insuffisantes
42 : peut entraîner une sensibilisation par inhalation
43 : peut entraîner une sensibilisation par contact avec la peau
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=R45&action=edit&redlink=1" \o "R45 (page inexistante)" 45 : peut provoquer le cancer
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48 : risque d'effets graves pour la santé en cas d'exposition prolongée
49 : peut provoquer le cancer par inhalation
50 : très toxique pour les organismes aquatiques
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=R53&action=edit&redlink=1" \o "R53 (page inexistante)" 53 : peut entraîner des effets néfastes à long terme pour l'environnement aquatique
60 : peut altérer la fertilité
61 : risque pendant la grossesse d’effets néfastes pour l’enfant
 HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=R65&action=edit&redlink=1" \o "R65 (page inexistante)" 65 : nocif : peut provoquer une atteinte des poumons en cas d'ingestion
66 : l’exposition répétée peut provoquer dessèchement ou gerçures de la peau
67 : l’inhalation de vapeurs peut provoquer somnolence et vertiges

Phrases de Sécurité (S)


1 : conserver sous clé 2 : conserver hors de la portée des enfants
9 : conserver le récipient dans un endroit bien ventilé
16 : conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles. Ne pas fumer
22 : ne pas respirer les poussières
23 : Ne pas respirer les gaz/fumées/vapeurs/aérosols
24 : éviter le contact avec la peau
26 : en cas de contact avec les yeux, rincer abondamment à l’eau et consulter un spécialiste
28 : après contact avec la peau, se laver immédiatement et abondamment avec… (Produits appropriés à indiquer par le fabricant)
29 : ne pas jeter les résidus à l’égout
30 : ne jamais verser de l’eau dans ce produit
33 : éviter l’accumulation de charges électrostatiques
36 : porter un vêtement de protection approprié
37 : porter des gants appropriés
39 : porter un appareil de protection des yeux/du visage approprié
45 : en cas d’accident ou de malaise consulter immédiatement un médecin et lui montrer l’emballage ou l’étiquette
46 : en cas d’ingestion consulter immédiatement un médecin et lui montrer l’emballage ou l’étiquette
53 : éviter l exposition et se procurer des instructions spéciales avant l utilisation









TP de Chimie Organique - ENSCMu





Synthèse multi étapes N°61
 Préparation de la 2,6-dihydroxyacétophénone

hð = 64,6 %

hð = 83,4 %

hð = 11 %

hð = 67 %

hð = 4 %


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2010