Suivi temporel d'une synthèse organique par CCM

1 Suivi temporel d'une synth se organique par CCM 1. La chromatographie sur couche mince (CCM): quoi a sert ? La chromatographie permet de s parer et d identifier les constituants d un m lange. principe: Cette technique est bas e sur la diff rence des vitesses de d placement de ces constituants lorsqu ils sont entra n s par une phase mobile (l luant) mais retenus par la phase stationnaire (plaque chromatographie). La plaque chromatographie peut tre du papier absorbant ou une couche d'alumine d pos e sur une feuille d'aluminium. L luant est un solvant qui migre par capillarit le long de la phase stationnaire (plaque chromatographie) et qui entra ne les diff rents constituants du m lange. Mais ceux-ci sont plus ou moins retenus par la phase stationnaire avec laquelle ils forment des liaisons de type lectrique plus ou moins fortes. exemple : si l adsorbant est du gel de silice (mol cules polaires) et l luant du cyclohexane (mol cules non polaires), compare les vitesses de d placement d une mol cule polaire et d une mol cule non polaire.

2 Protocole: Tracer au crayon papier un trait l ger environ 1cm du bord inf rieur de la plaque et y d poser intervalles r guliers et pas trop pr s des bords ( l aide d un pic ap ritif ou d une micro pipette) des petites gouttes du m lange M et de ses constituants suppos s 1,2,3,4,.. et laisser s cher les taches obtenues. Pr parer l luant (sa nature d pend des substances que l on souhaite identifier) et en mettre au fond de la cuve chromatographie (hauteur inf rieure 1cm). Introduire la plaque chromatographie dans la cuve en v rifiant que la ligne de d p t ne trempe pas dans l luant. Mettre le couvercle sur la cuve. Il faut retirer la plaque chromatographie de l luant avant que le front de l luant n atteigne la partie sup rieure de la plaque. On rep re alors avec un crayon la ligne de front de l luant. On chauffe la plaque avec un s che-cheveux afin d vaporer l luant. Remarque : Les constituants sont rarement color s et il s av re n cessaire de les r v ler c est dire de les rendre visibles en les observant avec une lampe mettant des ultra-violets ( ) ou en vaporisant la plaque avec un r actif appropri.

3 On d finit pour chaque constituant le rapport frontal Rf = y/yE c est une grandeur sans unit y = distance parcourue par l esp ce chimique tudi e, mesur e en cm yE = distance parcourue par le front de l luant, mesur e en cm Le rapport frontal ne varie pas pour une esp ce chimique donn e, que celle-ci soit seule ou fasse partie d un m lange. Exploitation d un chromatogramme : Le chromatogramme ci-dessus nous apprend que M est un m lange constitu par 3 esp ces chimiques visibles (ou r v l es) : on a donc ainsi s par les constituants de ce m lange M. On a pu identifier deux esp ces parmi les trois pr sentes dans le m lange M : ce sont les esp ces 2 et 4 car elles ont le m me rapport frontal que ces esp ces test es. Le m lange M contient aussi une autre esp ce non identifi e, mais ne contient pas les esp ces 1 et 3. L esp ce 2 est plus attir e par la phase stationnaire que l esp ce 4 puisqu elle a progress moins vite. L esp ce 5 est incolore et n a pas t r v l e ici.

4 Calcul du rapport frontal pour le constituant n 4 : Rf = y/yE = 2,1/5,3 = 0,40 Distance parcourue par le constituant = 2,1cm Distance parcourue par le front de l luant = 5,3cm cuve chromatographie avec son couvercle luant plaque chromatographie chromatogramme crochet ligne de d p t 1 2. Mode op ratoire: L'ion benzoate C6H5CO2 est utilis comme conservateur dans l'industrie agroalimentaire. Sa synth se peut tre r alis e par oxydation du benzald hyde C6H5 CHO par l'ion permanganate en milieu basique. Le benzald hyde et l'ion benzoate poss dent un noyau benz nique constitu de trois doubles liaisons conjugu es, leur pr sence peut donc tre mise en vidence lors d'une chromatographie gr ce aux qu'ils absorbent. * Dans un ballon bicol (ou tricol) de 250mL, introduire: 25mL d'une solution de soude (hydroxyde de sodium) 0,25 1 50mL d'une solution de permanganate de potassium KMnO4 0,25 1 quelques grains de pierre ponce * R aliser le montage de chauffage reflux ci-contre et porter le milieu r actionnel 60 C.

5 * Lorsque la temp rature est stabilis e, introduire 1,5mL de benzald hyde et d clencher le chronom tre. * D s que possible, puis toutes les minutes, pr lever un peu du m lange r actionnel l'aide d'une micropipette, et en d poser une goutte au milieu de la ligne de d p t sur une plaque chromatographie, encadr e par une goutte de benzald hyde gauche et une goutte de solution aqueuse contenant des ions benzoate (benzoate de sodium ou acide benzo que en solution aqueuse basique) droite. * R aliser l' lution de la plaque en utilisant environ 5 ou 6 mL d'un luant constitu d'un m lange de cyclohexane (2V) et de propanone (V). Couvrir la cuve et laisser migrer l' luant jusqu' environ 1cm du bord sup rieur de la plaque. Tracer au crayon la ligne de front de l' luant, puis s cher au s che cheveux. * R v ler la plaque sous et rep rer au crayon les taches qui apparaissent. 3. Questions propos de ce protocole: * Donner les formules topologiques et d velopp es de l'ion benzoate C6H5CO2 et du benzald hyde C6H5 CHO.

6 Entourer les groupes caract ristiques. * L' quation de la r action d'oxydo-r duction qui se produit en solution aqueuse basique (pr sence de HO (aq)) et qui fait intervenir les couples: MnO4 (aq) / MnO2(s) et C6H5CO2 (aq) / C6H5 CHO(l) est: 3 C6H5 CHO(l) + 2 MnO4 (aq) + HO (aq) 3 C6H5CO2 (aq) + 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) * D crire l' tat initial de cette transformation chimique, sachant que la densit du benzald hyde est d =1,06. * Dresser un tableau d'avancement pour la r action chimique tudi e ici. * D crire l' tat final de cette transformation chimique (en n gligeant les pr l vements de mati re effectu s). 2 * L gender le sch ma du montage (page pr c dente). * Quel est le r le du r frig rant ? * Pourquoi chauffe-t-on ? * Quel est l'int r t du chauffage reflux ? * A quoi servent les grains de pierre ponce introduits dans le milieu r actionnel ? * Quel est le r le du support l vateur (boy) ?

7 * Pour quelle raison peut-on consid rer que le m lange r actionnel pr lev n' volue plus apr s qu'il ait t d pos sur la plaque chromatographie. * D crire les diff rents chromatogrammes obtenus, justifier les diff rences constat es. * D finir le temps de r action et d terminer approximativement sa valeur. * Comment pourrait-on diminuer ce temps de r action ? * D finir le temps de demi-r action. Ce protocole permet-il de le d terminer ? * Calculer le rapport frontal pour le benzald hyde et l'ion benzoate pour chacun de ces chromatogrammes. Conclure. 3