TP8 – Oxydation du cyclohexanol

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Travaux pratiques Chimie organique

TP8 – Oxydation du cyclohexanol

Synthétiser et évaluer la réussite d’une oxydation d’alcool

Présentation

Si les oxydants dérivés du chrome ont longtemps été utilisés en chimie organique, les préoccupations de la société civile en matière de respect de l’environnement conduisent à envisager l’utilisation d’oxydants alternatifs moins toxiques. L’ion hypochlorite ClO^- que l’on trouver dans l’eau de Jave, est un oxydant puissant, utilisé dans ce TP pour oxyder un alcool.

Phrases de sécurité associées aux substances utilisées dans ce TP : Cyclohexanol

M = 100 g.mol^-1

d = 0,948

Nocif en cas d’ingestion et par inhalation / Provoque une irritation cutanée / Peut irriter les voies respiratoires Eviter de respirer les vapeurs.

Cyclohexanone M = 98 g.mol^-1 Peu soluble dans l’eau Soluble dans l’éther Hétéroazéotrope avec l’eau : Teb =98 °C

Liquide et vapeur inflammables / Nocif en cas d’ingestion / Nocif par contact cutané / Provoque une irritation cutanée / Provoque des lésions oculaires graves / Nocif par inhalation.

Porter des gants de protection + blouse + lunettes.

Eviter de respirer les vapeurs.

En cas de contact avec les yeux, rincer avec précaution pendant plusieurs minutes. Eventuellement, enlever les lentilles de contact si cela est possible. Continuer à rincer

Eau de Javel d = 1,06

[ClO^-] = 0,72 mol.L^-1

Provoque une irritation cutanée / Provoque des lésions oculaires graves / Toxique pour les organismes aquatiques, entraîne des effets à long terme.

Porter des gants de protection + blouse + lunettes.

En cas de contact avec la peau, rincer à l’eau.

En cas de contact avec les yeux, rincer avec précaution pendant plusieurs minutes. Eventuellement, enlever les lentilles de contact si cela est possible. Continuer à rincer.

Acide éthanoïque M = 60 g.mol^-1 d = 1,05

Liquide et vapeur inflammables / Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires.

Porter des gants de protection + blouse + lunettes.

En cas de contact avec les yeux, rincer avec précaution pendant plusieurs minutes. Eventuellement, enlever les lentilles de contact si cela est possible. Continuer à rincer Ether diéthylique

Liquide et vapeur extrêmement inflammables / Nocif en cas d’ingestion / Peut provoquer des somnolences ou vertiges.

Tenir à l’écart de la chaleur et des étincelles.

Eviter de respirer les vapeurs.

Hydrosulfite de sodium [𝐻𝑆𝑂₃⁻] = 5 𝑚𝑜𝑙. 𝐿⁻¹

Nocif en cas d’ingestion / Au contact d’un acide, dégage un gaz toxique.

Se laver la peau exposée.

En cas d’ingestion, rincer la bouche. Ne pas faire vomir.

Appeler un centre antipoison.

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Bons réflexes en chimie organique

• Calculer les quantités de matière apportées et dresser un tableau d’avancement pour identifier le rôle des différents substances (réactif limitant, réactif en excès, catalyseur, solvant, etc…)

• Préparer le calcul du rendement de manière à ne plus avoir qu’à faire l’application numérique en fin de TP.

• Ranger la paillasse régulièrement pour faciliter votre travail.

• Noter vos observations en cours de synthèse (température, changement de couleur, aspect, etc…) afin de pouvoir les indiquer au jury lors des phases d’échange.

Travail préparatoire

Couples d’oxydo-réduction : 𝐶𝑙𝑂⁻/𝐶𝑙⁻ et 𝑆𝑂₄²⁻/𝐻𝑆𝑂₃⁻

• Ecrire l’équation de réaction modélisant l’oxydation du cyclohexanol par les ions hypochlorite.

• Calculer le volume d’eau de Javel à introduire pour avoir une quantité de matière d’ions hypochlorite 1,5 fois égale à celle d’alcool.

• Calculer le volume de solution d’hydrogénosulfite de sodium NaHSO3 a priori nécessaire pour détruire l’excès d’hypochlorite.

• Préparer le calcul du rendement.

• Relire les fiches techniques sur les techniques mises en œuvre ici : o Distillation

o Hydrodistillation

o Mesure d’un indice de réfraction

Attentes concernant le compte-rendu

• Justifier les proportions dans lesquelles sont introduits les composés.

• Présenter la démarche mise en place pour isoler le produit final sous forme de tableau :

Etape du protocole Rôle/But

• Déterminer le rendement de votre synthèse.

• Analyser la pureté finale du produit synthétisé (la température de fusion mesurée est présentée au format : θfus ± 2 °C et comparer à la valeur tabulée dans le Handbook)

Protocole

• Dissoudre 10 g de cyclohexanol dans 25 mL d’acide acétique. Refroidir à 15 ◦C.

• Prélever la quantité d’eau de Javel calculée.

• Introduire goutte à goutte la moitié de l’eau de Javel en veillant à ce que la température reste entre 40 et 45 °C.

• Puis introduire plus rapidement la seconde moitié. Agiter pendant 10 minutes une fois l’introduction terminée.

• Neutraliser l’eau de Javel restante avec la solution d’hydrogénosulfite de sodium jusqu’à ce que le mélange devienne incolore.

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• Vérifier que le pH est aux alentours de 6, sinon neutraliser la solution pour atteindre cette valeur.

• Distiller le milieu réactionnel pour récupérer la cyclohexanone du milieu réactionnel.

La distillation d’un mélange de deux liquides non miscibles (eau et cyclohexanone) produit un distillat biphasique qu’il suffit de séparer par extraction avec une ampoule à décanter.

• Extraire le distillat avec 60 mL d’éthoxyéthane.

• Éliminer l’éthoxyéthane.

Contrôle de pureté

• Mesurer l’indice de réfraction du liquide obtenu.

• Test à la 2,4-DNPH (attention, la DNPH est très toxique : à manipuler avec gants et lunettes sous hotte).

• Chromatographie sur couche mince : éluant cyclohexane/éthoxyéthane (70/30).

A la fin de la séance

• Evacuation des produits : Attention concernant l’évacuation des solvants organiques dans la poubelle spécifique :

Ether diéthylique Cyclohexane

• La paillasse est lavée et remise en ordre à la fin de la séance.

• Se laver les mains avant de quitter la salle.