physique chimie : Synthèse magnésienne : triphénylméthanol

Formes de Kékulé du benzène

Une molécule pour laquelle il est possible d'écrire des formes mésomères est plus stable qu'une molécule pour laquelle cela n'est pas possible. Cette stabilité supplémentaire peut être évaluée grâce à la notion d'aromaticité. L'énergie de résonance du benzène, 151 kJ/mol, explique son manque de réactivité pour les réactifs qui tendent à détruire cette délocalisation électronique.

Règle permettant de savoir si un composé organique cyclique possède les mêmes propriétés que le benzène :

Un polyène monocyclique et plan constitue un système aromatique lorsque le nombre d'électrons p est égal à 4n+2, n étant entier.

Quelles précautions faut-il prendre pour manipuler le benzène et pourquoi ?

liquide inflammable et toxique ( cancèrogène pour l'homme)

Port de blouse, gants, lunette de potection, travail sous hotte aspirante, en absence de toute flamme.

Nature des réactions subies facilement par le benzène :

substitution électrophile d'un hydrogène du benzène

Equation de la réaction permettant l'obtention du bromobenzène, composé A, à partir du benzène :

C₆H₆ + Br₂ = C₆H₅Br + HBr (catalyseur AlBr₃ anhydre).

Pour obtenir à partir de l'acide benzoïque le benzoate d'éthyle C₆H₅-COO-C₂H₅, composé B, on réalise une estérification en présence d'alcool éthylique CH₃-CH₂-OH. On utilise un dispositif de chauffage à reflux, le catalyseur étant les ions oxonium.
La réaction effectuée à partir de l'acide est limitée par l'hydrolyse de l'ester : ce n'est pas une bonne méthode.

En remplaçant l'acide benzoïque par l'anhydride benzoïque la réaction est, par contre totale.

colonne Vigeux ou réfrigérant droit surmonté d'un dispositif déshydratant contenant CaCl2. ampoule de coulée ; ajout goutte à goutte du dérivé bromé ballon bicol contenant de l'éther anhydre et les copeaux de magnésium Dispositif d'agitation

Il faut travailler en milieu anhydre, sinon l'organomagnésien est détruit par l'eau ( la réaction est vive); de plus l'éther, par ses propriétés basiques, stabilise l'organomagnésien formé.
L'éther est un produit inflammable : travailler en absence de flamme.

Réactions indésirable : réaction de couplage de Wurtz

RBr + RMgBr = R-R + MgBr₂.

On l'évite en ajoutant goutte à goutte le dérivé bromé et en utilisant le magnésium en excès.

avec R=R' = C₆H₅ noté F.

La réaction se termine par une hydrolyse en milieu acide. Le composé D obtenu après hydrolyse est un alcool tertiaire : F₃C-OH, triphénylméthanol

On hydrolyse en milieu acide :

Les magnésiens étant des bases fortes, l'hydrolyse forme Mg(OH)₂ (s), solide blanc. On évite la formation de l'hydroxyde de magésium en hydrolysant en milieu acide ( solution de NH₄Cl ou acide sulfurique dilué).

On achève la synthèse en séchant la phase organique en utilisant un déshydratantt : MgSO₄ anhydre, Na₂SO₄ anhydre.

Principe de l'évaporateur rotatif : distillation rapide d'un solvant

Distillation sous vide partiel. On chauffe modérément la solution puis on fait décroître progressivement la pression jusqu'à ce que le solvant distille.

Plaque métallique chauffée par un dispositif électrique ; d'une extrémité à l'autre de la plaque s'établit un gradient de température.

On étalonne cette plaque avec un ou deux échantillons dont on connaît parfaitement la température de fusion.

On dépose quelques cristaux du produit ( dont on désire connaître la température de fusion ) sur la partie la plus froide de la plaque, puis on déplace ces cristaux vers la parite chaude, jusqu' à fusion de ces derniers.

Mis en présence d'acide sulfurique concentré le composé D donne une solution rouge : on déshydrate l'alcool tertiaire et le carbocation triphénylméthyle F₃C⁺, stabilisé par résonnance, se forme.

Un système conjugué de grandes dimensions absorbe la lumière dans le domaine visible : effet bathochrome ou déplacement du maximum d'absorbance vers les grande longueurs d'onde.

D'où la couleur rouge observée, complémentaire de la couleur absorbée.