Aurélie 09/03

synthèse du paracétamol centre étranger I- 03

avec calculatrice


Google



Le paracétamol estun médicament qui se rapproche de l'aspirine par ses propriétés analgésiques et antipyrétiques. Il est dépourvu d'action inflamatoire. on l'obtient par réaction entre le para-aminophénol et l'anhydride éthanoïque en milieu aqueux.

para-aminophénol : M=109 g/mol ; Tfusion = 187 °C ; solubilité dans l'eau : 0,8 g dans 100 g à 20 °C ; 8,5 g dans 100 g à 100°C.

paracétamol : M= 151 g/mol ; Tfusion = 170 °C ; solubilité dans l'eau : 1 g dans 100 g à 20 °C ; 25 g dans 100 g à 100°C.

anhydride éthanoïque : M= 102 g/mol ; Tfusion = -73 °C ;masse volumique 1,082 g /mL

I- Synthèse d'un produit brut :

- Dans un ballon à trois cols muni d'une agitation mécanique, d'un réfrigérant à reflux et d'une ampoule de coulée, introduire 10 g de para-aminophénol.

- Sous vive agitation, introduire rapidement 30 mL d'eau puis unpeu plus lentement 12 mL d'anhydride éthanoïque. Porter à reflux pendant 20 min.

- Refroidir puis transvaser dans un bécher. Refroidir dans un bain de glace et le paracétamol précipite.

- Filtrer sous vide et laver à l'eau glacée. Essorer et sécher sur papier filtre.

- Placer le produit brut obtenu à l'étuve à 80°C : on obtient alors une masse de produit brut sec P: mP= 10,8 g.

  1. Réécrire la formule semi-développée de l'anhydride acétique et entourer le groupe anhydride.
  2. Réécrire la formule semi-développée du paracétamol et entourer le groupe amide
  3. Lequel des deux montages suivants et un montage à reflux , Comment se nomme l'autre montage.
  4. A partir des données physico-chimiques :
    - Justifier l'état physique du para-aminophénol avant d'être versé dans le ballon tricol
    - Justifier l'apparition d'un précipité de paracétamol lors du refroidissement dans le bain de glace.
    - Donner les noms du matériel utilisé dans une filtration sous vide.
  5. Para-aminophénol + anhydride éthanoïque = paracétamol + acide éthanoïque
    C6H7NO + C4H6O3 = C8H9NO2 + C2H4O2.
    - Montrer que les quantités initiales de réactifs sont : nanhydride = 0,127 mol et n para-aminophénol = 9,17 10-2 mol.
    - Compléter le tableau d'avancement ci-dessous :

    C6H7NO
    + C4H6O3
    = C8H9NO2
    + C2H4O2
    initial
    9,17 10-2 mol.
    0,127 mol

    intermédiaire



    état final (en fonction de xmax)



    état final (valeur en mol)



    - En utilisant le tableau, préciser quel est le réactif limitant. Justifier.
    - Déterminer la quantité de matière théorique nth de paracétamol susceptible d'être obtenue.
    - Calculer la quantité de matière nP de paracétamol réellement obtenue.
    - En déduire le rendement h de cette synthèse.

II- Purification du paracétamol : A partir du produit sec P, on réalise deux parts P1 et P2 de masse identique. On souhaite recristalliser la part P2.

  1. Décrire le protocole permettant de réaliser cette recristallisation dans l'eau.Après avoir recristalliser cette part P2, on la place à l'étuve à 80°C et on obtient une masse mP2=4,2 g.
    - Calculer le nouveau rendement h' de cette synthèse après purification ( en %). Comparer h et h'.
    - Quel est le vrai rendement en paracétamol ? Justifier.

III- Analyse par chromatographie sur couche mince des produits obtenus : Sur une plaque de silice sensible aux UV on effectue les dépôts suivants :

E : para-aminophénol en solution dans l'éthanol ; P1 : paracétamol brut en solution dans l'éthanol ; P2 : paracétamol purifié en solution dans l'éthanol ; P3 : paracétamol issu d'un comprimé pharmaceutique en solution dans l'éthanol . L'éluant est un mélange organique complexe. Après révélation on obtient le chromatogramme suivant :

 

  1. Interpréter le chromatogramme obtenu.
  2. Peut-on utiliser la chromatographie sur couche mince pour vérifier la pureté du paracétamol ?

 

corrigé
l'anhydride éthanoïque réagit avec la fonction amine possédant le caractère nucléophile le plus fort. 

(CH3-CO)2 O + HO-C6H4-NH2 donne CH3-COOH + HO-C6H4-NH-CO-CH3

(1) montage à reflux ; (2) : montage de distillation fractionée.

Le para-aminophénol est un solide à 20°C qui devient liquide à 170°C sous une pression de 1 bar.

La solubilité dans l'eau du paracétamol est très faible à 0°C ( 1g dans 100g à 20 °C) d'où la précipitation du paracétamol à cette température.

filtration sous vide ou sur bûchner ; le vide partiel ( dépression sous le filtre) est crée grâce à une trompe à eau.

Qté de matière :

para-aminophénol : masse (g) / masse molaire (g/mol) = 10/109 = 9,17 10-2 mol.

anhydride éthanoïque : masse (g) = masse volumique (g/mL) fois volume (mL) = 1,082*12 = 12,98 g

puis masse (g) / masse molaire (g/mol) = 12,98 / 102 = 0,127 mol.
C6H7NO
+ C4H6O3
= C8H9NO2
+ C2H4O2
initial
9,17 10-2 mol.
0,127 mol
0
0
intermédiaire
9,17 10-2 -x
0,127-x
x
x
état final (en fonction de xmax)
9,17 10-2 -xmax
0,127-xmax
xmax
xmax
état final (valeur en mol)
0

en défaut
0,127-9,17 10-2

=3,56 10-2 mol excès
9,17 10-2 mol.
9,17 10-2 mol.
xmax = 9,17 10-2 mol.

Qté de matière expérimentale xexp = masse (g) */ masse molaie (g/mol) = 10,8 / 151 =7,15 10-2 mol

rendement h = xexp /xmax =7,15 10-2 /9,17 10-2 = 0,78 (78%).

recristallisation : dissoudre 5,4 g du solide sec dans la quantité minimale d'eau chaude ; puis laisser refroidir.

La solubilité étant d'autant plus faible que la température est plus basse, le solide cristallise lors du refroidissement.

Les impuretés sont éliminées, il ne reste que le paracétamol pur.

masse (g) */ masse molaie (g/mol) = 2*4,2 / 151 =5,56 10-2 mol

rendement h ' = xexp /xmax =5,56 10-2 /9,17 10-2 = 0,61 (61%).

le rendement réel de cette synthèse est 61 %.

chromatographie :

les produits purs E et P2 servent de référence ( d'étalon)

le comprimé pharmaceutique P3 contient du paracétamol et ne contient pas de para-aminophénol

le produit P1 est impur : il contient du paracétamol et un autre corps inconnu ( mais ne contient pas de para-aminophénol).

La chromatographie sur couche mince permet d'identifier les composants d'un mélange et donc de vérifier la pureté du paracétamol. 

à suivre
retour - menu
à bientôt ...