Aurélie 11/02
spectroscopie


 

  1. mélange d'étiquettes :
    Un laborantin maladroit a mélangé les étiquettes des produits suivants : hexane ( solution 1) ; hexanal (solution 2) ; hexanol ( solution 3) ; acide hexanoïque ( solution 4) ; éthanoate d'hexanyle (solution 5). Il effectue une analyse IR afin de remettre les étiquette en place.
    spectre A : pics vers 3000 cm-1 ;
    spectre B : pics vers 3000 cm-1 ; bande large vers 3400 cm-1 ;
    spectre C : pics vers vers 3000 cm-1 ; pic vers 1715 cm-1 ;
    spectre D : pic vers 3000 cm-1 ; pic fort à 1715 cm-1 ;
    spectre E : bande large vers 3300 cm-1 ; pic à 1715 cm-1 ;
  2. Le composé A, C6H10O, traité par LiAlH4 donne B, C6H12O qui traité par l'acide sulfurique donne C. L'ozonolyse de C conduit à D, C6H10O4. Donner les structures de A, C, D ainsi que leurs principales bandes IR.
  3. C3H6O2 :
    RMN : triplet à 1,5 ppm ( 3 protons); quadruplet à 4,2 ppm (2 protons); singulet à 8 ppm ( 1 proton)
    IR : pics vers 3000 cm-1 ; 1700 cm-1 et 1200 cm-1.

corrigé
le spectre A le plus dépouillé correspond à l'hexane ( pics vers 3000 cm-1 : élongation des liaisons C-H)

le spectre B correspond à l'hexanol ( pic large vers vers 3400 cm-1: élongation des liaisons O-H associées par liaisons hydrogène)

le spectre E correspond à l'acide hexanoïque :

( pic large vers vers 3400 cm-1: élongation des liaisons O-H associées par liaisons hydrogène)

(pic vers 1715 cm-1 : élongation de la liaison C=O)

le spectre D correspond à l'hexanal (pic vers 1715 cm-1 : élongation de la liaison C=O)

le spectre C correspond donc à l'ester.


A : dbe = ½(6*2+2-10) = 2 insaturations

l'ozonolyse donne un seul produit D, donc A possède un cycle

la réduction d'une cétone par LiAlH4 donne un alcool ; ce dernier est déshydraté par l'acide sulfurique et donne un alcène.

L'ozonolyse de l'alcène conduit à un diacide carboxylique.

cétone : pic à 1720 cm-1 (C=O)

alcène : pics à 1640 cm-1 (C=C ) et à 3060 cm-1 ( proton vinylique)

acide : bande large vers 3300 cm-1 ( OH) et à 1730 cm-1 ( C=0)


dbe = ½(3*2+2-6) = 1 (une insaturation)

IR : 1700 cm-1 et 1200 cm-1 pics caractéristiques d'un ester.

RMN : triplet à 1,5 ppm ( 3 protons); quadruplet à 4,2 ppm (2 protons); caractérise le groupe -CH2-CH3 déblindé par l'atome d'oxygène;

singulet à 8 ppm ( 1 proton) caractéristique d'un proton lié au groupe H-COO

H-COO-CH2-CH3


composé de formule brute C6H9N :

bandes IR caractéristiques à 2224, 1640, 840 cm-1.

transition UV à 209 nm de forte intensité.

RMN : triplet à 1,08 ppm, quadruplet à 2,05 ppm, doublet à 1,85 ppm et quadruplet à 6,3 ppm dans les rapport d'intensité 3 / 2 / 3 / 1. Ces deux derniers groupes sont en fait plus complexes.

Quelle est la formule semi-développées de ce composé ? 


corrigé
dbe : ½(6*2+2+1-9) = 3 sites d'insaturation

( 3 doubles liaisons, ou une liaison double et une liaison triple ou bien un cycle et deux liaisons doubles par exemple)

IR :

bande à 2224 cm-1 : soit une liaison triple carbone carbone ou carbone azote.

bande à 1640 cm-1 : liaison double carbone carbone

bande à 840 cm-1 : dC-H d'un éthylénique trisubstitué

UV : indique une structure conjuguée

RMN :

d = 1,08 ; m/i = 3/3 et d= 2,05 ppm ; m/i = 4/2 : groupe -CH2-CH3 déblindé de 0,7 ppm soit par un héteroatome soit par une liaison double C=C

d = 1,85 ; m/i = 2/3 et d= 6,3 ppm ; m/i = 4/1 : caractérise le groupe =CH(CH3)


bande IR caractéristique à 2224 cm-1.

transition UV à 225 nm de forte intensité.

RMN : singulet à 8 ppm ( 3 protons), singulet à 4,3 ppm ( 1 proton), multiplet à 7,8 ppm ( 6 protons)

spectre de masse ( abondance relative) : pics à 82 (100) ; 110 (40) ; 28 (45) ; 39 (40) ; 43 (20) ; 67 (10) ; 95 (10)

Quelle est la formule semi-développées de ce composé ?  


corrigé
spectre de masse : M=110 g/mol ( sans doute 7 cabone)

perte facile de CH3 : pic à 95

perte facile de CO : pic à 82 (110-28)

pic à 28 : CO ; pic à 43 : CH3-CO et à 67 (110-43)

spectre UV : forte absorption à 225 nm : donc une structure conjuguée ( CO avec une liaison double C=C par exemple)

spectre IR : confirme la possibilité d'une cétone conjuguée

RMN : singulet (3 protons à 1,95 ppm) : CH3-CO.

1 proton vinylique à 4,3 ppm

6 protons de type alcane : multiplet à 7,8 ppm.

C7H10O : dbe : ½(7*2+2-10) = 3 insaturations

structure possible :


Le composé A , C13 H22 O forme une semicarbazone et donne un teste positif à l'iodoforme.

La réduction catalytique ( Pd dans le méthanol ) de A donne B, C13H26O, qui donne également une semicarbazone et un test positif à l'iodoforme.

Irradié dans l'air en lumière UV, A est oxydé en C, C12H20O2 qui donne deux moles d'iodoforme lorsqu'il est traité par l'hypoiodite de sodium.

L'isomérie en milieu acide de A donne D qui fournit de l'acétone par ozonolyse.

Le traitement de A par CrO3 dans l'acide acétique donne l'acide 2-isopropyl-5-oxo- hexanoïque

IR : 1718, 1608, 1380, 970 cm-1.

UV : forte absorbtion vers 230 nm.

RMN : doublet à 0,9 ppm ( 6 protons) ; singulet à 1,8 ppm ( 3 protons) ; singulet à 2 ppm ( 3 protons) ; singulet à 4,85 ppm ( 2 protons) ; doublet de doublet à 5,43 ppm ( 1 proton) ; doublet à 5,93 ppm ( 1 proton )

spectre de masse : 43 ( 100) ; 58 ( 4,5) ; 123 ( 6) ; 136 (8,1) ; 151 ( 16,2) et 194 ( 9,8)

Donner les structures des produits de A à D.


corrigé
présence de CH3-CO dans A ( formation de semi carbazone et test à l'iodoforme)

deux insaturations: 2 H2 fixés par réduction catalytique.

la photoxydation d'une double liaison peut conduire deux dérivés carbonylés : ici la photooxydation donne une cétone ayant un carbone de moins que A, la double liaison est terminale >CH=CH2.

La nouvelle cétone est également une méthylcétone ( test à l'iodoforme) : on doit avoir une structure -C(CH3)=CH2.

Par isomérisation en milieu acide les doubles liaisons disubstituées peuvent donner des trisubstituées plus stables .

l'oxydation par CrO3 donne :

UV : l'absorption à 230 nm indique une structure conjuguée

IR : 17 18 cm-1 : vibration élongation >C=O ; 1608 cm-1 : élongation C=C

1380 cm-1 : liaison C-H déformation dans le plan

970 cm-1 : liaison C-H éthylénique déformation hors du plan

RMN :0,9 ppm : H12 et H13 doublet ( 6 protons)

1,8 ppm : H10 singulet, déblindage par >C=C ( 3 protons)

2 ppm : H1 singulet, déblindage par >C=O ( 3protons)

4,85 ppm : H9 singulet, protons vinyliques ( 2 protons)

5,43 ppm : H6 doublet de doublet couplé avec H5 et H7.

5,93 ppm : H7 doublet

spectre de masse : 43 : groupe CH3CO et isopropyle CH(CH3)2

151(194-43) : la srtucture complète moins l'un des groupes ci-dessus.


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