Synthèse de l'acide barbiturique.

[invite307714da]

Bonjour, j'aurais besoin d'aide pour un exercice de spécialité Chimie, je suis en Terminale S. Je ne vous demande pas de me faire mon exercice, juste de m'expliquer les questions que je ne comprend pas . S'il vous plaît

- L'acide barbiturique peut-être synthétisé, en milieu fortement basique selon le protocole suivant :
_ Dans un ballon très sec introduire :
. 10 mL d'éthanol absolu
. 0.46g de métal sodium
. 3.20g de malonate de diéthyle CH₂(CO₂C₂H₅)2
. 1.20 g d'urée (NH₂)₂CO dissous à chaud dans 6mL d'étahnol absolu.
Réaliser un montage de chauffage à reflux et chauffer à reflux pendant deux heures. En fin de chauffage, ajouter 12mL d'acide chlorydirique à 2mol.L et chauffer jusqu'à dissolution complète. Laisser refroidir : des cristaux d'acide barbiturique apparaissent lentement.
_ Filtrer sur filtre Büchner, rincer le solide avec trois fois 5mL d'eau glacée. Récupérer les cristaux dans un erlenmeyer, les dissoudre dans un minimum d'eau bouillante et laisser refroidir lentement d'abord à l'air puis dans un bain eau-glace.
_ Filtrer sur filtre Büchner, rincer à l'eau glacée, essorer les cristaux et les mettre à l'étuve sur un verre de montre taré. Peser les cristaux secs.

Données :
Le sodium réagit vivement avec l'eau pour donner du dihydrogène et de l'hydroxyde de sodium.
pK_A(C₂H₅OH/C₂H₅O^- ) = 15.9
pK_A (H₂O/HO^- ) = 14.0 ; pKA (H₃O⁺ /H₂O) = 0.00
Formule de l'acide barbiturique : http://upload.wikimedia.org/wikipedi...turic_acid.png


1) Rechercher les utilisations des Barbituriques. Fait
2) Rechercher ce que l'on appelle l'éthanol absolu ? Fait

& c'est à partir de là que je bloque ...

3) La synthèse nécessite un milieu très basique ; la base utilisée pour cette synthèse est l'ion éthanolate C₂H₅O^- obtenue par action du sodium sur l'éthanol.
a) Ecrire l'équation de cette réaction sachant qu'il se forme également du dihydrogène.
b) Justifier, à l'aide des données, que les réactifs soient introduits dans un ballon très sec.

4) L'urée est industriellement obtenue par réaction de l'ammoniac NH₃ avec le dioxyde carbone CO₂. Ecrire l'équation de cette réaction sachant qu'il se forme également de l'eau.

5) Lorsqu'une amine réagit avec un esther il se forme un amide et un alcool.
a) Ecrire l'équation de réaction qui peut se produire, en milieu basique, entre l'éthanoate d'éthyle CH₃-CO₂C₂H₅ et la méthylamine CH₃-NH₂.
b) En déduire l'équation de la synthèse d'acide barbiturique.

6) Déterminer le rendement d'une telle synthèse qui a permis d'obtenir
m = 1.52g d'acide barbiturique.

7) Pourquoi redissout-on les premiers cristaux obtenus dans un minimum d'eau bouillante ? Justifier la méthode utilisée.

8) Comment pourrait on vérifier la pureté du produit obtenu ?

9) L'acide barbiturique noté HA est un acide de PK_A = 7.0 ; cette acidité met en jeu l'un des protons du groupe - CH₂-
a) Sous quelle forme se trouve l'acide barbiturique avant addition de l'acide chlorydirique ?
b) Ecrire les équations des deux réactions qui se produisent lors de l'ajout de la solution d'acide chlorydirique H₃O⁺ + Cl^-Calculer leurs constantes d'équilibre.
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[inviteca2320c6]

3)a)
2C2H5OH + 2Na → 2C2H5O- + 2Na+ + H2

b) si ballon pas sec réaction du Na avec l'eau ----> hydroxyde de sodium

4)0=C=O + 2 NH3 => O=C=(NH2)2 + H2O

[invite307714da]

C'est gentil de votre part d'avoir répondu mais le truc c'est que j'aimerai bien comprendre en fait. Comment à partir de l'énoncé vous arrivez à trouver cette équation. Excusez moi si je vous dérange

[HarleyApril]

3a
si on lit l'énoncé, on sait qu'on part de CH3CH2OH et de Na
et qu'on obtient CH3CH2O- et H2
il faut donc chercher à équilibrer cette réaction ...

bonne continuation

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Ton problème est d'une difficulté supérieure à ce qu'on traite d'habitude au niveau de terminale.
Je vais essayer de t'aider. Je reprends tes questions, dans l'ordre.

3) La synthèse nécessite un milieu très basique ; la base utilisée pour cette synthèse est l'ion éthanolate C2H5O- obtenue par action du sodium sur l'éthanol.
a) Ecrire l'équation de cette réaction sachant qu'il se forme également du dihydrogène.
Rép.: 2 Na + 2 C₂H₅OH --> 2 Na⁺ + 2 C₂H₅O^- + H₂

b) Justifier, à l'aide des données, que les réactifs soient introduits dans un ballon très sec.
Rép.: En présence de la moindre quantité d'eau, l'eau détruit le ion éthanoate C₂H₅O^- selon :
C₂H₅O^- + H₂O --> OH^- + C₂H₅OH
Et on a besoin de cet ion pour la suite.

4) L'urée CO(NH₂)₂ est industriellement obtenue par réaction de l'ammoniac NH₃ avec le dioxyde carbone CO₂. Ecrire l'équation de cette réaction sachant qu'il se forme également de l'eau.
NH₃ + CO₂ --> CO(NH₂)₂ + H₂O

5) Lorsqu'une amine R-NH₂ réagit avec un ester R'COOR" il se forme un amide R'-CO-NH-R et un alcool R"OH.

a) Ecrire l'équation de réaction qui peut se produire, en milieu basique, entre l'éthanoate d'éthyle CH₃-CO₂C₂H₅ et la méthylamine CH₃-NH₂.
Rép.: Cela forme l'alcool R"OH qui est aussi C₂H₅OH, puis l'amide R'CONHR qui est aussi CH₃CONHCH₃

b) En déduire l'équation de la synthèse d'acide barbiturique.
Rép.: Ceci est difficile. Les deux groupes terminaux C₂H₅O de la molécule de malonate d'éthyle jouent le rôle du groupe R"O ci-dessus, et sont remplacés par une liaison -NH-CO-XYZ. Mais attention, ils font cette opération en même temps, ce qui fait que le malonate d'éthyle se voit momentanément réduit à un squelette formé de 3 atomes de carbone, et constitué du reste CH2 liés à deux groupes -CO-. Et les deux atome de crbone au bout de ce squelette se crochent à un des groupes NH de ce qui reste de l'urée, une fois qu'il a perdu un H à chaque bout.
Cela forme une molécule d'acide barbiturique, et sa structure est formée d'un hexagone où on trouve, en parcourant le cycle, 3 atomes C, puis un N, puis un C, puis un N. Chaque atome N est aussi lié à un H. Chaque atome C voisin d'un N est relié à un atome O par une double liaison C=O. Le dernier atome C est lié à 2 H.
C'est un peu l'horreur, je sais !
J'espère que tu as compris !
L'acide barbiturique a la formule C₄N₂H₄O₃, ou -CH₂-CO-NH-CO-NH-CO-, dont les deux atomes C finaux sont reliés entre eux.

6) Déterminer le rendement d'une telle synthèse qui a permis d'obtenir
m = 1.52g d'acide barbiturique.
Rép.: Tu calcules le nombre de moles qu'il y a dans 3.2 g de malonate d'éthyle. Tu dois obtenir le même nombre de mole d'acide barbiturique, dont tu connais la formule, donc la masse molaire.A toi de faire le reste des calculs.

7) Pourquoi redissout-on les premiers cristaux obtenus dans un minimum d'eau bouillante ? Justifier la méthode utilisée.
Rép.: En refroidissant une solution saturée à chaud, les impuretés restent dans le liquide et le produit cherché cristallise à l'état plus pur qu'avant.

8) Comment pourrait on vérifier la pureté du produit obtenu ?
Rép.: On mesure le point de fusion. Plus il est élevé, plus le produit est pur.

9) L'acide barbiturique noté HA est un acide de PKA = 7.0 ; cette acidité met en jeu l'un des protons du groupe - CH2-
a) Sous quelle forme se trouve l'acide barbiturique avant addition de l'acide chlorhydrique ?
L'acide se trouve sous forme de ion dont la structure est la même que celle que je me suis acharné à t'expliquer plus haut, mais où un des H du groupe CH₂ est remplacé par une charge négative.

b) Ecrire les équations des deux réactions qui se produisent lors de l'ajout de la solution d'acide chlorydirique H3O+ + Cl-Calculer leurs constantes d'équilibre.

[invite307714da]

Ok, merci

[invite307714da]

Je vais peut-être être chiante mais j'ai rien compris à la question 5b malgré ce grand paragraphe que vous m'avez écrit. ^^

[moco]

On va parler un autre langage. Imagine deux crabes, un gros et un petit. Le gros est le malonate d'éthyle. Ses deux pinces sont les groupes -COO-C₂H₅.
Le petit crabe est l'urée. Ses deux pinces sont les groupes -NH₂.
Quand ils se rencontrent, il y a bataille : le H de NH₂ de la pince gauche du petit crabe va arracher le C₂H₅O- de la pince droite du gros crabe, et s'en aller avec. Cela fait une molécule C₂H₅OH qui s'en va, mais cela crée une soudure entre la pince gauche du petit crabe et la pince droite du gros crabe.
Mais la bataille n'est pas finie, car chaque crabe a encore une pince valide. Il va se passer le même phénomène : élimination de C₂H₅OH et soudure des deux autres pinces. Il se forme une sorte de cycle entre les deux crabes ainsi soudés.

[inviteb6263011]

Bonjour,

Pour la 6)

on peut faire comme sa ?

R = mexp /mmax = 3.2 / 1.52 = 2.10

[HarleyApril]

Bonjour,

Pour la 6)

on peut faire comme sa ?

R = mexp /mmax = 3.2 / 1.52 = 2.10

tu proposes donc un rendement de 210%
surprenant, n'est-ce pas ?

[inviteb6263011]

oui c'est après coup que je me suis rendu compte de l'absurdité de la réponses

[invite307714da]

On va parler un autre langage. Imagine deux crabes, un gros et un petit. Le gros est le malonate d'éthyle. Ses deux pinces sont les groupes -COO-C₂H₅.
Le petit crabe est l'urée. Ses deux pinces sont les groupes -NH₂.
Quand ils se rencontrent, il y a bataille : le H de NH₂ de la pince gauche du petit crabe va arracher le C₂H₅O- de la pince droite du gros crabe, et s'en aller avec. Cela fait une molécule C₂H₅OH qui s'en va, mais cela crée une soudure entre la pince gauche du petit crabe et la pince droite du gros crabe.
Mais la bataille n'est pas finie, car chaque crabe a encore une pince valide. Il va se passer le même phénomène : élimination de C₂H₅OH et soudure des deux autres pinces. Il se forme une sorte de cycle entre les deux crabes ainsi soudés.

_ C'est plus compréhensible avec des crabes, merci beaucoup