TP : reaction d'esterification, synthèse de l'adipate de butyle

[invited0f2dc32]

Bonjour,

j'ai plusieurs questions à propos de ce tp, je vous expose mes réflexions :

la réaction est la suivante : acide adipique + 2 C4H9OH = adipate de butyle (en conditions acides : H2SO4)

1) d'abord je m'interroge sur une chose : pourquoi n'y a t' il qu’un seul solvant (à savoir le butanol) et non pas 2 comme je l'attendais? Je veux dire un solvant "organique" et un autre "aqueux"...? Je me suis dit que c'était parce qu'on réalise une distillation qui ferait office de séparation et donc qu'on aurait pas besoin de séparer par décantation mais le mode opératoire ne me permet pas de le déterminer...

2) Ensuite je ne sais pas si on doit faire un passage au rotavap car d'après le mode opératoire, il semble que ce soit la distillation qui permette la séparation du solvant (dont le point d'ébullition est le plus bas). Mais juste après le mode opératoire un paragraphe traite de la purification par distillation et il y a cette phrase : "[...]Le toluène résiduel s'il n'a pas été totalement éliminé à l'évaporateur rotatif est recueilli dans la tête de distillation.[...]" Ainsi que : "on effectue la purification de l'adipate par une distillation à pression réduite (élimination du toluène et des traces éventuelles de butanol)". Pourquoi passer au rotavap si on purifie par distillation...??

3) En outre, il est marqué qu'on "effectue la purification de l'adipate par une distillation à pression réduite (élimination du toluène et des traces éventuelles de butanol)" est-ce parce que comme je le pense , son point d'ébullition est bas...? Et qu'en est il de l'acide? Pourquoi ne parle t 'on pas de son "élimination".

Enfin, dans le mode op, il est inscrit qu’après distillation de l'azéotrope, le mélange réactionnel est repris par de l’éther lavé par NaHCO3 jusqu'à pH basique puis par NaCl. La phase orga est séchée...etc. du coup je me dis que c'est pour neutraliser l'acide (NaHCO3) et que NaCl sert pour le relargage donc qu'il y a bien une décantation à faire. Est-ce une bonne conclusion?

Je sais que c'est un peu lourd mais j'espère que vous allez m’éclaircir les idées car tout cela me paraît confus...
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[Kemiste]

Bonjour,
Tout d'abord, pour plus de clarté, il aurait été bon d'indiquer le mode opératoire...

1/ Pourquoi 2 solvants? Si le butanol permet de solubiliser les réactifs il n'y a pas de problème. Et mettre de l'eau pour une réaction d’estérification est loin d'être judicieux! Voir le mécanisme...

2/ Là on parle d'un passage au rota, donc oui il faut passer par le rota. Par contre il provient d'où le toluène? (sans le mode op pas facile à dire). Et on passe par le rota pour éliminer la grande majorité de solvant pour faciliter l'étape de purification par distillation. (On n'a pas à devoir distiller le solvant avant de distiller le produit à purifier)

3/ Le point d’ébullition de quel composé est bas? Si c'est l'adipate de dibutyle (j'imagine que les 2 fonctions acide sont estérifiés), il a un point d'ébullition de l'ordre de 150°C, il faut donc être sous pression réduite pour baisser le point d'ébullition et donc réaliser la distillation sans risque de dégrader le composé avec un chauffage trop important.

[invited0f2dc32]

Bonjour, merci pour tes réponses.

Pour la 1ère j'ai compris.

Pour la seconde si j'ai bien compris ta réponse on procède à une distillation du produit après avoir évaporé le solvant mais pourtant la synthèse se fait par distillation aussi, alors dans ce cas pourquoi en faire une pour la purification? La première ne permet elle pas de séparer le produit des autres composants...?

Enfin pour la dernière, je parlais des 2 composants entre parenthèse (élimination du toluène et du butanol dont les points d'ébullition sont respectivement de 110°C et 117°C contre 165 pour l'adipate).

Pour les 2 dernières questions/réponses j'en reviens toujours à me poser cette question : pourquoi doit on effectuer une 2ème distillation et un passage au rotavap alors que la distillation de l'azéotrope permet de séparer le solvant (toluène) ainsi que l'eau? Et pour l’excès d'acide, on ne parle pas de son élimination!?

Pour le mode op j'aurais du en effet l'exposer, le voici :

On introduit dans 1 ballon monocol muni d'un système de distillation azéotropique (appareil de Dean & Stark) surmonté d'1 réfrigérant 0.10 mole d'acide adipique, 40 mL de butanol, 20 mL de toluène, 0.15 mL d’acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce. Le D&S est recouvert de coton et de papier alu puis le mélange est chauffé afin d'obtenir la distillation de l'azéotrope (eau + toluène). Lorsqu'elle est terminée (le volume d'eau récupéré reste constant), le chauffage est maintenu 5 min puis le ballon est laissé refroidir jusqu'à T ambiante. Enfin le mélange réactionnel est repris par de l’éther lavé par NaHCO3 jusqu'à pH basique puis par NaCl. La phase orga est séchée...etc

Sinon est ce que j'ai bon pour le NaHCO3 et le relargage?

Merci pour toutes vos réponses.

[Kemiste]

Bonjour,
La synthèse ne se pas pas "par distillation". Tu as juste élimination de l'eau formée lors de l'estérification. Ensuite il est beaucoup plus rapide d'évaporer le toluène et le butanol au rota que par distillation. Et on élimine (quasiment) toujours les solvants avant purif.

Pour les 2 dernières questions/réponses j'en reviens toujours à me poser cette question : pourquoi doit on effectuer une 2ème distillation et un passage au rotavap alors que la distillation de l'azéotrope permet de séparer le solvant (toluène) ainsi que l'eau?

Comme dit plus haut tu as juste élimination de l'eau. Le toluène est "régénéré" en continue avec le Dean-Stark. Il n'est donc pas éliminé.

Le lavage avec NaHCO₃ doit en effet permettre d'éliminer les traces d'acide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited0f2dc32]

Je me suis trompé je voulais dire qu'on effectue une distillation lors de la synthèse. Merci pour tes réponses, je comprends mieux. Si je résume bien : on effectue une distillation qui élimine l'eau puis on évapore le toluène au rotavap puis une autre distillation pour purifier le produit...? Est ce bien ça...?

[Kemiste]

Pour résumer, durant la réaction l'eau formée est éliminée par distillation azéotropique, on élimine le toluène et le le butanol en excès et enfin on purifie par distillation.

PS : petit erreur de ma part, j'ai dit que le butanol était un solvant mais c'est en fait le réactif!