Aurélie 26/06/13
 

 

Préparation du benzoate de méthyle, HPLC dosage par étalonnage, d'après concours technicien 2013.

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Noms, représentations et réactions.
Représenter ( représentation spatiale ) les molécules suivantes puis entourer et nommer le groupe fonctionnel.

Nommer les 5 molécules suivantes
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KHCO3 : hydrogénocarbonate de potassium.


Equilibrer ces deux réactions.
Cu(s) + 2H2SO4 aq, concentré ---> CuSO4aq + SO2(g) +2H2O(l).
5Fe2+aq + MnO4- +8H3O+aq ---> 5Fe3+aq + Mn2+aq +12 H2O(l).
Concentration molaire.
Sur l'étiquette d'un flacon d'acide chlorhydrique on lit : pourcentage massique 40 % ; densité : 1,189 ; M =36,47 g/mol.
Calculer la concentration molaire de cette solution.
Masse de 1 L de solution : 1189 g.
Masse d'acide chlorhydrique : 1189*0,40 =475,6 g
Concentration : 475,6 / 36,47 =13,0 mol/L.

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Préparation du benzoate de méthyle.
On introduit 12,2 g d'acide benzoïque C6H5-COOH, 3,2 g de méthanol CH3OH, 3 mL d'acide sulfurique concentré et quelques grains de pierre ponce dans le ballon de 100 mL d'un chauffage à reflux. On chauffe pendant une heure sous hotte. On verse ensuite le contenu du ballon dans un becher contenant le mélange eau-glace. Il se forme alors deux couches liquides non miscibles.
Ecrire l'équation de la réaction se produisant dans le ballon.
C6H5-COOH +CH3OH =C6H5-COOCH3+H2O.
Comment s'appelle ce type de réaction ?
Estérification.
A quoi sert l'acide sulfurique ?
Catalyseur.
Faire un schéma illustrant le chauffage à reflux.

Quel est le rôle de la pierre ponce ?
La pierre ponce régularise l'ébullition.
Quelle est l'utilité de ce montage et pourquoi se placer sous la hotte ?
Le chauffage à reflux permet d'accélérer la réaction en travaillant à température modérée tout en évitant les pertes de matière. Les vapeurs se condensent dans le réfrigérant et retombent dans le milieu réactionnel.
Le méthanol est volatil et toxique : il faut travailler sous hotte.
La phase organique ayant une densité supérieure à celle de la phase aqueuse, proposer une méthode simple pour séparer les deux phases.
Utiliser une ampoule à décanter.
On obtient 8,1 g de benzoate de méthyle.
Quelle serait la masse obtenue si la réaction était totale et quel est le rendement ?
Quantité de matière :
acide benzoïque  12,2 / (7*12+6+32) =0,10 mol
de méthanol : 3,2/(12+4+16)=0,10 mol.
On peut espérer obtenir au mieux 0,10 mol d'ester soit 0,10*(8*12+32+8) =13,6 g d'ester si la réaction est totale.
Rendement : 8,1 / 13,6 ~0,60 ( 60 %).
En théorie le rendement devrait être de 67 %.
Comment expliquer l'écart entre la valeur expérimentale et la valeur théorique ?
Le benzoate de méthyle est faiblement soluble dans l'eau ; une partie n'a pas été extraite lors de la décantation.




Dosage du sildenafil par HPLC.
Que signifie HPLC ?
Chromatographie liquide haute performance.
Citer les 4 principaux modules constituant une chaîne HPLC.

On travaille en phase stationnaire inverse et un détecteur qui mesure l'absorbance des longueurs d'ondes comprises entre 200 et 400 nm.
  On donne le spectre de la molécule de sildéfanil.

Définir phase inverse et phase normale.
-
phase normale : gel de silice polaire ; on utilise un éluant apolaire ; les produits polaires sont retenus dans la colonne, les produits apolaires sortent en premiers.
- phase inverse : phase fixe apolaire ; éluant polaire ; les molécules polaires sortent en premier.
Quel type de détecteur est utilisé et à quelle longueur d'onde doit-on le régler ?
Le détecteur UV visible sera régler sur la longueur d'onde correspondant au maximum d'absorption, environ 225 nm.
Justifier " la phase mobile est constituée d'un mélange eau acétonitrile".
La phase fixe étant apolaire, la phase mobile doit être polaire.
Pour valider la méthode, on a, entre autres, fait une répétabilité, une reproductibilité et déterminer les limites de quantification et de détection qui sont respectivement de 0,1 mg/mL et de 0,03 mg/mL.
Expliquer ce que sont répétabilité et reproductibilité.
Répétabilité : les résultats d'essai indépendants sont obtenus par la même méthode sur des individus d'essai identiques dans le même laboratoire, par le même opérateur, utilisant le même équipement et pendant un court intervalle de temps.
Reproductibilité :
les résultats d'essai sont obtenus par la même méthode sur des individus d'essais identiques dans différents laboratoires, avec différents opérateurs et utilisant des équipements différents.
Expliquer ce que sont les seuils de détection et de quantification.
La limite de détection d'une méthode est la plus basse concentration d'un composé produisant un signal détectable avec une fiabilité définie différent de celui produit par un « blanc » dans les mêmes conditions expérimentales.
Le seuil de détection est la plus faible concentration d’un produit à analyser dans un échantillon
qui puisse être quantifiée avec précision et exactitude acceptables dans des conditions expérimentales données.
On réalise une courbe d'étalonnage en 5 points ( 0,10 mg/mL ; 0,25 mg/mL ; 0,50 mg/mL ; 0,75 mg/mL ; 1,00 mg/mL )
Les échantillons et les témoins sont dissous dans un mélange acétonitrile eau ( 50 / 50 ). On dispose de témoins en poudre de citrate de sildénafil monohydraté dont la pureté est de 99 %.
Expliquer les calculs et la procédure à suivre pour préparer les 5 solutions. La colution mère à 1,00 mg/mL est dans une fiole jaugée de 25 mL.
0,75 mg/mL : facteur de dilution  1/0,75 = 1,33 ; prélever 3,75 mL de solution mère et compléter une fiole jaugée de 5 mL avec le solvant eau acétonitrile ( 50 / 50 ).
0,50 mg/mL : facteur de dilution  1/0,50 = 2 ; prélever 2,50 mL de solution mère et compléter une fiole jaugée de 5 mL avec le solvant eau acétonitrile ( 50 / 50 ).
0,25 mg/mL : facteur de dilution  1/0,25 = 4 ; prélever 1,25 mL de solution mère et compléter une fiole jaugée de 5 mL avec le solvant eau acétonitrile ( 50 / 50 ).
0,10 mg/mL : facteur de dilution  1/0,1 = 10 ; prélever 0,5 mL de solution mère et compléter une fiole jaugée de 5 mL avec le solvant eau acétonitrile ( 50 / 50 ).




  

On obtient les résultats suivants :
C : concentration sildénafil ( mg/mL)
0,10
0,25
0,50
0,75
1,00
A : absorbance
400
700
1200
1700
2200

On analyse 2 échantillons E1 et E2 dont on veut déterminer la concentration en sildénafil. L'échantillon E2 est préparé à deux concentrations différentes.
Echantillon
Prélévement ( mg)
Fiole de dissolution ( mL)
Absorbance
E1
10
25
2100
E2 - 1
10
10
1400
E2 - 2 10
5
2800
Donner l'équation et les caractéristiques de la courbe d'étalonnage.
Concentration et absorbance sont proportionnelles. La courbe est une droite ne passant par l'origine, l'absorbance de l'acétonitrile n'étant pas nulle à 225 nm.
A = aC+b.
700 = 0,25 a +b ; 1200 = 0,50 a + b soit 500 = 0,25 a ; a = 2000 et b = 200.
1200 = 0,5 a + b ; 2200 = a+b soit 1000 = 0,5 a ; a = 2000 et b = 200.
A = 2000 C +200.
Calculer les concentrations en sildénafil dans les échantillons. Pour l'échantillon E2, quelle concentration doit-on prendre en compte ? Justifier.
E1 : C = (2100-200) / 2000 =0,95 mg/mL.
E2 - 1 : C = (1400 -200 ) / 2000 =0,6 mg/mL.
E2 - 2 : C = (2800 -200 ) / 2000 =1,3 mg/mL. Cette valeur n'est pas à retenir, elle se situe en dehors de la courbe d'étalonnage.


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