Synthèse de l'aspirine : concours Technicien Sorbonne 2014


Structure de l'aspirine :
Que signifie les termes antalgique et antipyrétique
?
Antalgique : propre à calmer la douleur ; antipyrétique : traitement de la fièvre.
Parmi les propositions suivantes, laquelle ( lesquelles) est ( sont) exacte(s) concernant l'aspirine ?
Son autre nom est l'acide acéthylsalicylique. Vrai.
Son autre nom est l'anhydride acéthylsalicylique. Faux.
Sa nomenclature selon les règles de l'UPAC est acide acéthyloxybenzoïque. Faux.
Sa nomenclature selon les règles de l'UPAC est acide 2-acéthyloxybenzoïque. Vrai.
Sa formule brute est C9H7O4. Faux. (
C9H8O4)
L'aspirine est une molécule chirale. Faux.
Son carbone asymétrique est de cnfiguration R. Faux.
L'aspirine est corrosif. Faux.
The synthesize aspirine, a common analgesic drug, the first step involves the reaction of salicyc acid and acetic anhydride in the presence of a catalyst, phosphoric acid. Once the aspirin is prepared it must be isolated from the reaction solution and purified. The aspirin is insoluble in cold water, and can be isolated by filtering the chilled reaction solution. Purification is necessary to remove any unreacted salicylic acid and acetic anhydride, as well as the acetic acid product and phosporic acid. Acetic anhydride is caused to decompose by the addition of water once the formation of aspirine is complete. Te impur aspirin is dissolved in warm ethanol and then cooled slowly. The aspirin cristallize our of solution leaving the salicylic acid and ather impurities behind.
Traduire ce texte.
La première étape  de la préparation de l'aspirine , un analgésique commun, consiste à faire agir de l'acide salicylique et de l'anhydride acétique en présence d'un catalyseur, l'acide phosphorique. Une fois préparée, l'aspirine est isolée du milieu réactionnel et purifiée. L'aspirine est insoluble dans l'eau froide et peut être isolée par filtration à froid. La purification est nécessaire pour éliminer tout l'acide n'ayant pas réagi , l'acide phosphorique ainsi que l'anhydride acétique et parmi les produits, l'acide acétique. L'anhydride en excès est décomposé par addition d'eau. L'aspirine impure est dissoute dans l'éthanol à chaud puis refroidie lentement. L'aspirine cristallise séparée de l'acide salicylique et des autres impuretés.
Identifier l'anhydride acétique parmi les composés suivants.
Le solide à purifier est dissout dans un solvant ou dans un mélange de plusieurs solvants chaud ; puis on refroidit la solution pour provoquer la cristallisation du solide que l’on isole par filtration. Quant aux impuretés, elles doivent êtres solubles dans le solvant à chaud comme à froid.
Citer le matériel nécessaire pour une recristallisation.
Dispositif de chauffage à refflux, dispositif de filtration simple, bain de glace-eau pour accélérer la cristallisation.
Comment peut-on vérifier l’efficacité d’une recristallisation ?
Mesure du point de fusion du solide sur un banc Kofler ou chromatographie  CCM.
L'acide salicylique a pour nom IUPAC acide ortho-hydroxybenzoïque. proposer une structure de celui-ci.

Proposer une équation bilan de la réaction entre l'acide salicylique et l'anhydride acétique pour donner l'aspirine.
Le solide à purifier est dissout dans un solvant ou dans un mélange de plusieurs solvants chaud ; puis on refroidit la solution pour provoquer la cristallisation du solide que l’on isole par filtration. Quant aux impuretés, elles doivent êtres solubles dans le solvant à chaud comme à froid.
Citer le matériel nécessaire pour une recristallisation.
Dispositif de chauffage à refflux, dispositif de filtration simple, bain de glace-eau pour accélérer la cristallisation.
Comment peut-on vérifier l’efficacité d’une recristallisation ?
Mesure du point de fusion du solide sur un banc Kofler ou chromatographie  CCM.

Le produit secondaire de la réaction est l'acide éthanoïque.




Donner la définition d'un catalyseur.
Un catalyseur accélère une réaction lente, thermodynamiquement possible. Il est régénéré au cours de la dernière étape et n'apparaît pas dans le bilan.
Proposer une formule brute pour le catalyseur de cette réaction.

H3PO4.
Quels sont les composés éliminés lors de l'étape de purification ?
Acide éthanoïque, acide salicylique, autres impuretés.
Comment s'appelle la dernière étape ?
Recristallisation.
Traduire la phrase " the aspirin is insoluble in cold water" et proposer une explication.
L'aspirine est insoluble dans l'eau froide. De par sa structure ( noyau benzénique, chaîne carbonée ), l'asprine a peu d'affinité pour un solvant polaire comme l'eau.
Proposer une liste de matériel pour cette expérience.
Chauffage à reflux.

Recristallisation.
Le solide à purifier est dissout dans un solvant ou dans un mélange de plusieurs solvants chaud ; puis on refroidit la solution pour provoquer la cristallisation du solide que l’on isole par filtration. Quant aux impuretés, elles doivent êtres solubles dans le solvant à chaud comme à froid.
Citer le matériel nécessaire pour une recristallisation.
Dispositif de chauffage à refflux, dispositif de filtration simple, bain de glace-eau pour accélérer la cristallisation.
Comment peut-on vérifier l’efficacité d’une recristallisation ?
Mesure du point de fusion du solide sur un banc Kofler ou chromatographie  CCM.

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Pour évaluer la pureté d'un produit, plusieurs  techniques sont envisageables.
Cocher la ( les) case(s) correspondantes au type d'échantillon susceptible et judicieux d'être analysé suivant chaque technique
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TechniqueSolide ( poudre)Liquide ( huile)Solide ou liquide en solution
RMN

Dissoudre le solide dans un solvant deutéré CDCl3.
Réfractométrie

X
Spectroscopie IRX
liquide placé entre
deux plaques de sels très pur

Polarimétrie

Solution contenant une ou plusieurs molécules chirales.
Spectroscopie UV visible

X
Diffraction des rayons Xstructure cristalline


Banc Koflermesure point de fusion


Chromatographie en phase gazeuse

Vaporisation du mélange à analyser à l'entrée de la colonne.
Chromatographie sur couche mince

X

Relier chacune des techniques avec les lois ou phénomènes physiques mis en jeu. On explicitera les réponses sous la forme Lettre-Nombre ( exemple  : J-0).
TechniquesLoi ou phénomène mis en jeu.
ARMN1Loi de Bragg
BRéfractométrie2Lois de Snell-Descartes
CSpectroscopie IR3Relaxation des spins nucléaires
DPolarimétrie4Déviation du plan de polarisation
ESpectroscopie UV-visible5Vibration des liaisons des molécules
FDiffraction des rayons X6Loi de beer-Lambert
GBanc Kofler7Phénomène de capillarité et d'absorption.
HChromatographie en phase gazeuse8Transition de phase
IChromatographie sur couche mince9Transition de phase et adsorption
A-3 ; B-2 ; C-5 ; D-4 ; E-6 ; F-1 ; G-8 ; H-9 ; I-7.



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