Travaux pratiques - biochimie 10, Exercices de Biochimie
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Melissa_s28 April 2014

Travaux pratiques - biochimie 10, Exercices de Biochimie

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Travaux pratiques de biochimie à propos de l' aspirine de synthèse. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Nécessité de l’aspirine de synthèse, Synthèse de l’aspirine en laboratoire, Mise en solution d’un compr...
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EXERCICE III. Aspirine de synthèse 4pts

Nouvelle Calédonie Novembre 2007 EXERCICE III. ASPIRINE DE SYNTHÈSE (4 points)

Calculatrice interdite

En 1825, un pharmacien italien, Francesco Fontana, isole le « principe actif » de l’écorce de saule et le baptise salicine. Par la suite, la salicine donnera de l’acide salicylique, plus efficace, puis un procédé de synthèse à partir de l’acide salicylique produira l’acide acétylsalicylique C’est la naissance de l’aspirine mise sur le marché en 1899.

Données : Formules chimiques : Acide salicylique Acide acétylsalicylique Anhydride éthanoïque Masses molaires : M(acide salicylique) =138 g.mol –1 ; M(anhydride éthanoïque) = 102 g.mol –1 ; M(acide acétylsalicylique ) = 180 g.mol 1;

Masse volumique de l’anhydride éthanoïque : µ = 1,08 103 kg.m –3. pKa du couple acide acétylsalicylique / ion acétylsalicylate : 3,5 à la température de l’expérience. L’acide acétylsalicylique est très peu soluble dans l’eau. 1. Nécessité de l’aspirine de synthèse Chaque année, environ quarante mille tonnes d’aspirine sont consommées à travers le monde. Un saule nécessite une superficie de terre d’environ 20 m2 pour son développement et pourrait fournir 2,6 kg d’aspirine. À titre d’exemple, la superficie de la ville de Paris couvre 10 500 hectares. Sur quelle surface de terre exprimée en hectares (1 ha = 10 000 m²) devrait-on abattre des saules, chaque année, pour produire l’aspirine uniquement à partir des saules ? Le résultat confirme-t-il la nécessité de synthétiser l’aspirine ?

Aide aux calculs : 40

15 2,6  ; 40  2,6 = 104

2. Synthèse de l’aspirine en laboratoire On réalise la synthèse de l’aspirine à partir de l’anhydride éthanoïque et de l’acide salicylique. Les produits de la transformation sont l’aspirine et l’acide éthanoïque. 2.1. Sur le schéma de la molécule d’acide acétylsalicylique, donné en ANNEXE, nommer les groupes caractéristiques entourés. 2.2. Les étapes du protocole de la synthèse de l’aspirine sont données en désordre ci-dessous :

Étape A – Ajouter de l’eau froide dans le milieu réactionnel. Étape B – Réaliser un montage de chauffage à reflux et chauffer pendant une vingtaine de minutes. Étape C – Les cristaux récupérés sont impurs. Les purifier par recristallisation. Filtrer de nouveau sur büchner et peser les cristaux récupérés. Étape D – Introduire dans un ballon 5,0 g d’acide salicylique, 10 mL d’anhydride éthanoïque et quelques gouttes d’acide sulfurique. Étape E – Filtrer sur büchner le mélange obtenu et récupérer les cristaux d’aspirine.

Indiquer l’ordre des étapes qu’il faut mener pour réaliser la synthèse de l’aspirine au laboratoire de chimie.

C

O

OH

OH

C

O

OH

O

C

O CH3

CH3

C

O

O

C

O

CH3

2.3. Par quel autre composé aurait-on pu remplacer l’anhydride éthanoïque ? Quel(s) avantages(s) apporte l’utilisation de l’anhydride éthanoïque ? 2.4. Quel est le rôle de l’acide sulfurique ? 2.5. Le montage du chauffage à refluxest schématisé ci-dessous. Nommer sur la copie les points du montage numérotés de  à . Quel est l’intérêt du montage à reflux ? 2.6. Lors d’une séance de Travaux Pratiques, un groupe d’élèves applique le protocole ci-dessus. Il étudie l’évolution du système chimique à l’aide du tableau fourni en ANNEXE.

2.6.1 Vérifier que l’anhydride éthanoïque est en excès au début de la transformation.

Aide aux calculs : 5

138 = 0,036 ;

10,8

102 = 0,11 ; 5  138 = 690 ;

102

10,8 = 9,44

2.6.2 La masse de cristaux d’aspirine obtenue est de 6,0 g. Compléter et utiliser le tableau d’avancement fourni en ANNEXE pour déterminer le rendement de la transformation.

Aide aux calculs : 6

180 = 0,033 ;

36

33 = 1,1 ;

33

36 = 0,92

3. Mise en solution d’un comprimé d’aspirine simple Les médicaments à base d’aspirine se présentent actuellement sous diverses formulations : comprimés, poudre, comprimés effervescents ... On notera, dans cette partie, l’acide acétylsalicylique AH et l’ion acétylsalicylate A –. 3.1. On dissout un comprimé contenant 500 mg d’aspirine simple dans de l’eau distillée de façon à obtenir un volume VS de 200 mL de solution S. L’acide acétylsalicylique AH réagit avec l’eau. Écrire l’équation de la réaction modélisant la transformation. 3.2. Calculer la concentration molaire cS en soluté apporté de la solution S.

Aide aux calculs : 2,5

180 = 1,4  10 –2 ; 2,5 x 180 = 4,5  10 –2

3.3. Le pH de l’estomac d’un individu est d’environ 2. 3.3.1. Tracer le diagramme de prédominance des espèces chimiques du couple AH /A –. 3.3.2. Sous quelle forme, AH ou A –, l’organisme de cet individu assimile-t-il l’aspirine dans l’estomac ?

     

ANNEXE À RENDRE AGRAFÉE AVEC LA COPIE

ANNEXE EXERCICE III

Question 2.1.

Acide acétylsalicylique :

Question 2.6.2. Tableau à compléter :

Équation chimique :

Avancement Quantités de matière (en mol)

État initial 0

État intermédiaire

x

État final xf

C

O

OH

O

C

O CH3

C

O

OH

OH

C

O

OH

O

C

O CH3

OH

O

C

H3C

CH3

C

O

O

C

O

CH3

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