I- Anhydride d’acide et chlorure d’acyle.

1)- Les anhydrides d’acide.

a)-  Formule générale :

b)-  nomenclature :

-    On remplace la terminaison acide par anhydride.

-    Un anhydride d’acide résulte de l’élimination d’une molécule d’eau entre deux molécules d’acide carboxylique.

-    Exemples :

 

-    Elle est obtenue par élimination d’une molécule d’eau entre deux molécules d’acide éthanoïque :

 

 

c)-  Préparation :

-    On utilise généralement un puissant déshydratant : le décaoxyde de tétraphosphore P₄O₁₀.

-    On peut donner l’équation simplifiée de l’équation bilan :

2)- Les chlorures d’acyle.

a)-  Formule générale:

b)-  Nomenclature :

-    On remplace le mot acide par chlorure de et la terminaison oïque par oyle.

-    Exemples :

c)-  Préparation :

-    On part de l’acide carboxylique sur lequel on fait agir un agent chlorurant comme le pentachlorure de phosphore PCl₅ ou le chlorure de thionyle SOCl₂.

 

-    Leur coût de fabrication est élevé, on les utilise surtout pour quelques synthèses pharmaceutiques.

-    Ils sont très réactifs et permettent de synthétiser des esters et des amides.

II- Fabrication des Esters.

1)- À partir d’un anhydride d’acide.

a)-  Équation bilan :

b)-  Caractéristiques de la réaction :

-    La réaction se fait à température modérée (50 °C). Elle est totale et rapide.

c)-  Exercice :

-    On veut réaliser la synthèse de l’éthanoate de butyle à l’aide d’un anhydride d’acide.

-    Quel anhydride faut-il choisir ? Quel alcool faut-il choisir ?

-    Équation bilan.

-    Réponses :

-    Il faut choisir l’anhydride éthanoïque et le butanol ou butan-1-ol.

2)- à partir d’un chlorure d’acyle.

a)-  Équation bilan :

b)-  Caractéristiques de la réaction :

-    La réaction est rapide, totale, très exothermique.

3)- Interprétation.

-    Schéma de Lewis d’un alcool :

-    L’atome d’oxygène possède 2 doublets d’électrons non liants.

-    Il constitue un site riche en électrons : site nucléophile.

-    C’est un réactif nucléophile.

-    Schéma de Lewis d’un anhydride d’acide :

 

-    Les liaisons C =  et C – 0 sont polarisées car l’atome d’oxygène est plus électronégatif que l’atome de carbone.

-    Les atomes de carbone du groupement fonctionnel constituent des sites appauvris en électrons : sites électrophiles.

-    Ce sont des réactifs électrophiles.

-    Les atomes d’oxygène constituent des sites riches en électrons : sites nucléophiles.

 

-    Schéma de Lewis d’un chlorure d’acyle :

           

-    L’atome de carbone constitue un site appauvri en électrons et les atomes de chlore et d’oxygène des sites riches en électrons.

-    La réaction d’estérification résulte de l’attaque d’un réactif électrophile (le carbone fonctionnel) par un réactif nucléophile (l’oxygène ou le chlore).

III- La fonction amide.

1)-  Introduction : Les amines.

a)-  L’ammoniac.

-    Schéma de Lewis :

-    Atome d’azote :  ;

-    Molécule d’ammoniac :

-    Les amines sont des corps obtenus par remplacement d’un ou plusieurs atomes d’hydrogène par des groupes carbonés.

b)-  Les différentes classes d’amines.

 

c)-  Nomenclature :

 

-    Les amines comme l’ammoniac sont des réactifs nucléophiles. Ce sont aussi des bases faibles.

2)- La fonction amide.

-    Les amides dérivent des acides carboxyliques par remplacement du groupement – OH par un groupe

-    Le groupement fonctionnel  et les différentes formules générales :

 Nomenclature :

-    Le nom découle de celui de l’acide correspondant en remplaçant la terminaison oïque par la terminaison amide.

-    Exemples :

-    Amides simples :

 

-    amides substitués sur l’azote :

 

3)- Préparation des amides

a)-  Utilisation d’un chlorure d’acyle.

-    Les chlorures d’acyle réagissent avec l’ammoniac de façon rapide :

 

-    Cas général :

-    Chlorure d’acyle et amine primaire :

 

-    Chlorure d’acyle et amine secondaire :

 

-    Chlorure d’acyle et amine tertiaire : pas de réaction.

b)-  Utilisation d’un anhydride d’acide.

-    Exemple : anhydride d’acide et amine primaire :

 

-    Une réaction acido-basique peut se produire entre l’acide carboxylique et l’amine.

IV- Application : L’aspirine.

1)- Introduction.

-    L’aspirine est l’un des médicaments les plus consommés.

-    En France et par an, 32,2 millions d’unité d’aspirine sont absorbées.

-    C’est le paracétamol avec 130 millions d’unité qui est l’antalgique le plus utilisé.

-    L’aspirine est :

-    un anti-inflammatoire (elle calme les rhumatismes),

-    un antipyrétique (elle provoque un abaissement de la température corporelle),

-    Un antalgique (elle calme la douleur).

2)- Historique.

-    L’usage des plantes est connu depuis longtemps.

-    La tisane de fleurs de reine-des-prés et les décoctions d’écorces de saule étaient bien connues pour leur capacité à calmer la douleur.

-    Hippocrate (460 – 377 avant J.C) fondateur de la médecine prescrivait des tisanes de feuilles de Saule pour calmer les douleurs.

-    En 1825, le pharmacien italien Francesco FONTANA isole le principe actif du Saule blanc qu’il appelle : SALICINE.

-    En 1828, l’Allemand Büchner isole quelques cristaux jaunes de Salicine ou salicylate de glucose.

-    En 1829, l’Italien Rafael PIRIA prépare l’acide salicylique.

   

-    En 1835, un chimiste suisse K.J LöWIG prépare à partir de la reine-des-prés un composé identifié comme l’acide salicylique.

-    L’acide salicylique, produit industriellement par synthèse, possède des propriétés thérapeutiques intéressantes.

-    Mais il possède un goût amer  et il a une réaction néfaste sur l’estomac.

-    Il provoque des brûlures et des ulcères.

-    Il était donc nécessaire de préparer  une nouvelle molécule ayant les mêmes propriétés que l’acide salicylique, mais moins agressive pour l’estomac.

-    Un chimiste Allemand Félix HOFFMAN transforme la fonction phénol de l’acide salicylique en fonction ester par acétylation.

-    On obtient l’acide acétylsalicylique qui a les mêmes propriétés que l’acide salicylique mais qui est mieux toléré par l’organisme.

-    Félix HOFFMAN et Heinrich DASER (chimistes de la firme BAYER) déposent en 1899 le nom commercial  de ASPIRIN.

3)- Les matières premières de la synthèse industrielle de l’aspirine.

-    L’industrie pharmaceutique utilise :

-    Le phénol, le dioxyde de carbone, l’anhydride éthanoïque ou acétique, l’acide sulfurique et l’hydroxyde de sodium

4)- Fabrication de l’aspirine.

a)-  Préparation de l’acide salicylique.

-    Dans un réacteur, on mélange du phénol pur avec la quantité stœchiométrique de lessive de soude à 50 %.

-    Au cours de cette réaction, le phénol est transformé en phénate de sodium.

 

-    L’eau est soigneusement éliminée par évaporation sous vide.

-    On obtient le phénate de sodium solide de formule :

-    Formule :

 

-    On introduit, dans un autoclave broyeur, le phénate de sodium solide. On injecte à une température θ = 150 °C  du dioxyde de carbone gazeux à la pression de 5 bar.

-    On obtient du salicylate de sodium.

-    Cette réaction est appelée : réaction de Kolbe.

 

-    L’ion salicylate est la base conjuguée de l’acide salicylique.

-    Traité par un acide fort, l’acide sulfurique à 60 % (pourcentage massique), on obtient l’acide salicylique.

 

-    Passage à l’aspirine :

-    L’acide salicylique est traité par l’anhydride éthanoïque à une température θ = 98 °C.

-    Au bout de deux heures de traitement, le mélange est filtré pour éliminer  l’acide salicylique n’ayant pas réagi.

-    La solution obtenue laisse précipiter par refroidissement à 0 °C l’aspirine sous forme d’un solide blanc.