Réaction de chimie click dans l'eau : cycloaddition azoture alcyne catalysé par du cuivre (I) et transfert de phase

Thèmes abordés

Réaction de chimie click dans l'eau, cycloaddition azoture alcyne catalysée par du cuivre (I), transfert de phase, travail pratique, lavage au dichlorométhane, sulfate de magnésium, chromatogramme, analyse RMN, phénylacétylène

Résumé du document

Lors de ce travail pratique, nous allons observer l'influence des quantités de catalyseur et d'agent de transfert de phase. Pour observer cela, nous allons réaliser des expériences à différentes concentrations dans le milieu réactionnel. Afin de faciliter la réalisation de cette expérience, les différentes conditions réactionnelles ont été réparties entre les binômes. Nous allons réaliser l'expérience dans les conditions 2, c'est-à-dire 5mol% de CuSO4, 1mol% de cyclodextrine et 15mol% d'ascorbate de sodium. Nous avons commencé par dissoudre 0,07 gramme de CuSO4.5 H2O, 0,06 g de cyclodextrine et 0,083 gramme d'ascorbate de sodium dans 7,5 mL d'eau. Puis nous ajoutons 0,75 g d'azoture de benzyle et 0,6 g de phénylacétylène.

On laisse réagir durant une heure à température ambiante. Durant la réaction, nous prélevons toutes les 15 minutes un échantillon que nous diluons dans 1 ml d'eau et 1 mL d'acétate d'éthyle dans 1 tube à hémolyse. Une fois la réaction terminée, nous transférons le produit obtenu dans une ampoule à décanter, on effectue un premier lavage aqueux puis un lavage au dichlorométhane afin de dissoudre le produit solide. Nous réalisons une extraction au dichlorométhane puis nous séchons notre phase organique avec du sulfate de magnésium. Enfin, on élimine le solvant à l'évaporateur rotatif.

Extraits

[...] On explique ce phénomène par la grande concentration de catalyseurs (CuSO4/ Ascorbate de sodium), la réaction se fera spontanément, car la rencontre des 2 composés est favorisée par leurs grandes concentrations (probabilité de rencontre élevée). On compare la condition 2 avec la condition 6 : On peut effectuer le même résonnement que précédemment sur l'influence de la concentration en (-cyclodextrine. Cependant si l'on compare les rendements purs du produit des conditions 2 et 6 avec le rendement pur du produit des conditions 1 et on remarque que celui-ci est plus faible dans le cas 2 et c'est à dire lorsque la concentration du couple catalytique est plus faible. [...]

[...] Le cuivre va réduire le proton de l'alcyne et se lier à ce même alcyne puis l'ion azoture de benzyle formé va se lier avec le cuivre ce qui rend la réaction régioselective. Le réactif limitant de la réaction, l'azoture de benzyle est totalement consommé à un temps inférieur à 15min. L'utilisation de CCM comme méthode de suivi analytique ne nous permet pas d'avoir un suivi quantitatif. En effet, la CCM est une méthode imprécise qui donne très peu d'informations. [...]

[...] La (-cyclodextrine est un agent de transfert de phase. Elle est constituée d'une surface extérieure hydrophile et d'une cavité centrale hydrophobe. Elle peut inclure des réactifs organiques insolubles dans l'eau au sein de cette cavité (ici l'azoture de benzyle, et le phénylacétylène), la réaction se faisant en solution aqueuse. En absence de (-cyclodextrine, le CuI, qui est soluble dans l'eau, aura du mal à réagir avec l'azoture de benzyle et le phénylacétylène, qui sont insoluble dans l'eau, du fait de la distance spatiale qui les sépare. [...]

[...] Pour la purification, nous réalisons la recristallisation du produit dans un solvant Ethos/H2O nous avons introduit 45mL du solvant afin solubiliser la totalité du produit brut. Le produit obtenu après recristallisation est analysé en IR (voir annexe) et on mesure également son point de fusion. B. Analyses du produit obtenu Point de fusion théorique : 131°C Point de fusion avant recristallisation : 128°C Point de fusion après recristallisation : 133°C Rendement avant purification : mobtenue=0,88 g Rendement= 0,88/1,35= 0,65 ( 65% Rendement après purification : mobtenue=0,72 g Rendement= 0,72/1,35= 0,53 ( 53% C. [...]

[...] Dans les 2 conditions, on a la même concentration de (-cyclodextrine cependant les concentrations des catalyseurs sont très élevées (condition ou très faible (condition 4). On constate que les rendements purs sont similaires malgré ces différences de concentration. À partir de cette observation, on peut dire que la (-cyclodextrine a une influence lorsque les catalyseurs sont en quantité catalytique (c'est-à-dire en très faible quantité). Dans la condition les catalyseurs sont en excès ce qui explique le rendement brut élevé qui reflète les impuretés du produit brut. [...]