38- synthèse de la 3-nitroaniline

            1/ INTRODUCTION

             Synthétisée à partir du dinitrobenzène, c’est une réduction partielle.

            Attention cette synthèse est à faire sous hotte. De plus la 3-nitroaniline est considéré                   comme toxique !

2/ DONNEES TECHNIQUES

sodium sulfure nonahydraté:                                                    M = 240.2 g.mol^-1

soufre :                                                                                     M = 32.0 g.mol^-1

1,3-dinitrobenzène: t_fus = 85°C / M = 168.1 g.mol^-1

acide chlorhydrique concentré: d = 1.2 / pureté = 37% / M = 36.5 g.mol^-1

ammonium hydroxyde concentré: d = 0.9 / pureté = 28% / M = 35.1 g.mol^-1

3-nitroaniline: t_fus = 113°C / M = 138.1 g.mol^-1

3/ MODE OPERATOIRE

1/         dissoudre 8 grammes de sulfure de sodium nonahydraté dans 25 cm³ d’eau et ajouter 2 grammes de soufre broyé tout en agitant,

2/         agiter et chauffer jusqu’à dissolution, tout en agitant,

3/         dans un tricol de 250 cm³ équipé d’une agitation magnétique, d’un réfrigérant à boules et d’une ampoule de coulée, introduire 5 grammes de 1,3-dinitrobenzène et 40 cm³ d’eau, chauffer doucement à reflux tout en agitant,

4/         verser très lentement par l’ampoule de coulée la solution obtenue à l’étape 2/ en agitant vigoureusement et en continuant doucement le reflux,

5/         à la fin du goutte à goutte, chauffer à reflux pendant 15 minutes,

            6/         refroidir dans un mélange eau + glace + sel,

7/         filtrer sur un entonnoir Büchner et laver avec 50 cm³ d’eau glacée,

8/         verser le produit brut dans un bécher de 250 cm³ ; ajouter 30 cm³ d’eau et 7 cm³ d’acide chlorhydrique concentré puis porter à ébullition durant 10 minutes jusqu’à dissolution,

9/         refroidir et verser la solution d’hydroxyde d’ammonium jusqu’à pH basique, le produit pur recristallise.

            10/       laver avec 50 cm³ d’eau déminéralisée glacée,

            11/       filtrer sur fritté et essorer,

            12/       sécher à l’étuve réglée à 90°C.

4/ BILAN EXPERIMENTAL

1/         calculer les quantités de matière des réactifs.

2/         calculer la masse théorique de 3-nitroaniline.

3/         calculer le rendement massique en produit pur.

4/         mesurer la température de fusion de la 3-nitroaniline.

5/         quel est le rôle de l’acide chlorhydrique concentré ?

6/         puis celui de la solution d’ammoniac concentré ?

7/         écrire et équilibrer l’équation de la réaction principale.

8/         pourquoi est-il question de réduction partielle ?

5/ COMMENTAIRES SUR LE BILAN

1/         n(sulfure de sodium) = 0.033 mol, n (soufre) = 0.062 mol et n (1,3-dinitrobenzène) = 0.029 mol (réactif limitant).

2/         m_th(3-nitroaniline) = 4.11 g (schéma 15).  

3/         rendement idéal en 3-nitroaniline = 69 %.

4/         température de fusion du produit pur = 114°C.

5/         de transformer la 3-nitroaniline en ion 3-nitroanilinium (espèce acide associée à la 3-nitroaniline) soluble dans l’eau et ainsi de pouvoir éliminer les impuretés solides par filtration.

6/         de revenir en milieu basique pour faire recristalliser la 3-nitroaniline alors insoluble.

7/         S₂^2-  +  C₆H₄(NO₂)₂  +  H₂O ------>  S₂O₃^2-  +  C₆H₄(NO₂)(NH₂).

8/         uniquement un des deux groupements nitro est réduit en groupement amino, l’autre restant intact.