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CAPES-Montage chimie n°4 :
Expériences illustrant les propriétés chimiques des amines

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Introduction :

La formule générique d'un amine peut s'écrire :

Ces amines sont des dérivés de l'ammoniac, il en existe des primaires, des secondaires et des tertiaires comme pour les alcools.
Ils sont réactifs par le doublet libre présent sur l'azote et présente un caractère nucléophile et basique.

Caractère basique :

Mise en évidence de la basicité :

Expérience :

Interprétations :

On observe un précipité bleu pâle caractéristique de Cu(OH)₂.
Il se produit les deux réactions :

Remarque :

Par excès d'éthylamine dans le verre à pied, on peut former le complexe Cu(NH₃)₄²⁺

Comparaison de basicité :

Expérience :

On étalonnera au préalable le pH-mètre à l'aide des solutions tampons de pH 9 et 7.

Observations :

• Pour l'ammoniac, on obtient un pH de 10,4 et un pK_A de 8.8 (le pK_A théorique est de 9.0).
• Pour l'éthylamine, on obtient un pH de 11.2 et un pK_A de 10.4 (le pK_A théorique est de 10.8).
• Pour l'anyline, le pH obtenu est de 7.2 mais nous ne pouvons pas calculer le pK_A car l'aniline est pratiquement un acide faible.

Or la formule utilisé pour le calcul du pK_A, valable pour une base est : pK_A = 2pH - 14 - log c_b

Interprétations :

L'éthylamine est une base plus forte que l'ammoniac et plus forte que l'anyline.
Ceci est dû à l'effet +de du groupement C₂H₅ qui renforce la densité électronique sur l'azote.
Pour l'aniline, il y a un effet +M de NH₂ sur le cycle. Ceci donne une stabilisation de la molécule est donc un caractère moins basique.

IU Caractère nucléophile :

Alkylation : obtention de sel d'ammonium :

Expérience :

A réaliser avec des gants, des lunettes et sous hotte

Observations :

On observe un précipité qui est le sel d'ammonium produit.

Utilisation de ces molécules :

Ce sont des agents tensioactifs qui diminue la tension superficielle de l'eau.

Equation de la réaction :

Alcylation :

a. Synthèse du paracétamol :

• On chauffe tout d'abord le contenu du ballon pendant 10 minutes. On ajoute ensuite, une fois le ballon mis dans la glace, l'anhydride éthanoïque à l'ampoule à couler.
• Après filtration sur Büchner, on mesure le point de fusion du produit obtenu : T_fus = 170°C. On en conclut que l'on a bien synthétiser le paracétamol, analgésique sans acidité (contrairement à l'aspirine).

Remarques :

Un médicament analgésique signifie qu'il fait disparaître la sensibilité à la douleur
Ceci est différent d'un médicament antipyrétique ou fébrifuge, qui lui fait disparaître la fièvre.

Equations de la synthèse :

b. Synthèse du nylon 6-10 :

A réaliser sous hotte

• En premier, on verse le chlorure de sebacoyle car il est le réactif le plus dense.
• Ensuite, on verse l'hexaméthyl diamine.
• Enfin, on rajoute quelques gouttes de phénolphtaléine pour l'observation.
• On peut tirer une fibre de nylon avec un agitateur.

Observations :

A l'interface des deux composés se créé un film que l'on peut étirer à l'aide d'un crochet (film = nylon).
La réaction stoppera une fois qu'il manquera un des deux réactifs.

Equation de la réaction :

Synthèse d'une diimine :

Expérience :

• Il faut verser très très lentement la diamine.
• Après refroidissement dans la glace, on obtient alors un précipité jaune qui constitue le produit recherché c'est à dire la diimine.
• Cette réaction est exothermique.
• Pour confirmer cette formation, on aura synthétisé une diimine en préparation, on l'aura pesée et mesurée son point de fusion (T_fus = 120°C. On compare donc le produit de la préparation avec le produit de la présentation.
• Avec la pesée, on peut obtenir le rendement de la synthèse (64%).

Diazotation : synthèse de l'hélianthine :

Expérience :

• On place les trois tubes à essais ainsi préparés dans la glace.
• On verse C dans B, puis on verse le tout doucement dans B.
• On obtient une solution rouge qui précipite, ce précipité est l'hélianthine, on la récupère par filtration sur Büchner.
• On re-dissout quelques cristaux dans de l'eau pour vérifier la couleur de l'hélianthine en milieu acide et en milieu basique.

Conclusion :

Un amine bien connue, l'aniline, sert de colorant car il y a délocalisation des électrons sur les cycles aromatiques, et donc absorption de la lumière visible.