PREPARATION DU CHLOROBENZENE
(par réaction de Sandmeyer)
Le
chlorobenzène est préparé en deux étapes à partir de l'aniline : tout d'abord, diazotation de l'aniline puis réaction de Sandmeyer.
I. Données
Aniline :
M = 93,1 g.mol-1 d =
1,022 Tf = -6 °C Teb= 184 °C
Peu soluble
dans l'eau (35 g.L-1
à 20°C, 64 g.L-1
à 100°C), très soluble dans l'éthanol, le benzène le chloroforme, l'acétone et
l'éther de pétrole.
Nocif par
inhalation, par contact avec la peau et par ingestion ; très toxique pour les
organismes aquatiques.
Acide chlorhydrique concentré :
M = 36,5 g.mol-1 d =
1,18 pureté (en masse) : 35 %
Très soluble
dans l'eau.
Provoque des
brûlures ; irritant pour les voies respiratoires.
Nitrite de sodium :
M = 69,0 g.mol-1
Soluble dans
l'eau (820 g.L-1
à 20°C), peu soluble dans l'éthanol.
Favorise l'inflammation
des matières combustibles ; toxique en cas d'ingestion.
Chlorure de cuivre(I) :
M = 99,0 g.mol-1
pureté (en masse) : 97 %
Nocif en cas
d'ingestion.
Chlorobenzène :
M = 112,6 g.mol-1 d =
1,106 Teb= 131,7 °C
Très soluble
dans l'éthanol, l'éther et le benzène, insoluble dans l'eau.
Inflammable
; nocif par inhalation ; toxique pour les organismes aquatiques.
Chlorure de calcium anhydre :
Irritant
pour les yeux.
II. Mode opératoire:
1. Diazotation de l’aniline.
- Dans un bécher de 400 mL,
introduire 21 mL d'aniline, 60 mL
d'eau et 60 mL d'acide chlorhydrique concentré.
Agiter.
- Refroidir le bécher précédent et son contenu, entre 0 °C et 5 °C, dans un
mélange de glace et de sel ; ajouter, si nécessaire, quelques glaçons dans le
bécher.
- Préparer une solution de 16,5 g de nitrite de sodium dans environ 60 mL d'eau glacée.
- Verser lentement, en agitant et en contrôlant la température, la solution de
nitrite de sodium dans le mélange précédent (pendant toute l'addition, la
température doit être maintenue entre 0 °C et 5 °C à l'aide d'un
refroidissement constant).
- Après cette addition, laisser réagir 5 minutes et faire un test avec du
papier ioduro-amidonné. Celui-ci doit bleuir
instantanément. Dans le cas contraire, ajouter un peu de solution de nitrite de
sodium et vérifier à nouveau la présence d'un léger excès d'acide nitreux.
- Conserver l'ensemble entre 0 °C et 5 °C.
2.
Réaction de Sandmeyer.
- Dans un ballon à 4 cols de 500 mL,
dissoudre 22,5 g de chlorure de cuivre(I) dans 100 mL
d'acide chlorhydrique concentré.
- Munir le ballon d'un thermomètre, d'une ampoule de coulée et d'un système d'agitation
efficace. Laisser une ouverture, non bouchée.
- Refroidir le contenu du ballon entre 0 °C et 5 °C dans un mélange de glace et
de sel.
- Verser la solution froide de sel de diazonium dans
l'ampoule de coulée et l'ajouter rapidement à la solution chlorhydrique de
chlorure de cuivre(I) en agitant vigoureusement et en maintenant la température
au voisinage de 5 °C. Il se forme un complexe sombre.
- En fin d'addition, laisser le mélange revenir à température ambiante ; le
complexe se décompose et libère du diazote.
- Chauffer au bain-marie vers 65 °C en maintenant une vive agitation, jusqu'à
cessation du dégagement gazeux (attention à la formation de mousse).
3.
Extraction du chlorobenzène brut.
- Compléter le montage précédent pour
effectuer une hydrodistillation tout en maintenant
l'agitation.
- Distiller jusqu'à ce que les
gouttes de distillat soient limpides (distillation d'eau).
- Transvaser le distillat dans une
ampoule à décanter de 250 mL.
- Séparer la phase organique et la
laver successivement avec 15 mL de soude à 5 % puis
avec 2 fois 25mL d'eau glacée.
- Sécher la phase organique, plus ou
moins colorée, sur du chlorure de calcium anhydre.
- Filtrer le produit brut sur un erlenmeyer préalablement taré.
- Peser le chlorobenzène brut
recueilli.
4. Contrôle de pureté.
Déterminer l'indice de
réfraction du chlorobenzène brut recueilli.