Acide adipique
L'acide hexanedioïque (acide adipique)
est un intermédiaire industriel important dans la synthèse des polyamides
(nylons).
Dans
cette préparation, on oxyde la cyclohexanone par l'ion
permanganate en milieu basique, l'ion permanganate étant réduit en dioxyde de
manganèse.
1) Données
Cyclohexanone : M = 98,1 g. mol-1 d
= 0,95 pureté : 98 % en masse. Inflammable ; nocif par
inhalation.
Permanganate de potassium : M = 158,0 g.mol-1 . Nocif
en cas d'ingestion.Favorise l'inflammation des
matières combustibles. E0MnO4- /MnO2 en
milieu basique = 0,59V
Hydroxyde de sodium : M = 40,0 g.mol-1 .
Produit corrosif.
Acide chlorhydrique : Corrosif ; provoque de graves
brûlures.
Sulfite de sodium : Nocif par ingestion.
E0SO42-/SO32- en milieu basique =-0,92V
Acide hexanedioïque : M = 146,1 g.mol-1. Nocif
par ingestion et inhalation ; éviter le contact avec les yeux. Inflammable. pKa des couples de l'acide hexanedioïque: 4,43 et 5,62.
2) Mode opératoire
2-1) Réaction d'oxydation
• Dans un tricol de
500 mL, muni d'un agitateur, d'un réfrigérant et
d'une ampoule de coulée, introduire 10 g de permanganate de potassium, 50 mL d'eau et 7 g de cyclohexanone.
• Mettre en route l'agitation et chauffer au
bain-marie (prendre au départ pour le bain-marie une eau à 30-35 °C). Après
quelques minutes, ajouter 3 mL de solution d'hydroxyde
de sodium à 10 %.
• Poursuivre le chauffage, et lorsque le
bain-marie atteint environ 70 °C, commencer l’addition de 200 mL d'une solution de permanganate de potassium à 60 g.L-1 par l'ampoule de coulée (durée de l'addition : 25 à 30
minutes). Maintenir l'agitation et ne pas dépasser 80-85 °C pour le bain-marie.
• Lorsque l'addition est terminée, enlever le
bain-marie, laisser 10 minutes à température ambiante en maintenant l'agitation.
Vérifier ensuite la disparition complète des ions permanganate. Pour
cela, prendre une goutte de mélange réactionnel et la placer sur un verre de
montre. Cette goutte ne doit plus avoir la couleur violette.
• S'il reste des ions permanganate, les détruire
avec une solution de sulfite de sodium. Pour cela enlever le réfrigérant et l’ampoule
de coulée et ajouter en plusieurs fois 20 g de sulfite de sodium solide au
milieu réactionnel en maintenant l'agitation. Laisser encore 10 minutes à
température ambiante.
• Filtrer sur büchner
pour éliminer le précipité brun abondant, rincer le tricol
deux fois avec 10 mL d'eau distillée, puis laver le
précipité deux fois avec 15 mL d'eau distillée.
• Transvaser le filtrat dans un bécher de 500 mL (si le filtrat n'est pas limpide, effectuer une seconde
filtration sur büchner).
• Réduire le filtrat d'environ 80 à 100 mL par ébullition (se placer sous hotte aspirante).
2-2) Obtention de l'acide adipique
• Placer le bécher contenant le filtrat dans un
mélange eau-glace. Ajouter, sous la hotte et en agitant, de l'acide
chlorhydrique concentré, mL par mL,
jusqu'à obtenir un pH nettement acide (pH = 1), puis ajouter 10 mL d'acide en excès.
• Attendre la précipitation maximum de l'acide
adipique puis filtrer sur büchner ; laver le
précipité deux fois avec 10 mL d'eau glacée, bien
essorer et sécher sur papier filtre.
• Peser le produit brut essoré. Séparer en deux
parts dont les masses sont sensiblement égales.
• Mettre une des parts dans une boîte de Pétri
tarée et la placer dans l'étuve à 100 °C.
2-3) Purification du produit brut
•
Effectuer une recristallisation de l'autre part du produit brut en utilisant l'eau
comme solvant.
• Bien essorer le solide purifié, sécher sur
papier filtre puis le mettre dans une coupelle tarée et mettre dans l'étuve
(100 °C).
• Peser le produit purifié sec.
2-4) Contrôle de pureté
• Déterminer la température de fusion du produit purifié.