EXERCICE 139


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Synthèse de la vanilline :
La nature est une source importante d'inspiration ou de matières premières. Ainsi par exemple, des substances anti-cancéreuses d'origine végétale ont été trouvées : la vinblastine dans la pervenche de Madagascar et le taxol isolé à partir de l'écorce d'if.
On se propose d'étudier la vanilline, substance présente dans les gousses de vanille et le benjoin de Siam, ayant pour formule :

Outre son utilisation bien connue pour son parfum et son goût, elle sert également de matière première pour certaines synthèses telle que celle de la L-DOPA, molécule d'un médicament contre la maladie de Parkinson.
1) Reproduire la formule de la vanilline, puis entourer et nommer les groupes fonctionnels présents.
2) La vanilline peut-être synthétisée selon le processus décrit ci-après :
     Etape 1 : obtention d'un composé A par nitration du benzène
            2-1-1) Indiquer le type de réaction mise en jeu.
            2-1-2) Indiquer le(s) réactif(s) utilisé(s) et les conditions opératoires pour cette réaction.
            2-1-3) Ecrire l'équation de cette réaction.
     Etape 2 : obtention du 3-nitrobenzaldéhyde (composé B)
On fait réagir avec A un mélange de monoxyde de carbone et de chlorure d'hydrogène en présence de trichlorure d'aluminium : on obtient le 3-nitrobenzaldéhyde

           2-2-1) Indiquer s'il est possible d'inverser les étapes 1 et 2 sans modifier les positions des deux substituants sur le noyau benzénique.Justifier.
           2-2-2) Le spectre infrarouge du composé B obtenu est reproduit ci-dessous. Identifier, en utilisant un tableau des nombres d'onde, les bandes qui caractérisent le noyau aromatique et la fonction aldéhyde.

     Etape 3 : La réaction du fer métal en milieu acide chlorhydrique concentré avec B conduit à la formation d'un composé ionique C, le fer étant transformé en ion fer(II). Après passage en milieu basique, on obtient un composé D (le 3-aminobenzaldéhyde).
           2-3-1) Après avoir écrit les deux demi-équations électroniques, écrire l'équation de la réaction aboutissant à C.
            2-3-2) Donner la formule semi-développée de D.
     Etape 4 : Un composé ionique E est obtenu en faisant réagir, à basse température, le composé D avec un mélange de nitrite de sodium (NaNO2) et d'acide chlorhydrique. En chauffant légèrement, E donne un composé F et un dégagement de diazote.
            2-4-1) Ecrire l'équation de la réaction permettant le passage de D à E.
            2-4-2) Donner le nom de la réaction permettant le passage de D à E.
            2-4-3) Donner la formule semi-développée de F.
     Etape 5 : F réagit à froid avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium pour donner un composé ionique G.
            2-5-1) Préciser à quelle grande famille de réactions appartient la transformation de F en G.
            2-5-2) Ecrire l'équation de réaction mise en jeu.
     Etape 6 : La réaction de l'iodométhane avec G permet d'obtenir le composé H.
            2-6-1) Donner la formule semi-développée de H.
            2-6-2) Parmi ceux proposés, choisir le(s) mot(s) permettant d'indiquer le type de mécanisme correspondant à cette réaction : addition, substitution, nucléophile, radicalaire, électrophile.
    Dernières étapes pour obtenir la vanilline :
Une nitration réalisée sur H peut conduire à plusieurs composés isomères les uns des autres, dont le composé I, de formule :

           2-7) Indiquer quelle(s) étape(s) précédemment utilisée(s) il faut à nouveau mettre en oeuvre pour passer de I à la vanilline, en indiquant la formule semi-développée des produits obtenus à chaque étape.