Le salipran : synthèse et hydrolyse d'un ester
Ce troisième exercice du bac S 2010 en Amérique du Sud vaut 4 points et se traite en 52 minutes environ. Il porte sur la chimie organique de l'ancien programme : reconnaître des groupes caractéristiques, mener une estérification et en calculer le rendement. Le fil conducteur est le bénorilate, ester formé à partir de l'aspirine et du paracétamol.
Reconnaître les fonctions
Sur l'annexe 1, il faut entourer le groupe hydroxyle du paracétamol (−OH fixé sur le cycle), le groupe carboxyle de l'aspirine (−COOH) et les deux groupes ester du bénorilate. Le piège est double : dans le paracétamol, le groupe −NH−CO− est un amide et n'est pas demandé ; dans l'aspirine, le groupe du haut est un ester. Pour un ester, il faut entourer le carbone, l'oxygène doublement lié et l'oxygène simplement lié : C=O seul ne suffit pas.
Synthèse du bénorilate
Le groupe carboxyle de l'aspirine réagit avec le groupe hydroxyle du paracétamol : c'est une estérification, qui donne le bénorilate et de l'eau. L'équation C9H8O4 + C8H9O2N ⇌ C17H15O5N + H2O se vérifie élément par élément. Sur l'annexe 2, le montage à reflux est celui de gauche : réfrigérant à boules vertical, ballon, chauffe-ballon et support élévateur. L'eau froide entre par le bas et ressort par le haut, pour que le manchon reste entièrement rempli. Le chauffage accélère la transformation, car la température est un facteur cinétique, et le reflux évite les pertes de matière. L'acide sulfurique est un catalyseur : il n'apparaît pas dans l'équation, et quelques gouttes suffisent. Écrire que le chauffage augmente le rendement est une erreur : il agit sur la durée de la transformation.
Quantités de matière et rendement
Avec 18,0 g d'aspirine (180 g·mol⁻¹) et 15,1 g de paracétamol (151 g·mol⁻¹), on obtient 0,100 mol de chaque réactif. Comme l'équation fait réagir une mole de chacun, le mélange est stœchiométrique : il faut le justifier par les coefficients, et pas seulement constater l'égalité. La masse maximale de bénorilate vaut 0,100 × 313 = 31,3 g. Avec 18,8 g obtenus, le rendement est d'environ 60 %. Le piège consiste à diviser par la somme des masses des réactifs au lieu de la masse maximale de produit.
Assimilation par l'organisme
L'hydrolyse est la réaction inverse de l'estérification. L'énoncé précise que les deux fonctions ester sont hydrolysées : on obtient le paracétamol, l'acide salicylique et l'acide éthanoïque. Les deux molécules antalgiques sont donc le paracétamol et l'acide salicylique, ce qui justifie le qualificatif « di-antalgique » : une seule molécule libère deux principes actifs différents.
Conseils pour réussir
Révisez les groupes caractéristiques avec leurs atomes exacts, et retenez les rôles de chaque élément du montage à reflux. Dans un calcul de rendement, identifiez d'abord le réactif limitant ou le mélange stœchiométrique, puis comparez la masse obtenue à la masse maximale.