La
cerise,
bac S Antilles 2019.
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Partie A : Vitamine B5.
La cerise est connue pour ses nombreux apports nutritionnels. On peut
notamment remarquer ces apports en vitamine et particuli�rement la
vitamine B5. Cette vitamine n’est autre que l’acide pantoth�nique dont
une repr�sentation est donn�e ci-dessous.
1. �crire la formule semi-d�velopp�e de cette mol�cule, puis entourer
les diff�rents groupes caract�ristiques pr�sents et nommer les familles
des fonctions correspondantes.

2. D�terminer si la
mol�cule de vitamine B5 est chirale. Poss�de-t-elle des st�r�oisom�res
de configuration ? Si oui, les dessiner en utilisant la repr�sentation
de Cram et indiquer la relation d’isom�rie entre ces st�r�oisom�res.
La mol�cule poss�de un atome de carbone asym�trique ; elle est chirale ; il existe deux �nantiom�res.

Partie B : Synth�se de l’ar�me de cerise.
La synth�se de l’ar�me de cerise peut �tre r�alis�e au laboratoire par
la mise en oeuvre d’une r�action d’est�rification. L’un des premiers �
avoir �tudi� ce type de r�action est le chimiste fran�ais Marcelin
Berthelot. L’ar�me de cerise est compos� d’un ester dont le nom en
nomenclature officielle est le benzoate d’�thyle et dont une
repr�sentation est donn�e ci-dessous.

Au laboratoire, le benzoate d’�thyle est pr�par� � partir de l’acide
benzo�que et de l’�thanol selon la r�action d’est�rification d’�quation
:
Acide benzo�que + �thanol ⇆ benzoate d’�thyle + X
Le protocole mis en oeuvre est le suivant :
a) Dans un ballon de 100 mL, introduire 2,00 g d'acide benzo�que et,
tout en agitant, ajouter goutte � goutte 20 mL d'�thanol puis 1 mL
d’acide sulfurique concentr� ;
b) Chauffer � reflux pendant 2 h ;
c) �vaporer l’alcool restant par distillation fractionn�e ;
d) Transvaser le liquide restant dans une ampoule � d�canter contenant une solution aqueuse sal�e satur�e ;
e) Laver la phase organique avec 10 mL d'une solution aqueuse � 10 % d'hydrog�nocarbonate de sodium ;
f) S�parer la phase aqueuse de la phase organique, et transvaser la phase organique dans un erlenmeyer propre et sec ;
g) Ajouter � la phase organique environ 1 g de sulfate de magn�sium anhydre.
La masse d’ester obtenue est m = 1,48 g.
1. R�action de synth�se du benzoate d’�thyle et m�canisme r�actionnel
1.1. Justifier le nom donn�, en nomenclature officielle, � la mol�cule responsable de l’ar�me de cerise.
Ester de l'�thanol et de l'acide benzo�que : benzoate d'�thyle.
1.2. Repr�senter la formule semi-d�velopp�e de l’�thanol.
CH3-CH2-OH.
1.3. �crire la formule de la mol�cule X produite lors de la r�action d’est�rification. Justifier.
La r�action entre un acide carboxylique et un alcool donne un ester et H2O, eau.
1.4. Le m�canisme r�actionnel de l’est�rification est propos�.
Indiquer les sites accepteurs et donneurs de doublets d’�lectrons mis en jeu dans l’�tape 1.
1.5. Utiliser le mod�le de la fl�che courbe, pour rendre compte de l’�tape 1 et repr�senter ces fl�ches .

1.6. Identifier les �tapes du m�canisme r�actionnel correspondant � des r�actions d’addition et d’�limination.

1.7. Quel r�le joue l’ion H+ dans cette r�action ? Justifier.
C'est un catalyseur. Il participe � la r�action ( �tape 1) . il est r�g�n�r� lors de la derni�re �tape.
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2. Mise en oeuvre du protocole de synth�se et identification du produit form�
2.1. Parmi les
montages ci-dessous, choisir celui qui permet de r�aliser la synth�se
du benzoate d’�thyle (�tape a et b). Expliquer son fonctionnement et
son int�r�t.
La temp�rature est un facteur cin�tique. Ce montage �vite les pertes de
mati�re : les vapeurs se condensent dans le r�frig�rant et retombent
dans le milieu r�actionnel.
Montage B : chauffage � reflux..

2.2. Parmi les montages ci-dessous, choisir celui qui permet d’�liminer l’�thanol restant (�tape c).
Expliquer pourquoi l’�limination de l’�thanol est possible par cette m�thode.
Montage A, distillation fractionn�e.
L'�thanol est le constituant le plus volatil.
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2.3. Indiquer les pr�cautions � prendre lors de la manipulation de l’acide sulfurique concentr�.
L'acide sulfurique concentr� est corrosif : port de blouse, gants et lunettes de protection.
Afin de caract�riser l’ester form� lors de la synth�se, on r�alise son
spectre RMN. Les r�sultats obtenus sont d�taill�s dans le tableau
ci-dessous :
d�placement chimique ( ppm)
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8,1 � 7,4
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4,4
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1,4
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nombre de protons du signal
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5
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2
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3
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multiplicit�
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multiplet
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quadruplet
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triplet
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2.4. Montrer que les donn�es du spectre RMN sont compatibles avec le produit form� dans la synth�se.
Le multiplet correspond aux 5 protons du noyau benz�nique.
Le quadruplet correspond aux protons du groupe CH2 coupl�s avec les protons du groupe m�thyle CH3.
Le triplet correspond aux protons du groupe CH3 coupl�s avec les protons du groupe CH2.
2.5. Quelle autre m�thode aurait-on pu utiliser pour r�aliser l’identification du produit form� ? Justifier.
Spectroscopie IR.
Bande forte et fine vers 1720 cm-1 ( C=O).
3 � 4 bandes vers 1500 cm-1 ( C=C aromatiques).
2.6. D�terminer la valeur du rendement de la synth�se r�alis�e au laboratoire.
Quantit� de mati�re des r�actifs : n(acide benzo�que ) = 2,00 / 122 = 0,0164 mol.
n(�thanol) = 20 x0,79 / 46,1 = 0,343 mol ( en exc�s).
Quantit� de mati�re maximale d'ester : 0,0164 mol soit 0,0164 x150,2 = 2,46 g.
Rendement : 1,48 / 2,46 ~0,60 ( 60 %).
2.7. Proposer une ou plusieurs hypoth�ses pour justifier que ce rendement est inf�rieur � 100 %.
La r�action d'est�rification est limit�e par l'hydrolyse de l'ester.
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