Quiz5 corrigé - CHM2523 Quiz #5 Nitration du ...

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Unformatted text preview: CHM2523 Quiz #5 Nitration du chlorobenzène Affiché le 13 octobre 2011 À remettre le lundi 17 octobre avant 16h00 Nom: ________________CORRIGÉ_______________ # d’étudiant: Démonstrateur: 1. À propos de votre sécurité, a) Que faites- vous dans le laboratoire si vous venez en contact avec le chlorobenzène? ( 1 point) Lavez votre peau immédiatement avec de l’eau de du savon b) Quelles sont les deux étapes à effectuer pour disposer d’un acide concentré comme le HNO3? (1 point) 1. Dilution de l’eau en ajoutant l’acide à l’eau dans un bécher, contenant etc. L’addition de l’acide à l’eau est très exothermique et potentiellement violent. 2. Disposez de la solution d’acide par la verser dans l’évier avec l’eau courante. (0.5 point chacun) Neutraliser l’acide est aussi acceptable, en choissant le base approprié (NaOH), mais ce n’est pas partie du protocol du lab. 2. Pourquoi la présence de H2SO4 est essentielle à la nitration du chlorobenzène? Expliquez à l’aide d’un mécanisme. (3 points) La réaction est catalysé par l’acide sulfirique, et nécessaire pour la génération de l’ion nitronium. O HO N O + O O S OH HO O O transfère de proton HO N O H2O N O H H2O + HSO4- + ONO ion nitronium Une fois formée, l’ion nitronium s’ajoute au chlorobenzène en formant le produit. 3. En commençant avec le benzène, indiquez l’ordre nécessaire pour la synthèse du produit ci- dessous en donnant la structure des intermédiaires A- C. Les étapes effectués inclurent la nitration, chloration et l’ensemble de sulfonation +hydroxylation. Justifiez l’ordre nécessaire. (2 points) Cl C B A NO2 OH A B Cl SO3H OH A ou OH B Cl Cl C Cl SO3H C OH (0.5 points chacun, en ordre) Deux réponses sont acceptable : 1. La sulfanation du benzène, suivi par l’addition de NaOH pour générer le phénol, un groupe d’activation puissante. De suite, l’addition du groupe –Cl est nécessaire, suivi par l’étape de nitration. Puisque le phénol agit comme groupe activeur puissant et dirige l’addition para préférentiellement par rapport à ortho, la chloration est l’étape suivante. Même si ceci donne lieu à une compétition entre deux groupes dirigeants, le groupe le plus puissant, le –OH, gagne grâce à la meilleure stabilization de l’état de transition en formant l’ion arénium. 2. La chloration de benzène par Freidel- Crafts est plus facile que l’addition du –SO3H, dont la réaction de la dernière passe en équilibre. Cette addition est aussi 100% para. Ensuite, traitement avec NaOH le rend 4- chlorophénol. La dernière étape est la nitration puisqu’on ce groupe est désactivante et directeur méta. 4. La réaction de nitration du phénol est plus rapide que celle du toluène. Justifiez cette observation en indiquant la structure des intermédiaires réactionnels pour chaque cas et en expliquant brièvement. ( 3 points) La différence de réactivité s’explique en analysant la stabilité du carbocation formé suite à l’attaque du cycle aromatique sur l’électrophile. L’attaque, qui implique aussi le bris de l’aromaticité, est l’étape lente de cette réaction. Il faut comparer le nombre de structures de résonance du carbocation intermédiaire : OH OH O H OH OH ONO H phenol NO2 H H NO2 CH3 CH3 CH3 NO2 H NO2 CH3 ONO toluene H NO2 H NO2 H NO2 Comme le groupement –OH du phenol peut participer dans la resonance et stabilizer l’intermédiaire réactionnel (menant à une structure de resonance de plus), la réaction sera plus rapide que pour le toluene. Le groupement –OH est un groupement activant fort. ...
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