Exercice

Calculatrice autorisée

Les trois parties sont indépendantes.

PARTIE I Description de l’ibuprofène

La molécule d’ibuprofène possède deux stéréoisomères, notés R et S, représentés ci-dessous :

Molécule R

Molécule S

1 Quel est le nom du groupe caractéristique oxygéné que comporte l’ibuprofène? Quelle est la fonction chimique correspondante ? 0,5 pt

2 Quel qualificatif utilise-t-on pour désigner l’atome de carbone noté 2 sur les représentations ci-dessus ? 0,5 pt

3 Les molécules R et S sont-elles identiques, énantiomères ou diastéréoisomères ? Justifier. 0,5 pt

PARTIE II Analyse des voies de synthèse

1 L’utilisation atomique du procédé des laboratoires Boots est UA₁ = 0,40 = 40 %. On montre que l’utilisation atomique UA₂ du procédé de la société BHC vaut environ 77 %. Conclure. 0,5 pt

2 Dans le procédé BHC (document 3), les espèces soulignées Ni et Pd (étapes 2 et 3) ne sont pas des réactifs. De quel type d’espèces s’agit-il ? Quel est leur rôle ? 0,5 pt

3 L’étape 1 des procédés Boots et BHC est identique. Il y a formation du composé représenté sur le document 3, et d’acide éthanoïque, non représenté.

S’agit-il d’une addition, d’une élimination ou d’une substitution ? 0,5 pt

4 À quelle grande catégorie de réactions l’étape 5 (document 4) du procédé Boots appartient-elle ? 0,5 pt

Doc. 3 Procédés Boots et BHC

Doc. 4 Détail des étapes 2 à 6 du procédé Boots

PARTIE III Titrage d’un comprimé d’ibuprofène

Afin de réaliser le titrage de l’ibuprofène contenu dans un comprimé d’« ibuprofène 400 mg » :

• on réduit en poudre le comprimé dans un mortier à l’aide d’un pilon ;

• on sépare la molécule active des excipients par dissolution dans l’éthanol que l’on évapore ensuite (les excipients sont insolubles dans l’éthanol) ;

• on introduit la poudre obtenue dans un bécher et on ajoute environ 40 mL d’eau distillée ;

• le titrage est effectué à l’aide d’une burette graduée contenant une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (Na⁺ (aq) + HO^– (aq)) de concentration molaire apportée c_b = 0,20 mol · L^–1. Le titrage est suivi par pH-métrie (les courbes obtenues sont tracées dans le document 5 ci-après).

1 Réaliser un schéma du montage permettant d’effectuer le titrage. 1 pt

2 Définir l’équivalence d’un titrage. 0,5 pt

3 On rentre dans un tableur-grapheur les différentes valeurs du pH mesurées en fonction du volume V_b de solution d’hydroxyde de sodium ajoutée. On utilise les fonctionnalités du tableur-grapheur pour dériver le pH par rapport à V_b, la grandeur obtenue est notée dpH d V b. Les courbes tracées suite au titrage pH-métrique sont pH = f (V_b ) et dpH d V b =g( V b ) (document 5).

Doc. 5 Courbes pH = f (V_b ) et dpH d V b =g( V b )

a. Parmi les courbes 1 et 2, quelle est celle qui représente pH = f (V_b) et celle qui représente dpH d V b =g( V b ) ? Justifier. 0,5 pt

b. Déterminer la valeur du volume équivalent V_E par une méthode de votre choix. 0,5 pt

On note, à présent, l’ibuprofène R-COOH.

4 À quel couple acide/base appartient l’ion hydroxyde HO^– ? 0,5 pt

5 Écrire l’équation de la réaction support de titrage. 0,5 pt

6 Quelles caractéristiques doit posséder une réaction chimique pour être utilisée lors d’un titrage ? 0,5 pt

7 Le pK_A du couple auquel appartient l’ibuprofène est, à 25 °C, pK_A = 4,5.

Placer sur un diagramme les domaines de prédominance des espèces du couple R-COOH/R-COO^–.

En utilisant le document 5, déterminer quelle espèce prédomine en début de titrage. 0,5 pt

8 La solution d’hydroxyde de sodium (de concentration c_b ) est initialement placée dans la burette. Calculer le pH de cette solution aqueuse dans l’hypothèse d’une solution diluée.

Quelles précautions d’utilisation convient-il de prendre ? Justifier. 1 pt

9 À l’aide des questions 3 b. et 5 , déterminer la quantité de matière d’ions hydroxyde n_E(HO^–) versée à l’équivalence et en déduire la quantité de matière n_i(ibu) d’ibuprofène titré. 0,5 pt

10 Déduire des résultats précédents la masse m d’ibuprofène titré et comparer cette dernière à la valeur attendue. 0,5 pt

11 On souhaite évaluer l’incertitude U(m) sur la masse m liée aux différentes sources d’erreurs avec un niveau de confiance de 95 %. Dans ces conditions :

• l’incertitude sur la mesure du volume versé par cette burette est U_vol = 0,16 mL ;

• l’incertitude sur la concentration en hydroxyde de sodium est U_Cb = 0,010 mol · L^–1.

L’incertitude U(m) sur la masse est alors telle que :

U(m) m = ( U vol V E ) 2 + ( U Cb C b ) 2

Présenter le résultat de la valeur de la masse m sous la forme m = m ± U(m). 0,5 pt

12 Parmi les indicateurs colorés acido-basiques proposés dans le tableau ci-après, quel est celui qui est le mieux adapté au titrage précédent ? Justifier. 0,5 pt

Données :

● masse molaire de l’ibuprofène : M(C₁₃H₁₈O₂) = 206 g · mol^–1 ;

● produit ionique de l’eau : K_e = 1,0 × 10^–14 à 25 °C.