Extraction au Soxhlet : la pipérine

[Plexippus]

Bonjour à tous.
Pour un exposé en cours d'organique, nous avons décidé de réaliser une expérience : l'extraction de la pipérine du poivre de cuisine. Pour se faire, nous avons cherché un mode opératoire sur le net et nous sommes tombés sur celui-ci : http://www.exchem.fr/piperine.htm. Nous allons réaliser la première partie, celle au soxhlet.
Cependant il y a quelques petites zones d'ombres pour la bonne compréhension de la manipulation.
Par exemple, pourquoi faut-il concentrer la solution à 10-15 mL et pas laisser l'éthanol s'évaporer entièrement ? Et donc pourquoi ajouter de la potasse et de l'eau froide ?
AU niveau du lavage, pourquoi rincer une 4è fois avec de l'éthanol ? Cela ne risque-t-il pas de redissoudre la pipérine ?

En espérant que vous pourrez nous éclairer
Bonne journée.

[alexchimiste]

La page que tu mentionnes a été rédigée par un de nos anciens internautes, milamber. Pour avoir une partie de réponse à tes questions, consulte cette page : https://en.wikipedia.org/wiki/Piperine

[Plexippus]

Merci, ça m'aide un peu mais j'ai toujours quelques questions au niveau de la concentration à réaliser.

[Blackline]

10 à 20 mL :

C'est simple en chimie on aime bien travailler avec des solutions, si jamais tu évapore tout, tu dois grattouiller ce qu'il te reste au fond de ton ballon, pas pratique (même avec un piriforme).

Puis chauffer un ballon sans solvant à l'intérieur c'est dangereux....

Pourquoi est-ce dangereux ?

Quand tu as une casserole à la maison, et que tu met ton thermostat au max, en mode "j'suis étudiant j'dois cuir mes pattes rapidement !" théoriquement, tu pourrais aller bien au delà de 100°C tu es d'accord ? Avec ton steak par exemple, à la poêle, il grille un peu (chose qui n'arrive qu'en 200 à 300°C je crois bien). C'est que quelque chose bloque ta casserole. En fait ton eau absorbe l’énergie donnée à la casserole et se met à bouillir de tel façon qu'il y a un équilibre thermique, l’énergie ajoutée en surplus n'augmentera pas trop la température de la casserole, mais ira simplement réchauffer une quantité d'eau plus importante. Ta casserole ne dépassera surement jamais les 120°C si elle est rempli d'eau (selon l'épaisseur de l'ustensile).

Maintenant la même expérience sans eau, ta casserole va chauffer au maximum, et je te déconseille d'attraper son anse !

Imagine avec un produit chimique organique ? Bah déjà tu vas le griller comme un steak puis tu risque de faire monter ta verrerie dans des températures par très agréables... Donc attention hein !

L'eau froide : L'eau glacé ou l'ether glacé (ou tout autre solvant précisé) sert souvent à insolubiliser progressivement une molécule organique.

En fait dès lors qu'on considère les notions de polarité et de miscibilité on oubli vite l'idée même que la solubilité est EMPIRIQUE. Bah oui on ne peut que tester. On a de vagues idées.... Mais sans supercalculateur simulateur (lol) j'imagine qu'on ne peut pas tout prévoir.

Si ton produit, la pipérine est soluble dans l'éthanol, mais pas soluble dans l'eau, et encore moins soluble dans l'eau froide. En ajoutant de l'eau froide à ton mélange... Ton solvant devient un mélange d'éthanol (10mL seulement rappelons le) et d'eau froide, donc ton solvant devient de moins en moins propice à la solubilisation de pipérine, qui se sent rejeté elle va se faire exclure progressivement, forçant ainsi une précipitation.

Tout ceci ne sont que des suppositions et ne s’appuie que sur des faits courants, nous ne sommes jamais à l’abri du "cas particulier du pourquoi du comment". Donc je préfère préciser ma position de néophyte.

[Plexippus]

Merci pour la réponse mais j'avoue que cela ne m'aide pas beaucoup.

J'ai trouvé quelques infos sur le net mais je voudrais vérifier leurs véracités.
Si j'ai bien compris, la pipérine dans la plante est présente sous forme de sel pour éviter des variations trop importantes du pH dans les cellule (cours de bio bonjour !). Le but de la manip est de faire passer le sel sous forme basique car ces derniers sont très peu soluble dans l'eau.
Me reste toujours le problème du KOH. Si j'ai bien compris, c'est ce réactif qui permet de transformer l'alcaloïde sel en alcaloïde basique. mais comment ? Par quelle réaction chimique ?

[brusicor02]

Bonjour,

Les alcaloïdes sont par définition des espèces azotées. Les amines sont sous forme protonées en milieu acide, il s'agit juste d'une bête réaction acide-basique je dirai.

[Blackline]

La piéprine dans la plante :

Cela m'étonnerait qu'elle soit sous forme de sel. J'aimerais bien savoir où tu as vue ça parce que ça irais avec l'idée inverse du protocole.

Voilà comment je vois les choses :

On a une extraction au soxhlet par de l'éthanol, je ne suis pas sur que ça entraine les sels correctement ça ? Alors que faire une extraction à l'eau irait en plus haute chauffe, solubiliserait efficacement les sels, puis te permettrai de contrôler le pH pour précipiter quand tu le souhaites.

Nan, je pense que ce qui se passe c'est que ta pipérine est sous forme neutre (amide, même tertiaire = faible base), tu la solubilise dans l'éthanol grâce à la méthode d'extraction. D'ailleurs j'imagine que même s'il y avait quelques molécules de forme protonée, l'extraction déplacerait l'équilibre puisque l'éthanol solubiliserait plus la forme neutre ?

En ensuite l'ajout d'une solution basique permet d'être sûr que ta pipérine ne va trouver rien d'attirant à l'eau, pour être sur qu'une protonation de la pipérine soit impossible, et ainsi la rendre insoluble plus d'eau il y a.

[darrigan]

Alexchimiste a indiqué que ce protocole a été rédigé par Milamber (utilisateur du présent forum, mais pas revenu depuis quelques temps).

Plexippus, tu peux essayer de le contacter en messagerie privée, tu devrais avoir tes réponses. (En plus des autres, qui sont bien appréciables )

[Plexippus]

Merci pour vos réponses, je pense que je vais essayer de le contacter, ça sera plus simple. De plus je pense avoir trouvé une partie des réponses. La seule qui reste dans le tas, c'est le rôle de l'éther. Mes collègues de classe me disent que c'est pour éliminer l'eau qui pourrait rester dans le précipité mais j'ai de gros doutes quand à cette propriété de l'éther ^^

[alexchimiste]

Merci pour vos réponses, je pense que je vais essayer de le contacter, ça sera plus simple. De plus je pense avoir trouvé une partie des réponses. La seule qui reste dans le tas, c'est le rôle de l'éther. Mes collègues de classe me disent que c'est pour éliminer l'eau qui pourrait rester dans le précipité mais j'ai de gros doutes quand à cette propriété de l'éther ^^

J'avoue en effet !

Pour ma part, je te dirais que l'éthanol entraîne tout ce qui est soluble dedans et qui est contenu dans le poivre dont tu réalises l'extraction. Le but étant de récupérer une pipérine à peu près propre, il convient plutôt de l'extraire du poivre et ensuite de l'extraire de l'extrait (j'espère que tu me suis toujours).

Je m'explique, la solution d'éthanol qui a servi à l'extraction contient donc la pipérine et tout une myriade de molécules constitutives du poivre dont on ne souhaite pas voir la pipérine polluée avec. Pour ce faire, on concentre la solution d'éthanol pour laisser un minimum d'éthanol, cette quantité est juste suffisante pour solubiliser la pipérine et les impuretés. L'ajout de base (KOH en solution dans l'éthanol) permet de s'assurer qu'on est bien en présence de pipérine sous forme de base libre (voir la structure de la molécule pour comprendre l'intérêt de cette observation), et l'ajout d'eau en quantité suffisante permet de faire précipiter la base libre (qui n'est pas, ou très peu, soluble dans l'eau), l'eau permet la précipitation de la pipérine par dilution de l'éthanol (effet de solvant/co-solvant), tout en laissant un maximum d'impuretés solubles dans l'éthanol (et aussi dans l'eau, on espère) en solution, et qu'elles ne soient pas entraînées par la pipérine en précipitant sous forme solide.

Pour finir, le lavage avec l'éther permettrait d'enlever un maximum de ces impuretés qui auraient quand même pu être entraînées lors de la précipitation, tout en solubilisant un minimum de pipérine, pour éviter les pertes.

Ce qui aurait été pertinent, dans le dossier de milamber, c'est qu'il indique des conditions de CCM afin de pouvoir suivre ce qui se passe au fur et à mesure...
Hélas pour ce qui est de lui poser des questions, je ne sais pas s'il vient toujours sur le forum et s'il consulte donc sa boîte de messagerie privée...