Calcul du degré de N-acétylation du chitosane

TP3 – Calcul du degré de N-acétylation du chitosane

Objectif du TP :

Le but de ce TP est de calculer les degrés de N-acétylation de deux échantillons de chitosane. Le degré de N-acétylation représente le taux d’unités acétylées par rapport au nombre d’unités totales. En effet, le chitosane est issu de la désacétylation de la chitine. La désacétylation est un processus dans lequel les groupements acétyle de la chitine sont éliminés et sont remplacés des groupements amine.

En outre, ce degré représente la frontière entre le chitosane et la chitine. Lorsque ce degré est supérieur à 60-70%, le composé est un chitosane. S’il est inférieur, le composé est une chitine.

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Figure 1 – Réaction de désacétylation de la chitine

Le chitosane a 6 H dont nous nous intéresserons :

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Figure 2 – Molécule du chitosane

Sur la molécule le 6ème hydrogène n’apparait pas mais il est bien présent. En fait il se trouve sur le carbone relié à OD entre le H4 et le H2.

Principe du TP :

Lors de ce TP, nous allons préparer deux films de chitosane. Pour cela, nous allons tout d’abord préparer deux petits flacons contenant une masse de chitosane de chaque échantillon, de l’acide acétique et de l’eau. On utilise de l’acide acétique pour modifier le pH puisque le chitosane est soluble à 1 pH entre 1 et 6. En effet, il n’est pas soluble puisque les molécules préfèrent interagir entre elles qu’avec de l’eau. Ceci est dû aux liaisons hydrogène entre les hétéroatomes OH et NH2. On verse ensuite ces flacons dans des coupelles plastiques puisque la température de l’étuve est basse. On place ces coupelles dans l’étuve pendant 2 heures pour évaporer la totalité du solvant. On met ensuite les films dans des coupelles en verre puisqu’on va augmenter la température de l’étuve et que les coupelles en plastique risquent de fondre. On nettoie ensuite les films avec une solution ammoniacale pour rendre le chitosane sous forme basique pour avoir des NH2 à la place des NH3+. En effet, les bandes NH3+ se superposent à l’amide sur les spectres IR. On rince ensuite les films avec de l’eau et on les fait sécher à l’étuve pendant 20 minutes.

Ensuite on va étudier les deux films en faisant des spectres IR et RMN. La spectroscopie infrarouge représente l’absorption de la lumière correspondant aux liaisons par des molécules se trouvant dans l’IR. L’absorption est ensuite convertie en vibration moléculaire et elle est mesurée en fonction de la longueur d’onde.

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Figure 3 – Appareil de spectroscopie IR

La spectroscopie RMN correspond à l’observation d’une transition entre deux niveaux d’énergie proches soumis à un champ magnétique. En fait cette méthode repose sur le comportement des noyaux atomique dans un champ magnétique. Ces noyaux possèdent un spin et lorsqu’ils sont placés dans un champ magnétique, leur spin va s’aligner avec le champ magnétique. Par la suite, des ondes radio émises vont perturber l’alignement des spins. Lorsque ces ondes sont éteintes, les spins reviennent à leur position d’alignement initial. Ce retour va produire un signal électromagnétique qui pourra être mesuré par le scanner de RMN.

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Figure 4 – Appareil de spectroscopie RMN

Pour le spectre IR, on utilise la méthode de Miya. On fait le rapport des absorbances à 1650  et 2865  et on trouve le pourcentage de désacétylation qui correspond à 100-DA. On trouve ce pourcentage à l’aide d’une courbe d’étalonnage IR. [pic 5][pic 6]

Pour le spectre RMN, on utilise la méthode de Hirai. On va ainsi identifier les différents pics présents sur le spectre et on utilisera les intégrales pour les pics du CH3 et du Hi. On utilisera la formule suivante :

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Résultats et interprétation :

• Spectre IR :

Tout d’abord, nous avons obtenu différents spectres IR. Nous avons fait le blanc avec l’air et nous avons donc trouvé plusieurs nombres d’onde correspondant à différentes composantes de l’air :

Pour les prochains calculs, on utilisera la courbe d’étalonnage suivante :

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Figure 5 – Courbe d’étalonnage IR selon la méthode de Miya

Nous avons trouvé ces données pour l’échantillon 1 de chitosane :

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