Extraction d'un arôme : La menthone

I ) L'arôme naturel :

La menthone est un des constituants de certaines espèces de menthe dont la menthe poivrée «  Mentha piperita ». Son odeur et sa saveur fraîche, analogues à celles de la menthe, en font un arôme très utilisé dans les produits alimentaires.

1) L'extraction de l'huile essentielle de la menthe poivrée se fait en utilisant le dispositif expérimental de la figure ci- après :

a) Donner le nom de cette technique.

b) Nommer les différents éléments numérotés qui constituent ce montage.

2) Pour vérifier la présence de menthone dans l'huile essentielle extraite, on réalise une chromatographie sue couche mince. L'éluant est un mélange constitué de 75% de chloroforme et de 25% de cyclohexane. Le chromatogramme est donné ci-dessous :

Légende des dépôts : 1 : dépôt de menthone 2 : dépôt de menthol 3 : dépôt d’huile essentielle de menthe poivrée 4 : dépôt d’eucalyptol 5 : dépôt de menthofuranne

a) Que matérialisent les deux traits situés en haut et en bas du chromatogramme et repérés par les lettres A et B ?
b) En interprétant ce chromatogramme, nommer les substances contenues dans l'huile essentielle étudiée.
c) Calculer pour l'éluant et le support utilisé le rapport frontal R_f de la menthone.

II ) Arôme artificiel :

La menthone ne représente que 10% de l'huile essentielle mais on peut préparer cet arôme par oxydation ménagée du menthol, lui même obtenu par extraction de l'espèce végétale (50% de l'huile essentielle) 

	menthol	menthone
formule brute	C9H18CHOH	C9H18CO
formule semi-développée
couleur	blanc	incolore
masse molaire(g.mol^-1)	156	154
température ébullition	215°C	209°C
température de fusion	43°C	- 6,5°C

1) A quelle classe d'alcool peut-on rattacher le menthol ?
Sous quel état physique se présente-t-il à 20°C ?

2) Quel est le groupement fonctionnel porté par la menthone ? Sous quel état physique se présente-t-il à 20°C ?

3) L'oxydation du menthol est réalisée en milieu acide par l'ion permanganate MnO₄^- qui appartient au couple oxydo-réducteur MnO₄^- / Mn²⁺.

Cette oxydation se traduit par l'équation suivant :
2MnO₄^- + 5C₉H₁₈CHOH + 6H₃O⁺ = 2Mn²⁺ + 5C₉H₁₈CO + 14H₂O
On se propose de traiter une masse m₁ = 15,6 g de menthol. On utilise un volume V= 100 mL de solution oxydante de concentration C = 0,8 mol.L^-1 acidifiée par quelques millitres d'acide sulfurique concentré. Le dispositif expérimental utilisé est celui du chauffage à reflux.

a) Quel est l'intérêt du chauffage à reflux ?
b) Y a-t-il un réactif en excès ? Si oui, lequel ?
Quelle masse théorique maximum m₂ de menthone peut-on obtenir ?
c) L'oxydation se déroule à une température voisine de 55°C.

Justifier la nécessité d'atteindre cette température.

4) Le cyclohexane est un solvant organique de densité d = 0,78 par rapport à l'eau et de température d'ébullition 81°C. Parmi les espèces chimiques présentes dans le ballon, seule la menthone est soluble dans le cyclohexane. On transvase le contenu du ballon dans une ampoule à décanter et on y ajoute du cyclohexane. On agite puis on laisse reposer. On observe la séparation de 2 phases. Dans l'ampoule à décanter quelle est la phase surnageante ? Justifier.

5) La séparation de la menthone du cyclohexane se fait par distillation.

On obtient une masse m' = 11,2 g de menthone.
a) Le procédé de séparation vous paraît-il judicieux ?
b) Calculer le rendement de cette préparation.