1. Généralités

Les amines sont classées selon quatre catégories : Les amines primaires de types RNH2, les amines secondaire de type R2NH, les amines tertiaires de type R3N et enfin les ions ammonium quaternaire de type R4N+. Chacune de ces catégories possèdent ses propres propriétés. Ainsi, il sera facile de déprotoner (mais aussi de protoner) les amines primaires et secondaires. De façon générale, on peut dire que les amines sont de bonnes bases.

On ne peut pas parler de la basicité des amines sans évoquer leur nucléophilie. Ainsi, les réactions nucléophiles, impliquant une amine comme nucléophile, sont plus rapide avec :

Conclusion : Les amines secondaires sont de meilleurs nucléophiles que les amines primaires. L'azote est enrichi en électrons grâce à l'effet inducteur donneur des groupes R. Suivant ce principe, les amines tertiaires devraient être les meilleurs nucléophiles, mais l'encombrement autour de l'atome d'azote est tel que l'azote devient moins nucléophile.

L'atome d'azote a une géométrie de type tétraédrique (c'est un atome hybridé sp3). L'azote peut former quatre liaisons (voir les ions ammonium quaternaire). Ainsi, si les trois groupes présents sur l'atome d'azote sont différents, alors d'après les règles de Cahn - Ingold - Prelog (en comptant le doublet libre comme dernier groupe), on peut établir une configuration R ou S pour ce centre azoté. Le problème avec l'azote, c'est qu'il existe un effet connu sous le nom "d'effet parapluie". Il y a alors une inversion de configuration par changement d'état d'hybridation (sp3®sp2®sp3). Cette inversion est telle qu'elle a lieu plus de 1000 fois par seconde, ce qui empêche toute chiralité. Il n'en reste pas moins que le centre azoté est asymétrique, puisque ses quatre substituants sont différents.

Pour les ions ammonium quaternaire, il en est autrement. En effet il n'existe pas de mécanisme qui permette de passer d'un énantiomère à l'autre :

Comme avec les alcools, pour les amines on remarque la présence de liaisons hydrogène. La conséquence directe de cette liaison est une augmentation de la température d'ébullition d'une amine par rapport à l'alcane.


Tableau de comparaison des températures d'ébullition :

ALCANES

ALCOOLS

AMINES

Formule

T eb (°C)

Formule

T eb (°C)

Formule

T eb (°C)

CH4

-161.7

CH3-OH

65.0

CH3-NH2

-6.3

CH3-CH3

-88.6

CH3-CH2-OH

78.5

CH3-CH2-NH3

16.6

CH3-CH2-CH3

-42.1

CH3-CH2-CH2-OH

97.4

CH3-CH2-CH2-NH2

47.8

Les températures d'ébullition des amines étant inférieurs à celles des alcools correspondants, on en conclut que les liaisons hydrogène formées avec les amines sont d'énergie plus faibles que celles formées avec les alcools.

 

2. Alkylation

L'alkylation consiste à faire agir un dérivé halogéné avec une amine. L'inconvénient majeur de cette réaction c'est que la réaction se poursuit jusqu'à obtenir l'ion ammonium quaternaire.

 

3. Elimination d'Hofmann

L'élimination d'Hofmann  permet d'obtenir le produit le moins encombré. En général, lorsqu'on fait une élimination on abouti au produit le plus substitué, c'est la règle de Zaitsev . Or ici on fait une élimination anti Zaitsev.

Le mécanisme de la réaction est de type E2. La première réaction consiste à traiter une amine primaire, secondaire ou tertiaire par de l'iodure de méthyle de façon à convertir la fonction amine en ion ammonium quaternaire. Puis le groupe hydroxyle va permettre l'élimination selon le mécanisme suivant :

Suivant la même méthodologie, il est possible d'obtenir une triple liaison en faisant une élimination à partir d'un 1,2 bis ammonium :

 

4. Acylation

Il est possible d'acyler les amines primaires et secondaires par des chlorures d'acyle ou même des anhydrides d'acide. En revanche ce n'est pas possible pour les amines tertiaires et cela se comprend bien au vu du mécanisme :

Réaction de Schotten - Baumann  : Méthode qui permet de former une fonction amide à partir d'une fonction amine et d'un chlorure d'acyle. La même réaction entre une amine et un acide carboxylique n'a pas lieu.

 

5. Sulfonation

La sulfonation est une méthode (chimique) qui permet d'identifier le type d'amine auquel on a à faire. Une méthode spectroscopique, comme les infrarouges, nous permettrait aussi de savoir si on a à faire à une amine primaire ou secondaire.

  • Amines I : Le produit de sulfonation est insoluble dans l'eau

  • Amines II : Le produit de sulfonation est soluble dans l'eau

  • Amines III : pas de réaction

6. Nitrosation

  • Amines I : On forme un carbocation, qui va pouvoir se réarranger de façon à être le plus stable possible. Puis il réagira avec un anion.

  • Amines II :

  • Amines III : pas de réaction à froid, décomposition à température ambiante.
  • 6.1 Réaction de Sandmeyer

Le mécanisme invoqué pour cette réaction est de type radicalaire, au cours duquel le cuivre change de degré d'oxydation (CuI®CuII). Le diazonium est réduit par le cuivre, il se forme alors un radical aryle (aryle : cycle aromatique mono ou polysubstitué)

6.2 Diazotation

             La diazotation permet entre autre de faire des couplages. Cette réaction est utilisée notamment pour la préparation de colorants. Le rouge de paranitroaniline est préparé à partir d'une réaction de diazotation. L'énorme inconvénient de ces réactions réside dans les conditions opératoires. En effet, il ne faut pas dépasser les 5°C, car au dessus de 5°C le produit se dégrade et libère de l'azote.

A noter qu’en fonction du traitement de ce sel de diazonium on peut obtenir soit un composé qui va réagir dans une réaction de diazotation comme précédemment pour former un composé tel qu’un phénol.

 

7. Réactions sur les carbonylés

  • Amines I : Formation d'une imine intermédiaire, qui peut être réduit en amine secondaire.

  • Amines II : Formation d'un ion iminium, qui conduit à une amine tertiaire.

 

8. Méthodes de préparation

8.1 Synthèse de Gabriel

             C'est la synthèse à connaître, car elle est la base de la préparation des amines, des amino acides, et d'autres réactions importantes comme la réaction de Mitsunobu et bien d'autres.

Par action de l'hydrazine (NH2NH2) sur le phtalimide on peut libérer l'amine selon le mécanisme ci-dessous :

Une des meilleures méthodes de préparation consiste à utiliser une méthode indirecte : Dans un premier temps on fait une substitution nucléophile avec une fonction amine masquée, puis on libère l'amine.

  • Grâce à cette méthode, on rajoute un carbone sur l'amine.

  • L'utilisation d'un autre nucléophile permet de n'introduire que la fonction amine désirée.

8.2 Préparation des amines secondaires méthylés

8.3 Réduction du groupement nitro

             Le groupement -NO2 peut être réduit et conduire au groupement -NH2. Les réducteurs peuvent être : H+/(Fe ou Zn) ; H2 / Ni Raney ; H2 / (Pd ou PtO2)

8.4 Blocage du doublet

             Lors de certaines réactions il peut être nécessaire de bloquer la réactivité du doublet de l'azote. Pour cela la meilleure méthode est de l'engager dans un mécanisme de mésomérie.

  • Amine I encombrée : La méthode de Ritter  permet de faire la synthèse d'une amine primaire encombrée.

 

9. Réarrangements

Dans tous ces réarrangements, lorsque le groupe R est chiral, la chiralité est conservée dans le produit final, sans changement de configuration absolue.

9.1 Hoffman

9.2 Curtius

9.3 Schmidt

 

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