Étudier la relation entre la structure et les propriétés des composés organiques contenant de l’azote

Les amines sont des composés organiques qui contiennent un atome d'azote lié à un atome de carbone d'un groupe alkyle ou d'un groupe aryle. Ils sont dérivés de l'ammoniac en remplaçant un ou plusieurs atomes d'hydrogène par un groupe alkyle ou un groupe aryle. Les liaisons dans les amines sont covalentes. Les amines peuvent être divisées en amines aliphatiques et en amines aromatiques. Les amines aliphatiques ont des groupes alkyles attachés à l'atome d'azote. Les amines aromatiques ont des groupes aryles attachés à l’atome d’azote.

Les amines peuvent être classées en amines primaires, amines secondaires et amines tertiaires. Les amines primaires ont un groupe alkyle ou un groupe aryle lié à l'atome d'azote. Les amines primaires sont formées en remplaçant un atome d'hydrogène d'ammoniac par un groupe alkyle ou un groupe aryle. Un exemple d’amine primaire est la méthylamine.

les amines secondaires ont deux groupes alkyles ou groupes aryles liés à l'atome d'azote. les amines secondaires sont préparées en remplaçant deux atomes d'hydrogène de l'ammoniac par un groupe alkyle ou un groupe aryle. Les deux groupes alkyles ou groupes aryles attachés à l'atome d'azote dans les amines secondaires peuvent être identiques ou différents. Un exemple d’amine secondaire aliphatique est la diméthylamine. La diphénylamine est un exemple d’amine secondaire aromatique.

Les amines tertiaires ont trois groupes alkyles ou groupes aryles liés à l'atome d'azote. Ils sont formés en remplaçant trois atomes d'hydrogène d'ammoniac par des groupes alkyles ou des groupes aryles. Un exemple d’amine tertiaire aliphatique est la triéthylamine. Les amines tertiaires sont largement utilisées comme catalyseurs et intermédiaires dans la synthèse organique.

Les amines primaires peuvent participer à des réactions de substitution nucléophile. Le groupe amino agit comme un nucléophile. Ces réactions impliquent la substitution du groupe amino par un autre atome ou groupe. L'alkylation des amines est un exemple de réaction de substitution nucléophile des amines. Dans cette réaction, les amines primaires réagissent avec les halogénures d'alkyle pour former des amines secondaires et des amines tertiaires. La réaction implique le déplacement de l'halogénure par le groupe amino.

Les amines primaires peuvent subir des réactions d'acylation avec des chlorures d'acyle pour former des amides. Le groupe amino déplace l'ion chlorure du chlorure d'acide pour former l'amide. La réaction a lieu en présence de pyridine et de chaleur. Par exemple, l’éthylamine peut réagir avec le chlorure d’acétyle pour former du N-éthylacétamide.

La synthèse de Gabriel est une méthode utilisée pour préparer des amines primaires à partir d'halogénures d'alkyle. Cela implique plusieurs étapes. La première étape consiste à préparer le phtalimide. Le phtalimide est un réactif important utilisé dans la synthèse de Gabriel. Le phtalimide est obtenu par la réaction de l'anhydride phtalique avec l'hydroxyde d'ammonium. Cette réaction conduit à la formation d’un phtalimide.

Dans l’étape suivante, le phtalimide réagit avec un halogénure d’alkyle. La réaction est réalisée en présence d'une base forte, telle que l'hydroxyde de potassium. Dans des conditions basiques, l’ion phtalimide agit comme nucléophile. Il attaque l'halogénure d'alkyle. Cette attaque nucléophile entraîne le déplacement de l’ion halogénure. Il en résulte un intermédiaire connu sous le nom d’alkylphtalimide. L'alkylphtalimide est ensuite traité avec une hydrazine. Cela provoque la décomposition de l'alkylphtalimide et la formation d'amine primaire comme produit principal.

La diazotation est un processus chimique qui implique la conversion d'amines aromatiques primaires en sels de diazonium. Lors de la diazotation, une amine aromatique primaire réagit avec l'acide nitreux, ce qui entraîne la formation d'un sel de diazonium. Lors de la diazotation, le groupe amino de l'amine aromatique primaire est remplacé par un groupe diazonium. Cette substitution entraîne la formation de sel de diazonium.

Nous savons qu’une base est une espèce qui peut donner une paire d’électrons non liants et accepter facilement des ions hydrogène. Dans les amines, l’atome d’azote possède une seule paire d’électrons. Il peut facilement accepter les ions hydrogène. Cela rend les amines basiques par nature. Par exemple, lorsque l’alkylamine est dissoute dans l’eau, elle se dissocie en ion alkylammonium et en ion chlorure. L'ion alkylammonium est formé en acceptant l'ion hydrogène.

La basicité des amines augmente en raison de la présence de groupes alkyles dans les amines. Ceci est dû à l’effet inductif donneur d’électrons des groupes alkyles. L'atome d'azote possède déjà une paire d'électrons non isolés. Le groupe alkyle augmente encore la densité électronique au niveau de l'atome d'azote. Par exemple, la propylamine est de nature plus basique que la méthylamine. C'est parce que le groupe propyle de la propylamine possède trois atomes de carbone. Alors que le groupe méthyle de la méthylamine n'a qu'un seul atome de carbone. Ainsi, l'effet inductif donneur d'électrons du groupe propyle est supérieur à celui du groupe méthyle.

L'amine secondaire est plus stable que l'amine primaire. Cela est dû au fait que dans l’amine secondaire, deux groupes alkyles sont attachés à l’atome d’azote. Pendant ce temps, dans l’amine primaire, un seul groupe alkyle est attaché à l’atome d’azote. Par conséquent, les deux groupes alkyles de l'amine secondaire augmentent considérablement la densité électronique sur l'atome d'azote par rapport à un seul groupe alkyle de l'amine primaire.

Les amines primaires sont plus basiques que les amines tertiaires. Mais nous avons récemment discuté du fait que la basicité des amines augmente en augmentant les groupes alkyles. Alors pourquoi l’amine tertiaire est moins basique que l’amine primaire ? L'amine tertiaire est moins basique en raison de l'encombrement stérique. L'encombrement stérique signifie que les groupes alkyles volumineux de l'amine tertiaire bloquent l'ion hydrogène entrant. Pour cette raison, les amines tertiaires ne peuvent pas facilement accepter un ion hydrogène. Cela les rend moins basiques par rapport aux amines primaires.

Les amines aliphatiques sont généralement plus basiques que les amides. La basicité de l'atome d'azote dans les amines et les amides diffère en raison de leurs propriétés électroniques. Dans les amines, l'atome d'azote possède une paire isolée d'électrons localisée. Cela le rend très basique. Cependant, dans les amides, la paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote est délocalisée par résonance. Cette délocalisation stabilise la densité électronique. La paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote est moins susceptible de se lier à un proton car elle est déjà impliquée dans le système de liaison pi délocalisé stable. Cela rend les amides moins basiques que les amines.

Les amines sont également plus basiques que les alcools. Bien qu'ils soient présents dans les alcools, une paire d'électrons isolés est également visible sur l'atome d'oxygène. Mais dans les alcools, l'atome d'oxygène est plus électronégatif que l'atome d'azote dans les amines. L'atome d'oxygène hautement électronégatif des alcools retire la densité électronique de l'atome d'hydrogène qui lui est attaché. De cette façon, l'atome d'hydrogène est libéré. Cela rend les alcools faiblement acides. Cependant, dans les amines, la paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote peut être utilisée pour accepter l'ion hydrogène. Cela rend les amines plus basiques que les alcools.