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

Nous savons déjà que les amines aliphatiques sont plus basiques que les alcools. Mais saviez-vous que les amines aliphatiques sont également plus basiques que l'aniline. L'aniline est une amine aromatique. Pouvez-vous dire pourquoi les amines aliphatiques sont plus basiques que l’aniline bien que les deux contiennent un groupe amino ? Les facteurs clés qui affectent la basicité sont l’électronégativité des substituants et la stabilisation de la résonance.

Les amines aliphatiques et l'aniline contiennent toutes deux un groupe amino, mais leurs différences structurelles ont un effet différent sur leur basicité. L'aniline possède un groupe amino attaché à un cycle benzénique. Le benzène a un effet inductif attracteur d’électrons. Cet effet diminue la densité électronique sur le groupe amino. Cela rend l’aniline moins basique.

En revanche, les amines aliphatiques n'ont pas l'effet inductif attracteur d'électrons d'un cycle aromatique. Le groupe amino dans les amines aliphatiques est généralement attaché au groupe alkyle. Ces groupes alkyles ont un effet inductif donneur d’électrons. Les groupes alkyles augmentent la densité électronique sur l'atome d'azote du groupe amino. Cela rend les amines aliphatiques plus basiques.

Une autre raison de la faible basicité de l’aniline est la stabilisation de la résonance. Dans l'aniline, la paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote peut se délocaliser dans le système pi du cycle benzénique. Cela réduit la disponibilité de la paire d’électrons isolée pour accepter un proton. En raison de cette stabilisation de résonance, l’aniline est moins basique.

En revanche, les amines aliphatiques manquent de stabilisation de résonance significative. Il n'y a pas de délocalisation d'électrons pi dans les amines aliphatiques. Cela permet à la paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote d'être plus facilement disponible pour accepter un proton. En conséquence, les amines aliphatiques sont plus basiques que l’aniline.

Les petites amines aliphatiques, telles que la méthylamine et l’éthylamine, sont très solubles dans l’eau. Cela est dû à leur capacité à former des liaisons hydrogène avec les molécules d’eau. Le groupe amino est polaire car l’atome d’azote est plus électronégatif que l’atome d’hydrogène. La présence du groupe amino permet la liaison hydrogène entre l'amine et les molécules d'eau.

Les amines aromatiques, telles que l’aniline, ont une solubilité limitée dans l’eau. Cela est dû à la présence du cycle aromatique. Le cycle aromatique a une nature attractrice d'électrons. Il retire la densité électronique de l’atome d’azote et le rend moins polaire. Par conséquent, la capacité de l’amine aromatique à former des liaisons hydrogène avec l’eau diminue. Cependant, les amines aromatiques avec des groupes fonctionnels polaires supplémentaires pourraient avoir une solubilité améliorée.

La réaction de Sandmeyer est une transformation chimique qui implique la conversion d'un sel de diazonium aromatique en divers groupes fonctionnels. La réaction de Sandmeyer commence par l’étape de diazotation. Dans cette étape, l'aniline est traitée avec du nitrite de sodium et de l'acide chlorhydrique, à basse température. Cette étape de diazotation convertit le groupe amino en un sel de diazonium. Le sel de diazonium résultant est le chlorure de benzène diazonium.

Le sel de diazonium peut subir des réactions de substitution nucléophile. Lors de la substitution nucléophile, le nucléophile remplace le groupe diazonium. Nous utiliserons CuClcomme le nucléophile. Le groupe diazonium est remplacé par le groupe chlorure. Cela conduit à la formation de chlorobenzène. La réaction de Sandmeyer permet la conversion d'un sel de diazonium en divers groupes fonctionnels en sélectionnant des nucléophiles ou des électrophiles appropriés.

Les composés azoïques sont une classe de composés organiques qui contiennent le groupe fonctionnel azoïque. Le groupe azo est constitué de deux atomes d'azote reliés par une double liaison. La structure générale d'un composé azoïque peut être représentée comme R-N=N-R. R représente des substituants organiques. Ces substituants peuvent être des groupes aromatiques ou aliphatiques.

Les composés azoïques se caractérisent par leurs couleurs vives. Ils sont largement utilisés comme colorants et pigments. Un exemple de composé azoïque est le méthylorange. C'est un indicateur de pH. Un indicateur de pH est une substance qui subit un changement de couleur en réponse aux changements d'acidité ou d'alcalinité d'une solution. Dans des conditions acides, le méthylorange apparaît comme une couleur orange vif. Dans des conditions basiques, le méthylorange devient rouge.

Les composés azoïques sont généralement synthétisés par des réactions de couplage azoïque. La première étape de la réaction de couplage azoïque est la diazotation d'une amine aromatique. Cette réaction de diazotation convertit le groupe amino de l'amine aromatique en un sel de diazonium. Le sel de diazonium subit ensuite une réaction de couplage avec un autre composé aromatique. Ce composé aromatique est connu sous le nom de composant de couplage. Le composant de couplage peut être une amine aromatique, un phénol, un naphtol ou d'autres composés appropriés.

Utilisons le phénol comme composant de couplage. Le sel de diazonium réagit avec le phénol par substitution aromatique électrophile. La réaction se produit en présence d’une base douce telle que le carbonate de sodium. Le sel de diazonium agit comme un électrophile. Il accepte les électrons du cycle aromatique du composant de couplage. Le cycle aromatique riche en électrons du composant de couplage subit une substitution. Cela conduit à la formation du composé azoïque.

L'hydrolyse du sel de diazonium fait référence à une réaction chimique dans laquelle un sel de diazonium réagit avec l'eau pour produire un phénol. Le groupe diazo du sel de diazonium est remplacé par un groupe hydroxyle. De l’azote gazeux est libéré lors de cette réaction. Par exemple, le chlorure de benzènediazonium réagit avec l’eau pour former du phénol.

Le sel de diazonium peut être réduit en amine aromatique primaire en présence d'un agent réducteur. Le sulfite de sodium agit comme agent réducteur. Par exemple, le chlorure de benzènediazonium peut être réduit en aniline en présence de sulfite de sodium. D'autres agents réducteurs, tels que le nitrite de sodium ou le chlorure stanneux, peuvent également être utilisés pour la réduction des sels de diazonium.