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Termes

• amineComposés organiques ou le groupe fonctionnel qui contient un atome d’azote basique avec une paire solitaire.
• chiralLittéralement, « chiralité ; » se réfère à un composé dans lequel les atomes centraux sont liés à plusieurs substituants différents, de sorte que l’image miroir du composé n’est pas identique à l’original.
• aliphatiqueD’une classe de composés organiques dans lesquels les atomes de carbone sont disposés en chaîne ouverte.
• inversionPour une amine secondaire ou tertiaire liée à trois substituants différents, le retournement des trois liaisons autour de l’atome N central, ce qui donne le stéréoisomère opposé.

Le groupe fonctionnel amine contient un atome d’azote basique avec une paire d’électrons solitaires. En tant que tel, ce groupe est un dérivé de l’ammoniac, dans lequel un ou plusieurs atomes d’hydrogène ont été remplacés par un substituant contenant du carbone. Les composés dont le groupe azote est fixé à un carbonyle dans la structure sont appelés amides, et ils ont la structure R-CO-NR’R ». Les groupes amine liés à une structure aromatique (cyclique conjuguée) sont appelés amines aromatiques. La structure aromatique réduit effectivement l’alcalinité de l’amine, tandis que la présence du groupe amine diminue considérablement la réactivité du cycle en raison d’un effet donneur d’électrons. Le préfixe « amino- » ou le suffixe « -amine » est utilisé pour nommer un composé aminé. Un composé organique avec plusieurs groupes amino est appelé diamine, triamine, tétramine, etc.

Structure des amines

Les amines sont généralement organisées en catégories basées sur leurs environnements de liaison. Les amines dont l’un des trois atomes d’hydrogène est remplacé par un substituant alkyle ou aromatique sont appelées amines primaires. Les amines secondaires sont celles qui ont deux substituants et un hydrogène lié à un azote. Les amines tertiaires sont des amines dont les hydrogènes ont été complètement remplacés par des substituants organiques. Enfin, les amines cycliques sont celles dans lesquelles l’azote a été incorporé dans une structure cyclique, ce qui en fait une amine secondaire ou tertiaire. La structure générale d’une amine contient un atome d’azote, une paire d’électrons solitaires et trois substituants. Cependant, il est possible d’avoir quatre substituants organiques sur l’azote, ce qui en fait un cation ammonium avec un centre azoté chargé.

Propriétés physiques des amines

Les amines sont capables de se lier à l’hydrogène. Par conséquent, les points d’ébullition de ces composés sont plus élevés que ceux des phosphines correspondantes, mais plus bas que ceux des alcools correspondants, qui se lient à l’hydrogène dans une plus forte mesure. Les amines présentent également une certaine solubilité dans l’eau. Toutefois, cette solubilité diminue avec l’augmentation du nombre d’atomes de carbone, en raison de l’hydrophobie accrue du composé lorsque la longueur de la chaîne augmente. Les amines aliphatiques, qui sont des amines reliées à une chaîne alkyle, sont solubles dans les solvants organiques polaires. Les amines aromatiques, qui sont des amines qui participent à un cycle conjugué, donnent leur paire d’électrons solitaires dans le cycle benzénique, et leur capacité à s’engager dans une liaison hydrogène diminue donc. Il en résulte une diminution de leur solubilité dans l’eau et des points d’ébullition élevés.

Acidité et alcalinité des amines

Les amines de type NHRR’ et NR’R « R »‘ sont des molécules chirales et peuvent subir une inversion. Comme la barrière d’inversion est assez faible (~7 kcal/mol), ces composés ne peuvent pas être résolus optiquement. Les amines sont des bases et leur basicité dépend des propriétés électroniques des substituants (les groupes alkyle augmentent la basicité, les groupes aryle la diminuent), de l’encombrement stérique et du degré de solvatation de l’amine protonée. En général, l’effet des groupes alkyle augmente l’énergie de la paire d’électrons solitaires, ce qui accroît la basicité. Ainsi, on peut s’attendre à ce que la basicité d’une amine augmente avec le nombre de groupes alkyle sur l’amine. De plus, l’effet du cycle aromatique délocalise la paire d’électrons solitaires de l’azote dans le cycle, ce qui entraîne une diminution de la basicité. La solvatation des amines protonées change lors de leur conversion en composés d’ammonium. Généralement, les sels de composés d’ammonium présentent l’ordre de solubilité suivant dans l’eau : ammonium primaire (RNH3+) > ammonium secondaire (R2NH2+) > ammonium tertiaire (R3NH+). Les sels d’ammonium quaternaire présentent généralement la plus faible solubilité de la série.

Préparation et réactivité des amines

Industriellement, les amines sont préparées à partir de l’ammoniac par alkylation avec des alcools. Elles peuvent également être préparées par réduction des nitriles en amines en utilisant de l’hydrogène en présence d’un catalyseur au nickel. Les amines sont très réactives en raison de leur basicité et de leur nucléophilie. La plupart des amines primaires sont de bons ligands et réagissent avec les ions métalliques pour donner des complexes de coordination. L’une des réactions les plus importantes pour les amines est leur formation d’imines, ou de composés organiques où l’azote participe à une double liaison, lors de leur réaction avec des cétones ou des aldéhydes.

Applications des amines

Les amines sont omniprésentes en biologie. De nombreuses molécules importantes sont à base d’amines, comme les neurotransmetteurs et les acides aminés. Leurs applications dans le monde incluent le fait d’être des matériaux de départ pour les colorants et des modèles pour la conception de médicaments. Elles sont également utilisées pour le traitement des gaz, comme l’élimination du CO2 des gaz de combustion.

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