Les amines sont classées comme primaires (1°), secondaires (2°) ou tertiaires (3°) selon le nombre de groupes alkyles ou aryles attachés à l’azote. Un sel d’ammonium quaternaire présente un atome d’azote lié à quatre substituants avec une charge positive. L’atome d’azote dans les amines est hybridé sp³ avec une paire libre, rendant les amines à la fois basiques et nucléophiles. La nomenclature suit le suffixe -amine pour les composés simples, le groupe alkyle parent étant nommé en premier (méthylamine, éthylamine), tandis que les amines plus complexes sont nommées comme des alcanes substitués par un groupe amino.
Basicité des Amines
La basicité des amines est mesurée par pKb ou par le pKa de l’acide conjugué. Les alkylamines dans l’eau ont des valeurs de pKa de l’acide conjugué autour de 10–11, ce qui en fait des bases plus fortes que l’ammoniac (pKa ~ 9,25). Les groupes alkyles donnent de la densité électronique par des effets inductifs, stabilisant la forme protonée. Les amines aromatiques comme l’aniline (pKa ~ 4,6) sont des bases beaucoup plus faibles car la paire libre de l’azote est délocalisée dans le cycle aromatique. La pyridine (une amine hétéroaromatique) a un pKa d’environ 5,2, tandis que le pyrrole (pKa ~ 0,4) est essentiellement non basique — la paire libre fait partie du sextet aromatique.
Synthèse des Amines
La réduction des composés nitrés (Sn/HCl, Fe/HCl ou H₂/Pd-C) fournit une voie fiable vers les amines aromatiques primaires à partir des nitroarènes correspondants. L’amination réductrice implique la condensation d’un aldéhyde ou d’une cétone avec de l’ammoniac ou une amine pour former une imine, qui est réduite in situ par NaBH₃CN ou NaBH(OAc)₃ en l’amine correspondante. La synthèse de Gabriel utilise le phtalimide comme équivalent protégé de l’ammoniac : l’alkylation avec un halogénure d’alkyle suivie d’une hydrazinolyse libère l’amine primaire. Le réarrangement de Hofmann convertit les amides primaires en amines primaires avec perte d’un carbone.
Réactions des Amines
Les amines subissent une alkylation avec les halogénures d’alkyle, bien que la sur-alkylation en produits secondaires, tertiaires et quaternaires soit un défi pratique. L’acylation avec des chlorures d’acyle ou des anhydrides produit des amides, qui sont moins basiques et servent de groupes protecteurs. La diazotation des amines aromatiques primaires avec NaNO₂/HCl à 0°C génère des sels de diazonium aryliques, qui sont des intermédiaires polyvalents dans la réaction de Sandmeyer (remplacement de N₂⁺ par Cl, Br, CN, OH) et dans le couplage azoïque pour former des colorants azoïques colorés.
Élimination de Hofmann et Catalyse par Transfert de Phase
L’élimination de Hofmann (méthylation exhaustive suivie d’une élimination avec Ag₂O/chaleur) convertit une amine primaire en un alcène. Cette élimination E2 suit la règle de Hofmann, donnant l’alcène le moins substitué comme produit majoritaire car le volumineux groupe partant triméthylammonium entrave stériquement l’accès aux hydrogènes β les plus substitués. Les sels d’ammonium quaternaire (par exemple, le bromure de tétrabutylammonium, TBAB) sont largement utilisés comme catalyseurs de transfert de phase, transférant des anions inorganiques (CN⁻, OH⁻, MnO₄⁻) dans des solvants organiques pour faciliter les réactions entre phases immiscibles.
Applications
Les amines sont omniprésentes dans les produits pharmaceutiques — environ 80 % des médicaments commercialisés contiennent un groupe fonctionnel amine. Les alcaloïdes (nicotine, morphine, quinine) sont des amines naturelles avec une activité biologique puissante. Les amines aromatiques sont des intermédiaires dans la fabrication de colorants (colorants à l’aniline), et les amines polyfonctionnelles telles que l’éthylènediamine et l’hexaméthylènediamine sont des monomères pour la production de polyamides (nylon). En biochimie, les amines apparaissent dans les acides aminés, les neurotransmetteurs (dopamine, sérotonine) et les bases nucléiques.
