Question de cours

Intro
I- Obtention de composés azotés
                1/ à partir d'azote minéral
                 2/ à partir d'autres composés azotés organiques

II- Des fonctions plus ou moins fragiles
                1/ Les hydrolyses
                2/ L'élimination d'hoffmann ( hors programme)

III- Les bases azotées
                1/ Résolution racémique
                2/ Assistant basique en synthèse
Conclusion

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Intro : Listing de toutes les fonctions azotées organiques, très nombreuses
Amines, primaires , secondaires, tertiaires ( et ion ammonium quaternaire ) :

• CH₃NH₂ , méthylamine 
  
• ((CH₃)₂CH) NH   diisopropylamine
  

Amides : R-(C=O)-NHR'

• N éthyl butanamide : C₃H₇-C(=O)-NH-C₂H₅

Imines : R₁R₂-C=NH ( instable)  ou  R₁R₂-C=N-R₃ ( relative stabilité )

Nitriles :  R-C=N

• éthanenitrile : CH₃-C=N
  

Hydrazines : R-NH-NH₂ , instables   , hydrazones   R-NH-N=R'  

• La 2,4 DNPH ( Di Nitro Phényl Hydrazine ) :  (NO₂)₂ Ph - NH-NH₂
  

Aromatiques : pyridine, aniline, les dérivés nitrés

On s'attachera ici à montrer l'essentiel de la chimie des amines, certaines réactions ne pouvant être que évoquées dans le temps imparti.

I- Obtention de composés azotés

                 1/ à partir d'azote minéral

• Les amines par la réaction d'Hoffmann
  

à partir de Et-I + NH₃ en présence de CO₃^2-, base douce non nucléophile.
Montrer la difficulté de maitrise de la classe de l'amine obtenue, puisque les amines réagissent de la même façon que l'ammoniac.

• Les nitriles

Substitution Nucléophile par l'ion CN^- , sur un dérivée halogéné en milieu basique ( pH > 11) pour éviter absolument la formation de HCN, poison.

• Les dérivées nitrés du benzène
  

Nitration du benzène par le mélange sulfo nitrique.

                2/ à partir d'autres composés azotés organiques

Les amides

• Acylation des amines : Amine + Chlorure d'acyle ou anhydride d'acide --> amide. Donner un mécanisme d'addition élimination
• Hydrolyse partielle et contrôlée d'un nitrile ( noter que cela reste difficile )

Les polyamides

Réaction de polymérisation : diacide  + diamine en chauffant pour éliminer l'eau --> polyamide  , donner un motif.

L'aniline

• Réduction  du groupe -NO₂ en -NH₃⁺ par l'action d'un métal réducteur ( Zn, Sn, Fe ) et HCl concentré. La neutralisation du milieu permet de récupérer l'aniline.

Les hydrazones et imines substituées

• Addition d'une amine sur C=O, à pH environ 5 --> imine substiuée
  
• Action de la 2,4 DNPH sur C=O des aldéhydes et cétones --> hydrazone précipitée orange, caractéristique par son point de fusion, du carbonylé de départ

II- Des fonctions plus ou moins fragiles

                1/ Les hydrolyses

Hydrolyse acide ou basique des amides, longuement et à chaud --> acide carboxylique + amine .
Rappeler l'intérêt en protection de la fonction amine : acylation = protection, hydrolyse = régénération.

L'hydrolyse dans les mêmes conditions d'un nitrile fournit l'acide carboxylique . R-C=N -->  R-COOH

L'hydrolyse d'une imine hydrogénée (intermédiaire de la réaction de RMgX sur nitrile) est immédiate et fournit une cétone.

                 2/ L'élimination d'hoffmann ( hors programme)

Alors que les réactions d'élimination sur les dérivés halogénés , ou la déshydratation des alcools se font sous contrôle thermodynamique et fournissent l'alcène le plus stable, la réaction d'élimination d'Hoffmann se fait sous contrôle cinétique :




III- Les bases azotées

                1/ Résolution racémique

Exemple précis : Voir cours


                2/ Assistant basique en synthèse

Les amines basies faibles non nucléophiles : pKA = 10

Utilisation de la pyridine, ou de la triéthylamine comme base qui récupère un proton lors de certains mécanismes.
    Exemple : action d'un alcool sur un chlorure d'acyle, pour éviter la formation de HCl

Les amidures bases fortes : pKA = 34

la LDA. Emploi pour la condensation aldolique par exemple, ou l'obtention d'un acétylure.

Conclusion : La chimie de l'azote est très riche et particulièrement importante pour la médecine et la pharmacie, puisque les protéines du vivant sont des polypeptides, et les acides aminés constituants principaux de ces protéines.