LES AMINES

DEFINITION ET NOMENCLATURE
. Une amine résulte du remplacement d’un ou plusieurs atomes d’hydrogène dans la molécule d’ammoniac (NH₃) par un ou plusieurs groupements alkyles ou aryles.
Ainsi, les amines saturées ont pour formule brute générale C_nH_2n+3 N.

Les trois classes d’amine

Il existe trois classes d’amines selon que l’atome d’azote porte un,deux ou trois groupesakyles ouatyles. Elles sont appelees respectivement amiines primaires,amines secondaires et amines tertiaires de ormules generales.

Les radicaux R₁, R₂, R₃ peuvent être identiques ou différents : ce sont les amines aliphatiques. Si le radical est groupe aryle, l’amine est dite aromatique.

Nomenclature des amines

Cas des amines linéaires
Première méthode :
- Les amines sont nommées en remplaçant le « e » final de l’alcane dont elles proviennent par « amine »
avec indice de position du groupe NH₂.
- L’atome de carbone lié à l’atome d’azote porte le numéro 1.
- Si l’amine est secondaire ou tertiaire, on énonce les autres groupes devant, précédés de la lettre N ou des
lettres N, N.

Exemple :

Deuxième méthode
- Les amines primaires sont nommées en alkylamines où le groupe alkyle est la partie liée au
groupe NH2.

-	Si l’amine est secondaire ou tertiaire, on énonce les autres groupes devant, précédés de la lettre N ou N, N

Exemple :

Cas des amines cycliques

La nomenclature des amines cycliques suit les règles de l'IUPAC et dépend de la structure de l’amine (primaire, secondaire ou tertiaire) et de la nature du cycle.

1. Amines cycliques simples (amine primaire)

Quand le groupe amine est lié à un cycle sans substitution sur l’azote, on utilise le nom du cycle suivi de "amine".

2. Amines secondaires ou tertiaires cycliques

Quand l’azote est inclus dans le cycle (cycle azoté), on utilise des noms spécifiques :

3. Substituants sur l’azote

Quand des groupes alkyles sont fixés sur l’azote, on les mentionne avec le préfixe N- :

- N-méthylcyclohexylamine : un groupe méthyle sur l’azote d’une cyclohexylamine

- N,N-diméthylcyclohexylamine : deux groupes méthyle sur l’azote

PROPRIETES CHIMIQUES DES AMINES

Structure de Lewis de l’azote :

On observe :

-3 électrons célibataires

-1 doublet non liant (libre).

Caractère basique des amines
Les amines sont des bases du fait du doublet libre sur l’atome d’azote. Ce sont des bases de Bronsted c.-à-d. des espèces chimiques capables de capter des protons H⁺ .

R-NH₂ + H₂O ⇌ R-𝑁+H₃ + HO^-

Il se produit une réaction qui consiste en l’arrachement du proton par le doublet libre de l’azote. Par exemple, pour la réaction de la méthylamine avec l’eau, on a :

La dissociation n’est pas totale, donc les amines sont des bases faibles.

Caractère nucléophile des amines
Le doublet non liant de l’azote confère aux amines un caractère nucléophile.

- Le nucléophile est une espèce riche en électrons qui peut donner une paire d’électrons pour former une liaison avec un atome déficient en électrons (un électrophile).

- Dans les amines (R-NH₂, R₂NH, R₃N), l’atome d’azote possède un doublet non liant (ou libre), non engagé dans une liaison.

- Ce doublet est disponible pour attaquer un site électrophile, comme un carbone déficient en électrons dans une molécule.

Donc, ce doublet libre rend l'azote capable de former une nouvelle liaison, ce qui donne à l’amine un comportement nucléophile typique dans de nombreuses réactions organiques, comme la substitution nucléophile

*Réaction d’Hofmann (alkylation des amines).
L’azote (centre nucléophile) attaque le carbone (centre électrophile) dans la molécule halogénée R-X
(X=I, Br, Cl…).

· Cas d’une amine tertiaire

Une amine tertiaire réagit avec un dérivé halogéné pour donner un ion ammonium quaternaire stable appelé ion alkylammonium.

Exemple : L’alkylation de la N, N-diéthyléthylamine.

· Cas des amines primaires et secondaires

L’action d’une amine primaire sur un dérivé halogéné conduit à la formation successive des amines secondaires et tertiaires, et finalement, à celle d’un ion ammonium quaternaire.

1. Première alkylation

Méthanamine + Iodoéthane → Éthylméthylamine (amine secondaire) + Iodure d’hydrogène

CH₃NH₂ + C₂H₅I → CH₃NHCH₂CH₃ + HI

2. Deuxième alkylation

L’amine secondaire formée peut réagir à nouveau :

Éthylméthylamine + Iodoéthane → Diéthylméthylamine (amine tertiaire) + HI

CH₃NHCH₂CH₃ + C₂H₅I → CH₃N(CH₂CH₃)₂ + HI

3. Troisième alkylation

L’amine tertiaire peut encore réagir pour former un sel d’ammonium quaternaire :

Amine tertiaire + Iodoéthane → Ion ammonium quaternaire (iodure de tétraalkylammonium)

CH₃N(CH₂CH₃)₂ + C₂H₅I → [CH₃N(CH₂CH₃)₃]⁺ I⁻

Ces alkylations sont successives si les proportions de l’halogénure d’alkyle sont excessives. La réaction s’arrête au niveau désiré en contrôlant les réactifs

EXERCICES

EXERCICE I : Nomme les amines suivantes :

a)

b) CH₃-NH-CH₂-C₂H₅

c)

d)

e)

EXERCICE II: Écris la formule semi-développée des amines suivantes :

a) butan-2-amine

b) N-méthyléthanamine

c) phenylamine

d) 3-methyl-1-phenylamine

e) 1 ,1-diméthyléthylamine

EXERCICE III.

Une amine de formule brute C₄H₁₁N :

1. Écris les formules semi-développées possibles ;

2. Nomme-les, puis précise leur classe.

EXERCICE IV :

Des amines primaires saturées et non cycliques contiennent n atomes de carbone.

1. Donner leur formule brute en fonction de n.

2. Une masse de 15 g de l’une de ces amines contient 2,9 g d’azote.

Déterminer sa formule brute, ainsi que les formules semi-développées de tous ses isomères possibles.

EXERCICE V :

Une amine tertiaire contient une masse de 66% de carbone, 15% d’hydrogène et 19% d’azote.

1. Déterminer sa masse molaire.

2. Donner sa formule brute, sa formule semi-développée ainsi que son nom.

3. Quelle est la masse du produit obtenu lorsqu’on fait réagir 0,73 g de l’amine sur 1,56 g d’iodoéthane, en supposant la réaction totale.

EXERCICE VI :

Une amine a pour formule brute ; C₈H₁₁N.

1. Donner les formules semi-développées et les noms de tous ses isomères amines.

2. Identifier les formules des isomères aromatiques.

3. L’amine précédente réagit sur l’iodoéthane pour donner un seul produit. Donner la formule et le nom de cet amine et du produit formé.

EXERCICE VII :

Une amine tertiaire A réagi sur l’iodo-1-butane en solution dans l’éther, pour donner un précipité blanc qui est un solide ionique.

1. Ecrire l’équation bilan de la réaction.

2. Quelle est la propriété des amines que cette réaction met en évidence ?

3. Une solution de l’amine A, de concentration C=0,2 mol.l^-1, est obtenue par dissolution de 20,2 g d’amine pour 1l de solution. En déduire sa masse molaire, sa formule brute, sa formule semi-développée et son nom.

EXERCICE VII :

La masse molaire d’une amine saturée non cyclique est de 59 g/mol.

1. Déterminer la formule brute de cette amine.

2. Donner les formules développées possibles, les noms et les classes des amines correspondantes.

3. Ecrire l’équation de la réaction de l’une des amines avec l’eau. Quels caractères des amines cette réaction met – elle en jeu 

4. Une de ces amines réagit avec l’iodure d’éthane en donnant un seul produit. Ecrire l’équation bilan de cette réaction et nommer le produit obtenu. Quel caractère des amines cette réaction met-elle en jeu ? Le définir.

Données ; O : 16 ; N : 14 ; H :1

CORRIGES

EXERCICE I :

a) N, N-diméthyléthanamine

b) N-méthylpropanamine

c)

d)

e)

EXERCICE II :

a)

b) CH₃−NH−CH₂−CH₃

c)

d)

e)

EXERCICE III :

1. Formules semi-développées

a) CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂: Butanamine;

b)

Méthylpropanamine

c)

2-méthylpropananime

d)

:1,1-diméthyléthylamine

e) ( C₂H₅)₂NH₂ : Diéthylamine

f) : N-méthylpropanamine

g) C₂H₅N(CH₃)₂ : N,N-diméthyléthylamine

2. Les classes des amines :

Amines primaires : a , b , c , et d

Amines secondaires : e et f

Amine tertiaire : g

EXERCICE IV :

1. C_nH_2n+1 NH₂.

2. M=12n+2n+1+2+14=14n+17

%N=(2,9/15) x100=14/(14n+17)x100 <= >n≈4 => C₄H₁₁ N

CH₃─CH₂─CH₂─CH₂─NH₂

butylamine

CH₃─CH₂─CH ─CH₃

│

NH₂

butan-2-amine

CH₃─ N ─CH₂─CH₃

│

CH₃

N,N-dimethylethylamine

CH₃─CH₂─NH─CH₂─NH₂

diethylamine

CH₃─CH₂─CH₂─NH ─CH₃

N-methylpropylamine

EXERCICE V :

L’amine a pour formule : C_xH_y N

1.

2.

Formule brute : C₄H₁₁ N

Formule semi-développée :

CH₃─ N ─CH₂─CH₃

│

CH₃

N-dimethylethylamine

Nom: trimetylamine

3. C₂H₅

│

CH₃─ N ─CH₂─CH₃ + C₂H₅ I CH₃─ N⁺ ─CH₂─CH₃ +I^-

│ │

CH₃ CH₃

1mol 1mol 1mol

EXERCICE VI :

Une amine tertiaire A réagi sur l’iodo-1butane en solution dans l’éther, pour donner un précipité blanc qui est un solide ionique.

1. R₁R₂R₃N + C₄H₁₁I R₁R₂R₃

2. Cette réaction met en évidence le caractère nucléophile des amines

3. .C_nH_2n+3 N.

M=12n+2n+3+14=14n+17

C=n/V=m/MV=>M=m/CV=20,2/0.2x1=101g/mol.

14n+17=101 => n=(101-17)/14=6.

Formule brute : C₆H₁₅ N

Formule semi-développée : (C₂H₅)_3-N

Nom : triéthylamine

EXERCICE VI :

1. C_nH_2n+3 N. M=14n+17=59=>n=(59-17)/13=3.

C₃H₉ N.

2. Formules développées possibles, les noms et les classes des amines correspondantes.

propanamine ; amine primaire

propa-2-amine ; amine primaire

: N-metylethylamine ou N-metylethanamine ; amine secondaire.

(CH₃)₃N : trimethylamine; amine tertiaire

3 Equation de la réaction de l’une des amines avec l’eau.

+H

Caractère basique des amines : c’est une base faible

4.

CH₃

│

(CH₃)₃N +C₂H₅I ⇀ CH₃─N⁺─C₂H₅ + I^-

│

CH₃

ethyltrimetylammonium

Cette réaction met en jeu le caractère nucléophile des amines.

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