carbone asymétriques, ces amines subissent un phénomène d’inversion extrêmement
rapide du doublet d’électrons libre (voir la ?gure 5.11). Ce phénomène exclut donc la
possibilité d’isoler un énantiomère ou d’observer une activité optique. Cette inversion
rapide et incessante s’effectue facilement à la température ambiante, puisque la barrière
énergétique est très faible pour la plupart des amines simples (≈25 kJ/mol).
Dans certains cas, il est possible d’isoler une amine sous sa forme chirale lorsque le
phénomène d’inversion est bloqué, soit en ?geant l’amine dans un système cy clique
comme dans le cas de la base de Tröger (nommée ainsi en l’honneur du chimiste
allemand Carl Julius Ludwig Tröger [1862-1942]), soit en ayant quatre substituants
différents comme dans le cas d’un sel d’ammonium quaternaire (il n’y a pas de doublet d’électrons libre dans ce dernier cas) (voir la ?gure 5.12). Ces bases chirales peuvent entre autres être utilisées durant la séparation d’énantiomères (voir la résolution
d’acides aminés, section 6.4.4, p. 266).
Figure 5.11
Inversion rapide des
énantiomères de la
N-méthyléthanamine
Figure 5.12
Exemples d’amines
possédant des atomes
d’azote asymétriques
5.2.2 Propriétés physiques des amines
Tout comme les alcools, les amines sont des composés relativement polaires. En raison
de la présence de deux atomes d’hydrogène sur l’azote, les amines primaires peuvent
faire des ponts hydrogène entre elles. Leur point d’ébullition est donc plus élevé que celui
d’un alcane de masse molaire comparable, mais plus faible que celui de l’alcool correspondant. Cette différence avec un alcool est expliquée par l’électronégativité plus faible
de l’azote comparativement à l’oxygène, entraînant des ponts hydrogène plus faibles
dans le cas de l’azote. Les amines secondaires (un seul atome d’hydrogène sur l’azote)
peuvent faire moins de ponts hydrogène que les amines primaires (deux atomes d’hydrogène sur l’azote) et ont donc un point d’ébullition plus faible que ces dernières. Les
amines tertiaires ne peuvent faire de ponts hydrogène à cause de l’absence d’atome
d’hydrogène sur l’azote et, pour cette raison, leur point d’ébullition se rapproche
davantage de l’alcane correspondant (voir le tableau 5.1).
Tableau 5.1
Points d’ébullition d’amines, d’un alcool et d’un alcane
de masses molaires comparables
Nom
Formule
Masse molaire
(g/mol)
p. éb.
(°C)
propan-1-ol
CH 3 CH 2 CH 2 OH
60
97
propylamine
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2
59
49
éthylméthylamine
CH 3 CH 2 NHCH 3
59
33
triméthylamine
(CH 3 ) 3 N
59
3
butane
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3
58
−1
Figure 5.10
Carte de potentiel électrostatique
de la triméthylamine
218 Chapitre 5 Amines
rapide du doublet d’électrons libre (voir la ?gure 5.11). Ce phénomène exclut donc la
possibilité d’isoler un énantiomère ou d’observer une activité optique. Cette inversion
rapide et incessante s’effectue facilement à la température ambiante, puisque la barrière
énergétique est très faible pour la plupart des amines simples (≈25 kJ/mol).
Dans certains cas, il est possible d’isoler une amine sous sa forme chirale lorsque le
phénomène d’inversion est bloqué, soit en ?geant l’amine dans un système cy clique
comme dans le cas de la base de Tröger (nommée ainsi en l’honneur du chimiste
allemand Carl Julius Ludwig Tröger [1862-1942]), soit en ayant quatre substituants
différents comme dans le cas d’un sel d’ammonium quaternaire (il n’y a pas de doublet d’électrons libre dans ce dernier cas) (voir la ?gure 5.12). Ces bases chirales peuvent entre autres être utilisées durant la séparation d’énantiomères (voir la résolution
d’acides aminés, section 6.4.4, p. 266).
Figure 5.11
Inversion rapide des
énantiomères de la
N-méthyléthanamine
Figure 5.12
Exemples d’amines
possédant des atomes
d’azote asymétriques
5.2.2 Propriétés physiques des amines
Tout comme les alcools, les amines sont des composés relativement polaires. En raison
de la présence de deux atomes d’hydrogène sur l’azote, les amines primaires peuvent
faire des ponts hydrogène entre elles. Leur point d’ébullition est donc plus élevé que celui
d’un alcane de masse molaire comparable, mais plus faible que celui de l’alcool correspondant. Cette différence avec un alcool est expliquée par l’électronégativité plus faible
de l’azote comparativement à l’oxygène, entraînant des ponts hydrogène plus faibles
dans le cas de l’azote. Les amines secondaires (un seul atome d’hydrogène sur l’azote)
peuvent faire moins de ponts hydrogène que les amines primaires (deux atomes d’hydrogène sur l’azote) et ont donc un point d’ébullition plus faible que ces dernières. Les
amines tertiaires ne peuvent faire de ponts hydrogène à cause de l’absence d’atome
d’hydrogène sur l’azote et, pour cette raison, leur point d’ébullition se rapproche
davantage de l’alcane correspondant (voir le tableau 5.1).
Tableau 5.1
Points d’ébullition d’amines, d’un alcool et d’un alcane
de masses molaires comparables
Nom
Formule
Masse molaire
(g/mol)
p. éb.
(°C)
propan-1-ol
CH 3 CH 2 CH 2 OH
60
97
propylamine
CH 3 CH 2 CH 2 NH 2
59
49
éthylméthylamine
CH 3 CH 2 NHCH 3
59
33
triméthylamine
(CH 3 ) 3 N
59
3
butane
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3
58
−1
Figure 5.10
Carte de potentiel électrostatique
de la triméthylamine
218 Chapitre 5 Amines