Amides

La structure et la classification des amides

Les amides sont des dérivés d’ acides carboxyliques . Dans la molécule acide d’origine, le groupe hydroxyle est remplacé par un groupe amine. En fonction du degré de substitution d’un amide spécifique, des atomes d’hydrogène, un radical acide ou tout groupe organique se fixent à l’atome d’azote. Par conséquent, les amides se caractérisent par la présence d’au moins deux groupes fonctionnels dans leurs molécules : un groupe carbonyle et un groupe amino. La structure chimique des amides est la plus diversifiée parmi tous les dérivés d’acide carboxylique, car les amides comprennent des composés aussi simples que l’urée et aussi complexes que les protéines . La liaison amide est donc l’une des liaisons les plus cruciales pour tous les organismes vivants, car on la trouve dans les chaînes polypeptidiques. Sur la base de la structure de leurs molécules, les amides sont divisés en :

• Amides primaires – ils sont caractérisés par un atome d’hydrogène de la molécule NH ₃ remplacé par un groupe acyle. Un exemple d’un tel amide est l’acétamide (éthanamide).
• Amides secondaires – avec deux groupes acyle dans leurs molécules. Les amides secondaires sont communément appelés imides. Un exemple d’amide secondaire est le N-méthylacétamide.
• Amides tertiaires – ils ont trois groupes acyle attachés à un atome d’azote. On les appelle triacylimines. Un exemple de ce groupe d’amides est le N,N-diméthylacétamide.

Les imides sont un groupe d’amides qui méritent une attention particulière. Ce sont des dérivés d’anhydrides d’acides dicarboxyliques, dans lesquels l’atome d’oxygène a été remplacé par un groupe imide divalent =NH. Des exemples de tels composés sont l’imide d’acide succinique et l’imide d’acide phtalique. Les imides d’acides dicarboxyliques sont généralement obtenus en faisant réagir des anhydrides d’acides dicarboxyliques avec de l’ammoniac . Un exemple intéressant d’imide est le diimide d’acide carbonique , communément appelé urée. De nos jours, c’est une matière première importante dans la transformation chimique. Sa production à grande échelle est principalement due à son utilisation dans l’industrie des engrais. De plus, l’urée est le premier composé organique obtenu par synthèse chimique (en dehors du corps humain). Cela a été réalisé par Friedrich Wohler en 1828.

Préparation

Il existe plusieurs méthodes de base pour obtenir des amides d’acide carboxylique. L’une des réactions basiques pour obtenir des amides consiste à chauffer certains acides carboxyliques avec une solution aqueuse d’ ammoniaque . Ceci conduit à l’obtention d’amides primaires. Un produit intermédiaire d’une telle réaction est le sel d’ammonium d’un acide carboxylique qui produit un amide et une molécule d’eau à la suite de la pyrolyse. Vous pouvez également utiliser la réaction qui se produit entre les anhydrides d’acide et l’ammoniac. Un amide primaire et un sel d’ammonium de l’acide correspondant peuvent également être utilisés. Les amides primaires peuvent également être obtenus à l’aide d’esters et de nitriles. Les amides secondaires sont obtenus en faisant réagir certains acides carboxyliques avec les amides primaires correspondants. Une telle réaction aboutit à un amide secondaire et une molécule d’eau. Par ailleurs, des amides secondaires peuvent être obtenus en utilisant des esters particuliers. Les amides tertiaires sont obtenus de la même manière que les amides secondaires. Dans ce cas, cependant, l’acide carboxylique réagit avec un amide secondaire. De la même manière que dans les cas décrits ci-dessus, les produits de la transformation sont un amide tertiaire et une molécule d’eau. Mais ce n’est pas tout : les amides tertiaires peuvent être obtenus en faisant réagir un ester avec une solution aqueuse d’ammoniaque. Parmi les amides d’acide carboxylique, l’amide d’acide acétique mérite une attention particulière. Il est communément appelé acétamide. Il est obtenu, entre autres, par déshydratation de l’acétate d’ammonium lorsque ce dernier est chauffé à la température de décomposition. Dans le même temps, la structure la plus simple d’un amide se trouve dans l’amide de l’acide benzoïque (benzamide). Cette substance est obtenue en faisant réagir de l’ammoniac avec du chlorure de benzoyle (chlorure d’acide benzoïque). La réaction implique une substitution par un groupe fonctionnel de l’ion chlorure.

Propriétés

La structure des molécules d’amide détermine directement leurs propriétés. La liaison amide trouvée dans la molécule est plane (plate). Les amides sont généralement de nature neutre (mais peuvent être légèrement acides dans certains cas). Les amides simples sont bien solubles dans l’eau . Ceci est lié à la structure des molécules d’amide, et notamment à l’absence d’une longue chaîne hydrocarbonée et à la présence d’un atome d’azote hautement électronégatif, ainsi que d’atomes de carbone pouvant former des liaisons hydrogène. Lorsqu’une solution aqueuse d’amides simples est chauffée pendant une période prolongée, ils se transforment en sels d’ammonium. L’amide le plus simple, à savoir le méthanoamide (formamide), se présente sous forme liquide à température ambiante. Les autres composés de ce groupe sont solides. Ils se caractérisent également par des points de fusion et d’ébullition relativement élevés . Leurs valeurs dépassent largement celles spécifiques à leurs acides carboxyliques correspondants. De plus, grâce à leur structure moléculaire, les amides présentent une polarité importante et une tendance à l’association, c’est-à-dire à former des amas plus grands à partir de molécules individuelles (formation de liaisons hydrogène). Compte tenu de la faible réactivité des amides, les conditions de leurs réactions chimiques doivent être beaucoup plus extrêmes. Les amides subissent principalement des réactions d’hydrolyse. Celles-ci se déroulent dans des conditions acides ou alcalines. Selon la réaction, les amides individuels sont réduits en amines primaires, secondaires ou tertiaires. Lors de réactions avec le chlorure de thionyle, les amides primaires se transforment en nitriles. Ce qui est encore plus important, c’est que les amides peuvent former des polymères, appelés polyamides. Parmi tous les polyamides connus, le nylon est le plus important. Les amides réagissent également avec des acides forts pour produire les sels correspondants. Les amides sont également connus pour réagir avec l’hydrogène. En conséquence, ils forment des amines.

Nylon

L’amide qui s’est avéré le plus important pour le développement industriel, y compris le traitement chimique, est le nylon, obtenu pour la première fois en 1935. Il s’agit d’un exemple de polyamide, un polymère synthétique à grosses molécules dont la structure comprend un groupe amide. Pour obtenir du nylon, vous devez commencer par ce qu’on appelle le réarrangement de Beckmann. La première étape de cette réaction est une synthèse d’amide impliquant le réarrangement des oximes. Une façon d’effectuer ce processus consiste à chauffer l’oxime avec un acide doté de fortes propriétés protonantes. L’acide sulfurique (VI) est un exemple d’un tel acide protonant. Le réarrangement de Beckmann est utilisé à l’échelle industrielle pour produire du caprolactame, matière première de base dans la production de nylon (procédé de polymérisation du lactame). Le nylon obtenu se caractérise par un certain nombre de propriétés qui le distinguent des autres matériaux. Il est principalement connu pour sa grande résistance et sa facilité de travail en même temps. Il résiste également aux produits chimiques. Ses avantages incluent un faible poids, des propriétés isolantes et diélectriques, de faibles caractéristiques d’abrasion et d’atténuation. Le nylon est actuellement l’un des plastiques les plus populaires. Il est considéré comme l’un des plastiques les plus polyvalents au monde. Il est utilisé dans pratiquement tous les secteurs industriels, du textile à l’aviation. Il est produit principalement sous forme de fibres très résistantes par rapport à d’autres matériaux. Sous cette forme, il est destiné à la production de fils, de tissus et de tricots. Les fibres de nylon peuvent également être trouvées dans les tapis, les chaussures, les vêtements de protection, les ballons de basket, les parachutes, les cordes de guitare, les fils chirurgicaux, les maillots de bain, les boîtes de prises électriques ou les composants de carrosserie automobile.