Amide

Structure générale des amides

Un amide est un composé organique dérivé d'un acide carboxylique. Un amide possède un atome d'azote lié à son groupe carbonyle. Les amides sont un groupe important en biochimie, parce qu'ils sont responsables de la liaison peptidique entre les différents acides aminés qui forment les protéines.

Classe

Citiolone (en) (CAS 1195-16-0), un amide primaire monosubstitué

Tétraacétyléthylènediamine, un (di)amide secondaire substitué

Comme certaines autres familles de composés organiques (alcools, amines, etc.) les amides peuvent être classés en trois familles — amides primaires, secondaires ou tertiaires — selon le nombre de groupes R-C=O liés à l'atome d'azote^[1] :

les amides primaires, de forme RCONH₂, RCONHR¹ ou RCONR¹R², avec un seul groupe R-C=O lié à l'azote ;
les amides secondaires appelés également imides, de forme (RCO)₂NH ou (RCO)₂NR', avec deux groupes R-C=O liés à l'azote ;
les amides tertiaires, de forme (RCO)₃N, avec trois groupes R-C=O liés à l'azote.

Attention, contrairement à ce qui est parfois rencontré dans la littérature, ce classement tient en compte uniquement le nombre de groupes R-C=O liés à l'atome d'azote, et pas des éventuels groupes alkyle qui pourraient y être liés.

Ainsi, les amides primaires peuvent être :

non substitués à l'azote, et donc de la forme RCONH₂ ;
monosubstitués (amides N-substitués), et donc de la forme RCONHR¹ ;
disubstitués (amides N,N-disubstitués), et donc de la forme RCONR¹R².

Nomenclature

Amides acycliques

Lorsque la fonction amide est prioritaire, le nom des amides primaires non substitués est celui de l'acide carboxylique correspondant en substituant la terminaison oïque par la terminaison amide (et en enlevant le terme acide) :

propanamide :

Les amides primaires substitués sur l'atome d'azote sont nommés en faisant précéder le nom de l'amide de la lettre N suivie du nom du groupe substituant. S'il y en a plusieurs, chacun est précédé de N et ils sont énoncés dans l'ordre alphabétique :

N-méthyléthanamide :
N,N-diméthylméthanamide (ou N,N-diméthylformamide) :
N-éthyl-N-méthylpropanamide :

Lorsque la fonction amide n'est pas prioritaire (par exemple par rapport à une fonction ester), elle est nommée par le préfixe amido :

2-éthanamidopropanoate de méthyle

Lorsque l'amide comporte un groupe phényle lié à l'atome d'azote, on parle alors d'anilide (dérivé acylé de l'aniline).

Acétanilide, un anilide

Lorsque le groupe phényle est lié au carbone du groupe amide, la règle générale s'applique, on a un dérivé de l'acide benzoïque appelé benzamide.

Benzamide

Amides cycliques

Les amides cycliques sont appelées lactames. Leur nom est celui de l'alcane cyclique correspondant, précédé du préfixe aza et terminé par le suffixe one. Elles sont cependant souvent nommées par une autre nomenclature, qui consiste à utiliser le nom de l'amide non cyclique correspondant, dans lequel le suffixe amide est remplacé par lactame. Comme leurs équivalents oxygénés, les lactones, elles sont précédées d'une lettre de l'alphabet grec indiquant le nombre d'atomes composant le cycle :

β-lactame (cycle à 4), γ-lactame (cycle à 5) et δ-lactame (cycle à 6)

Azacyclohepta-2-one ou ε-caprolactame

Occurrence naturelle

Peptides, protéines

Les peptides et les protéines sont des chaines constituées de plusieurs acides aminés (au moins 100 pour les protéines) liés entre eux par des fonctions amides, liaisons appelées peptidiques (ou pseudo-peptidique dans le cas du glutathion par exemple, où la liaison se fait entre l'azote α et le carbone secondaire appartenant à un acide aminé acide).

Autres

Certains antibiotiques possèdent un cycle de bêta-lactame. On les appelle les bêta-lactamines, parmi lesquels on trouve notamment la pénicilline et ses dérivés, les céphalosporines, les monobactames ou les carbapénèmes. Dans ces antibiotiques, ce sont justement les cycles de beta-lactame qui sont actifs, bloquant la synthèse de la paroi des bactéries.

Synthèse

Les amides sont généralement formés à partir d'un acide carboxylique et d'une amine :

RCO₂H + R'R"NH

\overrightarrow{\leftarrow}

RC(O)NR'R" + H₂O.

Cette réaction étant un équilibre défavorable à la formation de l'amide, il existe de nombreuses façon de déplacer cet équilibre vers la droite, la plupart du temps en « activant » l'acide, par exemple en le transformant en chlorure d'acyle (R-CO-Cl) avec libération de chlorure d'hydrogène HCl, piégé par l'amine.

Le chlorure d'hydrogène (HCl) produit peut être neutralisé par l'amine mais également par l'ajout d'un capteur de proton comme la pyridine par exemple. La meilleure méthode connue utilisant cette technique est la réaction de Schotten-Baumann.

Une autre possibilité est de partir d'un anhydride d'acide (R-CO-O-CO-R) avec libération d'acide carboxylique, qui réagit avec un deuxième équivalent de l'amine. L'acide produit n'est pas assez réactif pour former un amide avec l'amine. Il est également possible d'utiliser acide carboxylique activé par un réactif de couplage peptidique, de faire réagir un acide carboxylique et une amine pour former un sel qui peut être converti en amide par déshydratation, ou de partir d'oximes comme dans le réarrangement de Beckmann.

Nom de la réaction	Réactifs	Détails
réarrangement de Beckmann	cétone cyclique	réactifs : hydroxylamine et acide
réaction de Schmidt	cétones, acide azothydrique
hydrolyse de nitrile	nitrile, eau	catalyse acide
réaction de Willgerodt-Kindler	arylalkylcétones, soufre et amine (morpholine)
réaction de Passerini	acide carboxylique, cétone ou aldéhyde
réaction d'Ugi	isocyanure, acide carboxylique, cétone, amine primaire
réaction de Bodroux^[2]^,^[3]	acide carboxylique, organomagnésien avec un dérivé de l'aniline (ArNHR')
réarrangement de Chapman^[4]^,^[5]	imino éther d'aryle	Pour les N,N-diaryl amides. Le mécanisme réactionnel est basé sur une substitution nucléophile aromatique^[6]
synthèse d'amide de Leuckart^[7]	isocyanate	Réaction d'un arène avec l'isocyanate catalysée par le chlorure d'aluminium, avec formation d'un amide aromatique.

Autres méthodes

La réaction simple et directe entre un alcool et une amine n'a jamais été essayée avant 2007, date à laquelle a été rapporté un catalyseur à base de ruthénium capable d'effectuer une « acylation déshydrogénative »^[8] :

La génération de dihydrogène gazeux compense la thermodynamique défavorable. On pense que cette réaction procède par une déshydrogénation de l'alcool en aldéhyde suivie par la formation d'un hémiaminal, et ensuite une seconde déshydrogénation pour former l'amide. L'élimination d'eau de l'hémiaminal pour former une imine n'a pas été observée.

Conversion des amides

Les amides sont des composés peu réactifs. Ils peuvent être hydrolysés par chauffage en milieu acide, pour générer un acide carboxylique et une amine. Il est aussi possible de les réduire à l'aide de tétrahydruroaluminate de lithium LiAlH₄ pour générer une amine substituée.

Polyamides

Les polyamides sont des polymères comportant la fonction amide. Le polyamide 6,6 est un nylon ; le polyamide 11, quant à lui, a pour nom commercial Rilsan. Les chiffres indiqués correspondent aux nombres d'atomes de carbone sur la chaîne polyamide entre deux fonctions amides.

Notes et références

↑ (en) « amides », IUPAC, Compendium of Chemical Terminology (« Gold Book »), 2^e éd. (1997). Version corrigée en ligne: (2006-).
↑ Bodroux F., Bull. Soc. Chim. France, 1905, 33, 831
↑ Bodroux reaction at the Institute of Chemistry, Skopje, Macedonia Link
↑ Schulenberg, J. W.; Archer, S. Org. React. 1965, 14.
↑ A. W. Chapman, CCLXIX. - Imino-aryl ethers. Part III. The molecular rearrangement of N-phenylbenziminophenyl ether, Journal of the Chemical Society, Transactions, 127:1992-1998, 1925. DOI:10.1039/CT9252701992
↑ Jerry March, Advanced organic Chemistry, Reactions, mechanisms and structure, 3^e éd. (ISBN 0-471-85472-7)
↑ R. Leuckart, Ueber einige Reaktionen der aromatischen Cyanate, Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 18, issue 1, p. 873-877 1885 DOI:10.1002/cber.188501801182
↑ Chidambaram Gunanathan, Yehoshoa Ben-David, David Milstein, Direct Synthesis of Amides from Alcohols and Amines with Liberation of H2, Science, 10 août 2007, vol. 317, n^o 5839, p. 790-792 DOI:10.1126/science.1145295

Voir aussi

Liens externes

(en) http://www.organic-chemistry.org
(en) http://www.organicworldwide.net

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