Le groupe amino est celui qui est présent dans divers composés organiques azotés, par exemple les amines, et est représenté par la formule -NH 2. Les amines sont les composés les plus représentatifs où l'on retrouve ce groupe, car lorsqu'elles sont aliphatiques, elles ont la formule RNH 2; tandis que lorsqu'ils sont aromatiques, ils ont la formule ArNH 2.
Les amides, RC (O) NH 2, avec le groupe carbonyle C = O, sont également un autre exemple de composés contenant le groupe amino. Dans de nombreux autres composés, les groupes amino se trouvent comme de simples substituants, car dans le reste de la structure, il peut y avoir des groupes oxygénés avec une plus grande pertinence chimique.
Groupe Amino souligné de couleur bleue. Source: MaChe / Domaine public
Le groupe amino est considéré comme un sous-produit de l'ammoniac, NH 3. Lorsque ses trois liaisons NH sont remplacées par des liaisons NC, des amines primaires, secondaires et tertiaires émergent, respectivement. Le même raisonnement s'applique aux amides.
Les composés avec des groupes amino sont caractérisés en ce qu'ils sont des substances basiques ou alcalines. Ils font également partie d'une myriade de biomolécules, telles que les protéines et les enzymes, et les produits pharmaceutiques. De tous les groupes fonctionnels, c'est probablement le plus diversifié en raison des substitutions ou des transformations qu'il est capable de subir.
Structure
Formule développée du groupe amino. Source: Kes47 via Wikipedia.
Dans l'image supérieure, nous avons la formule structurelle du groupe amino. On y découvre sa géométrie moléculaire, qui est tétraédrique. La chaîne latérale aliphatique R 1, et les deux atomes d'hydrogène H, sont positionnés aux extrémités d'un tétraèdre, tandis que la seule paire d'électrons est au sommet. Par conséquent, les coins s'éloignent ou sortent du plan de l'observateur.
D'un point de vue stéréochimique, le groupe NH 2 est très mobile; il est dynamique, sa liaison R 1 -N peut tourner ou vibrer, et il en va de même avec ses liaisons NH. La géométrie de ce groupe n'est pas affectée par l'incorporation d'autres chaînes latérales R 2 ou R 3.
Cela signifie que la géométrie tétraédrique observée pour cette amine primaire reste la même que pour les amines secondaires (R 2 NH) ou tertiaires (R 3 N). Cependant, il est normal de s'attendre à ce que les angles du tétraèdre soient déformés, car il y aura une plus grande répulsion électronique autour de l'atome d'azote; c'est-à-dire que R 1, R 2 et R 3 se repousseront.
Et sans parler de l'espace occupé par la seule paire d'électrons sur l'azote, qui peut former des liaisons avec les protons du milieu. D'où la basicité du groupe amino.
Propriétés
Basicité
Le groupe amino est caractérisé en ce qu'il est basique. Par conséquent, ses solutions aqueuses doivent avoir des valeurs de pH supérieures à 7, avec la présence d'anions OH - prédominante. Ceci s'explique par son équilibre d'hydrolyse:
RNH 2 + H 2 O ⇌ RNH 3 + + OH -
Étant RNH 3 + l'acide conjugué résultant. La chaîne latérale R aide à diminuer la densité de la charge positive qui apparaît maintenant sur l'atome d'azote. Ainsi, plus il y a de groupes R, moins cette charge positive "se sentira", donc la stabilité de l'acide conjugué augmentera; ce qui à son tour implique que l'amine est plus basique.
Un raisonnement similaire peut être appliqué en considérant que les chaînes R contribuent à la densité électronique de l'atome d'azote, "renforçant" la densité négative de la seule paire d'électrons, augmentant ainsi le caractère de base de l'amine.
On dit alors que la basicité du groupe amino augmente à mesure qu'il est plus substitué. De toutes les amines, les tertiaires sont les plus basiques. La même chose se produit avec les amides et autres composés.
Polarité et interactions intermoléculaires
Les groupes aminés confèrent la polarité à la molécule à laquelle ils sont attachés en raison de leur atome d'azote électronégatif.
Par conséquent, les composés contenant du NH 2 ne sont pas seulement basiques, ils sont également polaires. Cela signifie qu'ils ont tendance à se solubiliser dans des solvants polaires comme l'eau ou les alcools.
Ses points de fusion ou d'ébullition sont également considérablement élevés, un produit des interactions dipôle-dipôle; plus précisément, des ponts hydrogène qui s'établissent entre deux NH 2 de molécules voisines (RH 2 N-HNHR).
On s'attend à ce que plus le groupe amino est substitué, moins il est susceptible de former une liaison hydrogène. Par exemple, les amines tertiaires ne peuvent même pas en établir une car elles sont complètement dépourvues d'hydrogènes (R 3 N: -: NR 3).
Même lorsque le groupe NH 2 contribue à la polarité et aux fortes interactions moléculaires du composé, son effet est moindre comparé, par exemple, à celui des groupes OH ou COOH.
Acidité
Bien que le groupe amino se distingue par sa basicité, il a également un certain caractère acide: il réagira avec des bases fortes ou peut être neutralisé par elles. Considérez la réaction de neutralisation suivante:
RNH 2 + NaOH → RNHNa + H 2 O
Dans celui-ci, l'anion RNH - est formé, qui attire électrostatiquement le cation sodium. L'eau est une base faible par rapport au NaOH ou au KOH, capable de neutraliser NH 2 et de le faire se comporter comme un acide.
Exemples
Quelques exemples de composés contenant le groupe NH 2, sans substitutions, seront énumérés ci-dessous; autrement dit, les amines secondaires ou tertiaires ne seront pas prises en compte. On a alors:
-Méthylamine, CH 3 NH 2
-Éthylamine, CH 3 CH 2 NH 2
-Butanamine, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2
-Isobutylamine, (CH 3) 2 CHNH 2
-Formamide, HCONH 2
-Hydroxylamine, NH 2 OH
-Benzylamine, C 6 H 5 CH 2 NH 2
-Acrylamide, CH 2 = CHCONH 2
-Phénylamine, C 6 H 5 NH 2
-Arginine, avec R = - (CH 2) 3 NH-C (NH) NH 2
-Asparagine, avec R = -CH 2 CONH 2
-Glutamine, avec R = -CH 2 CH 2 CONH 2
-Lysine, avec R = - (CH 2) 4 NH 2
Les quatre derniers exemples correspondent aux acides aminés, pièces fondamentales avec lesquelles les protéines sont construites et dont les structures moléculaires ont à la fois le groupe NH 2 et le groupe COOH.
Ces quatre acides aminés contiennent dans leurs chaînes latérales R a NH 2 plus loin, de sorte que la formation de la liaison peptidique (union de deux acides aminés par leurs extrémités NH 2 et COOH) ne disparaît pas NH 2 dans les protéines résultantes.
L'histamine, un autre exemple de composés avec le groupe NH2. Source: Vaccinationiste / Domaine public
En plus des acides aminés, nous avons dans le corps humain d'autres composés qui portent le groupe NH 2: c'est le cas de l'histamine (ci-dessus), l'un des nombreux neurotransmetteurs. Notez à quel point sa structure moléculaire est hautement azotée.
Formule développée de l'amphétamine. Source: Boghog / Domaine public
Formule développée de la sérotonine. Source: CYL / domaine public
Et enfin, nous avons d'autres exemples de substances qui jouent un rôle dans le système nerveux central: l'amphétamine et la sérotonine. Le premier est un stimulant utilisé pour traiter certains troubles mentaux, et le second est un neurotransmetteur populairement associé au bonheur.
Références
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- Peter AS Smith et Eric Block. (2020). Amine. Encyclopædia Britannica. Récupéré de: britannica.com
- Brian C. Smith. (1er mars 2019). Composés azotés organiques II: Amines primaires. Récupéré de: spectroscopyonline.com
- William Reusch. (5 mai 2013). Chimie des amines. Récupéré de: 2.chemistry.msu.edu