Amine oxyde - Définition

Introduction

Structure générale d'une amine oxyde

Un amine oxyde ou amine-oxyde, aussi appelé amine-N-oxyde ou simplement N-oxyde et en fait en français "non-chimique", oxyde d'amine ou N-oxyde d'amine, est un composé organique qui contient le groupe fonctionnel R₃N⁺-O^–, c'est à dire une liaison azote–oxygène avec trois atomes d'hydrogène additionnels ou chaînes carbonées latérales attaché à l'azote. Quelques fois, cette liaison est notée R₃N→O ou, de manière erronée, R₃N=O.

Dans un sens strict, le terme "amine oxyde" ne s'applique qu'aux oxydes d'amines tertiaires. Cependant, il est parfois aussi utilisé pour les dérivés analogues d'amines primaires et secondaires.

Des exemples d'amine oxyde sont le pyridine-N-oxyde, un solide cristallin, soluble dans l'eau avec un point de fusion de 62-67 °C et le N-méthylmorpholine-N-oxyde (en) qui est un oxydant

Propriétés

Les animes-oxydes sont utilisés comme groupe protecteur d'amines et comme intermédiaires de synthèse. Les amines-oxydes avec de longues chaînes alkyle sont utilisés comme surfactants non ioniques et stabilisateurs de mousse.

Les amines oxydes sont des molécules hautement polaires. Les petits amines-oxydes sont très hydrophiles et ont une excellente solubilité dans l'eau mais au contraire très faible dans la plupart des solvants organiques

Les amines oxydes sont des bases faibles avec un pK_a autour de 4,5 et qui forment R₃N⁺-OH, une hydroxylamine cationique, par protonation à un pH plus bas que leur pK_a.

Réactions

Élimination pyrolytique 

Quand ils sont chauffés vers 150-200 °C, les amines-oxydes éliminent une hydroxylamine ce qui forme un alcène. Cette syn-réaction d'élimination pyrolytique est connue sous le nom de réaction de Cope (en). Son mécanisme est similaire à celui de l'élimination d'Hofman (en)

Réduction en amine 

Les amines oxydes sont facilement convertis en leur amine parent par les réactifs de réduction courants comme l'hydrure d’aluminium et de lithium (LiAlH₄), le borohydrure de sodium (NaBH₄), les réductions catalytiques ou les paires zinc/acide acétique et fer/acide acétique. Les pyridine-N-oxydes peuvent être désoxygénés par réaction avec du trichlorure de phosphoryle (POCl₃).

O-alkylation 

Les pyridine-N-oxydes peuvent réagir avec des halogénures d'alkyle pour former des produits O-alkylés.

Réarrangement de Meisenheimer 

(d'après Jakob Meisenheimer (en)) certains N-oxydes, R₁R₂R₃N⁺O^- se réarrangent (en) en hydroxylamines R₂R₃N-O-R₁ :

Dans un réarrangement 1,2:

ou un réarrangment 2,3:

Réaction de Polonovski 

Un N-oxyde tertiaire est clivé par l'anhydride acétique en l'acétamide correspondant et du formaldéhyde:

Synthèse

Les amines-oxydes sont préparés par réaction des amines tertiaires ou des pyridines analogues avec du peroxyde d'hydrogène (H₂O₂) ou de l'acide de Caro ou des peracides comme l'acide méta-chloroperbenzoïque dans une réaction appelée N-oxydation.

Métabolites

Les amines osydes sont des métabolites courants des médicaments et drogues psychoactifs, par exemple, de la nicotine, du zolmitriptan ou de la morphine.

Ses amines oxydes de produits anti-cancéreux ont été développés comme prodrogues qui sont métabolisés dans les tissus cancereux déficients en oxygène en la molécule active.