Amide en milieu aqueux

[Mikizo]

Bonjour à tous!

Voilà j'ai une petite question à vous poser, je sais que les amides sont des composés hydrolysables et que lors de leur formation, un équilibre s'établit avec l'eau.

J'aimerai réaliser la synthèse des amides en milieu aqueux mais je ne pense que ce soit possible, car dans ce cas, la réaction de synthèse sera bloqué vers la gauche du fait de la présence trop importante d'eau dans le milieu.
Corrigez moi si je me trompe svp.

C'est pourquoi mon chef m'a dit de réaliser la synthèse en milieu mixte eau/éthanol..mais je ne pense pas que ca marchera car l'eau sera quand meme présente en grand excès par rapport aux réactifs, ce qui bloquera la réaction, non?


Merci beaucouppppppp!!
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[Le chimiste fou]

Tu peux tenter un couplage à l'aide de DCC. Tu pourra faire ça dans un milieu non aqueux si ça te gène tant.

[Mikizo]

L'avantage du milieu aqueux est pour la tox...
Et puis un des réactifs est seulement soluble dans l'eau...

[HarleyApril]

Bonjour
Il est parfaitement possible de préparer des amides dans l'eau.
Par exemple, on peut dissoudre de la glycine dans de l'eau basique (bicarbonate par exemple) puis ajouter un chlorure d'acide à 0°C (éventuellement dilué dans du dioxane).
La cinétique va nous aider. L'amine réagit plus vite que les hydroxydes n'hydrolysent le chlorure d'acide. Quant à l'hydrolyse de l'amide en milieu basique, ça requiert des conditions plus drastiques.
Cordialement
HarleyApril

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mikizo]

Merci HarleyApril mais je ne comprends pas tout à fait ce que tu as écrit..

La glycine réagit sur elle meme pour former une amide ou réagit-elle avec le chlorure d'acide?

Dans le premier cas je ne vois pas à quoi sert d'ajouter le chlorure d'acide et dans le deuxième cas je pense le chlorure d'acide doit etre hydrolysé pour pouvoir réagir avec l'amine donc je ne comprend pas le:
" L'amine réagit plus vite que les hydroxydes n'hydrolysent le chlorure d'acide"

Merci

[benji17]

Salut,

Sans vouloir répondre pour Harley, je comprends que c'est le 2eme cas, tu fais l'amide en ajoutant le chlorure d'acide sur l'amine.

je pense le chlorure d'acide doit etre hydrolysé pour pouvoir réagir avec l'amine

Es-tu sûr? J'aurais personellement l'impression qu'il est réactif sous sa forme initiale pour ma part...

L'amine réagit plus vite que les hydroxydes n'hydrolysent le chlorure d'acide"

La réaction de couplage est plus rapide que celle de l'hydrolyse de l'amide.

Tout ça reste à confirmer...

Cdlt,

[Fajan]

Cela s'appel les conditions de Shotten Baumann

[vpharmaco]

Bonjour,

je sais que les amides sont des composés hydrolysables et que lors de leur formation, un équilibre s'établit avec l'eau.

Les amides sont hydrolisables en milieu aqueux mais il faut en general des conditions sacrement rigoureuses. Pour hydroliser un peptide, on utilise typiquement HCl 6N a reflux pendant quelques heures...
Le soucis pour former un amide a partir d'un acide carboxylique et d'une amine c'est que le barriere d'activation est tres elevee (que l'on soit en milieu aqueux ou non), c'est pour ca qu'en general, on active l'acide carboxylique (ex: DCC) ou qu'on utilise une forme activee d'acide carboxylique (ex: chlorure d'acyle...)

[Mikizo]

Ok merci, je comprend un peu mieux maintenant, dans mon cas je souhaite faire réagir un groupe carboxylique sur le groupe NH2 de l'APTS (organosilane), le truc c'est que le composé possédant le groupe carboxylique n'est que soluble dans l'eau. Concernant l'APTS je sais qu'il n'est pas soluble pas dans l'eau mais il est deja greffe sur de la silice donc ca ne devrait pas trop me poser de probleme......

Pensez vous qu'il faille d'abord que j'active le groupe carboxylique de mon composé ?

Pour ma part c'est surtout l'quilibre de la réaction qui me fait peur, dans le sens ou on a:

R-COOH + R'-NH2 -><- RCONR' + H2O

Du coup si l'eau est présente en excès existe il une chance que la réaction avance de gauche à droite??

Merci encore de vos réponses qui me font bien avancer

[benji17]

Pensez vous qu'il faille d'abord que j'active le groupe carboxylique de mon composé ?

Oui, c'est ce que ce le chimiste fou et vpharmaco t'ont indiqué. Il faut activer l'acide avec le DCC (ou alors prendre le chlorure d'acyle correspondant) sans quoi la réaction ne se fera quasiment pas.

Pour ma part c'est surtout l'quilibre de la réaction qui me fait peur, dans le sens ou on a:

R-COOH + R'-NH2 -><- RCONR' + H2O

Du coup si l'eau est présente en excès existe il une chance que la réaction avance de gauche à droite??

Les amides sont hydrolisables en milieu aqueux mais il faut en general des conditions sacrement rigoureuses. Pour hydroliser un peptide, on utilise typiquement HCl 6N a reflux pendant quelques heures...

A priori ça ne se fera pas si facilement donc

[Tiluc40]

Bonjour,

Oui, c'est ce que ce le chimiste fou et vpharmaco t'ont indiqué. Il faut activer l'acide avec le DCC (ou alors prendre le chlorure d'acyle correspondant) sans quoi la réaction ne se fera quasiment pas.

Quel est l'ordre de grandeur de la barrière énergétique? Est-ce que, pour des produits qui accepteraient d'être chauffés entre 120°C-170°C, cette réaction d'amidation à partir de l'acide carboxylique et de l'amine pourrait se faire dans un temps raisonnable (2-3h) sans catalyse. A ces températures, l'eau sera éliminée par évaporation.
Je pense à un mélange de 2 polymères sans solvant pour attacher les macromolécules entre elles. J'imagine par contre que la viscosité du mélange ne doit pas favoriser la vitesse de réaction.

[vpharmaco]

Tu peux regarder cette publi : L. J. Gooßen, D. M. Ohlmann, P. P. Lange, Synthesis, 2009, 160-164.
Il font reagir l'acide carboxylique et l'amine a 160 degres, en l'absence de solvant et en presence de tamis moleculaire. La reaction dure 2-24h.

[HarleyApril]

Pour ma part c'est surtout l'quilibre de la réaction qui me fait peur, dans le sens ou on a:

R-COOH + R'-NH2 -><- RCONR' + H2O

dans le cas des alcools, on a bien un équilibre avec les esters
dans le cas des amines, il ne s'agit pas d'un équilibre !

cordialement

[Tiluc40]

Tu peux regarder cette publi : L. J. Gooßen, D. M. Ohlmann, P. P. Lange, Synthesis, 2009, 160-164.
Il font reagir l'acide carboxylique et l'amine a 160 degres, en l'absence de solvant et en presence de tamis moleculaire. La reaction dure 2-24h.

Merci pour la référence, je vais regarder ça.

[Mikizo]

Merci pour vos réponses mais je ne suis pas d'accord sur le point :

dans le cas des alcools, on a bien un équilibre avec les esters
dans le cas des amines, il ne s'agit pas d'un équilibre !

car ds le cas de la foramtion du polyamide 66, un équilibre s'établit bien entre l'acide adipique et l'hexaméthylène......du coup je pense qu'il y a bien un équilibre ! d'autres avis sur le sujet?

sinon merci pr la publi, interessant

[HarleyApril]

si tu as une référence pour l'équilibre général :
amide + eau = acide + amine
ça m'intéresse
il peut y avoir des cas particuliers où les amides s'hydrolysent facilement grâce, par exemple, à une assistance anchimérique
si c'était le cas général, les protéines ne seraient pas stables et on s'auto dissolverait

on peut préparer des amides par condensation d'acide sur des amines sans activation autre que thermique (attention, on écrit usuellement que acide plus amine donne sel et que ça s'arrête là, donc à ne pas mettre dans n'importe quelle copie !)
on peut utiliser un catalyseur tel qu'un acide boronique
mais ce n'est pas obligatoire
je connais un procédé industriel qui fonctionne comme ça, acide plus amine au reflux d'un solvant aromatique (donc c'est chaud)

cordialement

[Mikizo]

Disons que je n'ai pas de référence à proprement parlé mais j'ai travaillé pour Rhodia sur la synthèse du PA66 et en effet, la réaciton etait bien équilibré....

Donc en fait mon problème n'est pas vraiment l'hydrolyse de l'amine mais plutot la probabilité de formation de l'amide sachant que:

R-COOH + R'-NH2 -><- RCONR' + H2O

Du coup si l'eau est deja en excès la réaction ne se produira pas...enfin je pense mais je suis pas sur???
Prenons l'exemple de réaction équilibré, si l'un des produit est deja en excès dans le milieu,la réaction n'évolue pas vers le droite non??

Merci encore pour vos réponses

[Tiluc40]

si tu as une référence pour l'équilibre général :
amide + eau = acide + amine
ça m'intéresse
il peut y avoir des cas particuliers où les amides s'hydrolysent facilement grâce, par exemple, à une assistance anchimérique
si c'était le cas général, les protéines ne seraient pas stables et on s'auto dissolverait

J'ai appris un joli mot aujourd'hui
Dans mon système, l'acide en question est semblable à l'acide malonique (en fait, il s'agit de cette fonction au sein d'un polymère PolyVinylChloride-Polyvinylacetate, donc on peut imaginer beaucoup de configurations comme environnement). Je pourrais m'attendre à modifier l'équilibre réactionnel lors d'une simple activation thermique?

on peut préparer des amides par condensation d'acide sur des amines sans activation autre que thermique (attention, on écrit usuellement que acide plus amine donne sel et que ça s'arrête là, donc à ne pas mettre dans n'importe quelle copie !)
on peut utiliser un catalyseur tel qu'un acide boronique
mais ce n'est pas obligatoire
je connais un procédé industriel qui fonctionne comme ça, acide plus amine au reflux d'un solvant aromatique (donc c'est chaud)

Si je résume ce que j'ai cru comprendre :
La réaction c'est bien Acide + amine --> carboxylate d'ammonium (reaction 1), et c'est en enlevant l'eau qu'on forme l'amide (reaction 2)? Est-ce que la reaction 1 est un équilibre?
Par contre amide + eau donne difficilement carboxylate d'ammonium, même en chauffant?

Dans la biblio de la publi conseillée par vpharmaco, ils mentionnent des températures de 180°C à 230°C pour les systèmes particulièrement réactifs (signe qu'il serait assez difficile de deshydrater le carboxylate d'ammonium par simple chauffage). Mais il ont été surpris de leurs bons résultats en trouvant que l'évaporation de l'eau pouvait être aussi efficace que l'utilisation d'agent deshydratant. C'est même plutôt efficace avec un rendement de conversion de 95% en chauffant à 160°C 2h pour la condensation de l'acide 10-undecanoique avec la benzylamine.

L'utilisation d'agent dessicant reste utile si on souhaite opérer en réacteur fermé (puisque plus d'évaporation d'eau possible).

Alors évidemment, il faut pouvoir chauffer autant. Il y a un point qui reste pas trés clair pour moi. Le chauffage, c'est nécessaire pour éliminer l'eau, mais est-ce que c'est nécessaire aussi pour créer le carboxylate d'ammonium sans catalyse?

Par ailleurs vu les temps de réactions (2h-24h) pour de si petites (et si mobiles) molécules, je m'inquiète pour mes temps de réactions entre macromolécules en l'absence de solvant...
Cordialement,

[vpharmaco]

Est-ce que la reaction 1 est un équilibre?

C'est un equilibre acido-basique tout ce qu'il y a plus d'usuel. Compte tenu de la difference de pka, la reaction est tres tres fortement deplacee vers la formation du sel d'ammonium. Tu peux la considerer a la rigueur comme quasi totale.

Par contre amide + eau donne difficilement carboxylate d'ammonium, même en chauffant?

Oui (deja que c'est parfois galere d'hydrolyser un ester...) Une liaison amide, sauf cas particulier, c'est tres costaud vis a vis de l'hydrolyse.

le chauffage, c'est nécessaire pour éliminer l'eau, mais est-ce que c'est nécessaire aussi pour créer le carboxylate d'ammonium sans catalyse?

La formation d'un sel, cela se fait tres bien a temperature ambiante.

Par ailleurs vu les temps de réactions (2h-24h) pour de si petites (et si mobiles) molécules, je m'inquiète pour mes temps de réactions entre macromolécules en l'absence de solvant...

Pourquoi ne veux tu pas utiliser un agent de couplage ou activer ton ester? Tu fais touiller ton acide dans SOCl2 au reflux, t'evapore l'exces de SOCl2 au rotavap (attention aux vapeurs de HCl) puis tu rajoutes ton amine. Habituellement, ca marche assez bien.

[Mikizo]

Vpharmaco, tu dis que la reaciton 1 est un équilibre (qui peut etre considéré comme quasi totale) mais si l'un des produits de la réaction est deja en excès dans le milieu, la réaction peut elle quand meme avoir lieu??

Pour prendre un autre exemple mieux connu peut ont former un ester en milieu aqueux?

[Tiluc40]

Merci beaucoup pour tes réponses, Vpharmaco. Ca m'ôte un paquet de doutes.

Pourquoi ne veux tu pas utiliser un agent de couplage ou activer ton ester? Tu fais touiller ton acide dans SOCl2 au reflux, t'evapore l'exces de SOCl2 au rotavap (attention aux vapeurs de HCl) puis tu rajoutes ton amine. Habituellement, ca marche assez bien.

En fait, c'est un peu plus compliqué. J'ai quelques contraintes. Je mélange mes 2 polymères en solution, puis je dépose le mélange sur un substrat. Là je chauffe pour évaporer le solvant, et vu que le film est assez mince, l'évaporation d'eau ne doit pas trop poser problème. Mon milieu est par contre assez confiné et la mobilité des macromolécules plutôt réduite. Néanmoins, au niveau des propriétés physiques, je constate un effet par rapport au film sans adjuvant. Peut-être bien une preuve indirecte de réaction.

Niveau formation du carboxylate d'ammonium à température ambiante dans la solution de dépôt, je n'ai pas trop de moyens à disposition pour vérifier si la réaction se fait bien dès que je mélange, si ce n'est un viscosimètre. Et je constate une augmentation assez lente de la viscosité en fonction du temps (plus rapide dans les premières heures, et ~40% sur quelques jours). Il faut dire aussi que je travaille à concentration assez faible (moins de 1% de polymères).

[Tiluc40]

Bonjour,
Pour compléter ma réponse d'hier soir, il faut que j'évite de précipiter mes macromolécules tant qu'elles sont encore dans la solution de dépôt. De plus, si les propriétés physiques de la solution de dépôt (telles que la viscosité) ne varient pas à l'échelle de plusieurs mois, ça serait parfait. Idéalement, je souhaiterais donc que la réaction ne démarre qu'une fois le film déposé sur le substrat.
En pratique, je prendrais ce qui marche