Dégradation d'Hofmann des amides : mécanisme, étape de l'isocyanate et questions JEE/NEET
Réponse courte : un amide primaire R–CONH2 traité par Br2 et NaOH donne l'amine primaire R–NH2, avec un carbone de moins. L'amide est N-bromé, l'anion se réarrange en isocyanate (R migre du C vers le N pendant que Br− part), puis l'isocyanate est hydrolysé et perd CO2.
Qu'est-ce que la dégradation d'Hofmann des amides ?
La réaction de Hofmann (dégradation d'Hofmann ou réarrangement de Hofmann) est la méthode classique pour raccourcir une chaîne carbonée d'un carbone tout en formant une amine primaire. Elle est très appréciée au JEE et au NEET, car le produit paraît surprenant tant qu'on ne connaît pas l'étape de l'isocyanate.
Le modèle MolDraw représente les sept étapes de la transformation acétamide → méthylamine. Ouvrez-le et remplacez le méthyle par un phényle pour obtenir benzamide → aniline.
La réaction en un coup d'œil
| Substrat | Amide primaire, R–CONH2 |
|---|---|
| Réactifs | Br2 + 4 NaOH (aqueux), à chaud |
| Intermédiaire clé | Isocyanate, R–N=C=O |
| Produit | R–NH2 (un C de moins) + Na2CO3 |
| Équation | RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O |
Mécanisme étape par étape
- Déprotonation. L'hydroxyde arrache un proton N–H de l'amide.
- N-Bromation. L'anion amidure attaque Br2, ce qui donne le N-bromoamide et un bromure.
- Seconde déprotonation. Le N–H restant est désormais plus acide (Br et C=O attirent la densité électronique) ; l'hydroxyde l'arrache.
- Réarrangement en isocyanate. En une seule étape, le groupe R migre du carbone vers l'azote pendant que le bromure part et que le doublet de N forme la liaison C=N : R–N=C=O. Le groupe qui migre conserve sa configuration.
- Addition de l'hydroxyde sur l'isocyanate. L'attaque sur le carbone central donne un anion de type carbamate.
- Transfert de proton. La charge négative passe sur l'oxygène : on obtient un carbamate (sel d'acide carbamique).
- Décarboxylation. CO2 est perdu (sous forme de carbonate en milieu basique) et l'eau protone l'azote pour donner l'amine.
Chaque étape du modèle est vérifiée électron par électron : les flèches courbes donnent exactement les structures dessinées. Ouvrez-le dans MolDraw pour suivre les flèches étape par étape.
Exemples résolus
- Acétamide → méthylamine. CH3CONH2 → CH3NH2.
- Benzamide → aniline. C6H5CONH2 → C6H5NH2 — une voie courante vers les amines aromatiques.
- Propanamide → éthylamine. CH3CH2CONH2 → CH3CH2NH2.
- Stéréochimie conservée. Le (S)-2-méthylbutanamide donne la (S)-butan-2-amine : le carbone qui migre conserve sa configuration (et ici son descripteur CIP).
Questions d'entraînement JEE et NEET
Q1. Le propanamide traité par Br2/NaOH donne :
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Éthylamine — Un carbone de moins : le carbone du carbonyle est perdu sous forme de CO2.
Q2. Combien de moles de NaOH sont consommées par mole d'amide ?
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4 — RCONH2 + Br2 + 4NaOH → RNH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O.
Q3. Quel intermédiaire se forme dans la dégradation d'Hofmann des amides ?
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Isocyanate — R–N=C=O, formé lors de l'étape de réarrangement.
Q4. Quel amide donne l'aniline ?
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Le benzamide, C6H5CONH2 — Le groupe phényle migre vers l'azote.
Erreurs courantes
- Garder le carbone du carbonyle dans le produit — l'amine a un carbone de moins.
- Utiliser un amide secondaire (R–CONHR′) : il n'a pas de second N–H et ne réagit pas.
- Dessiner un carbocation pour la migration — le déplacement est concerté avec le départ de Br−.
- Oublier que le groupe qui migre conserve sa stéréochimie.
Modifier ce mécanisme dans MolDraw
- Cliquez sur Ouvrir dans MolDraw. L'éditeur s'ouvre avec toute la figure sur le canevas : le bilan de la réaction, chaque étape numérotée et les points clés.
- Tout est constitué de structures ordinaires. Changez un substituant, recolorez des atomes ou déplacez une flèche : les flèches restent attachées à leurs atomes.
- Téléchargez-la en PNG, SVG ou PDF, ou copiez-la dans vos notes ou vos diapositives.
- La même figure se trouve dans l'éditeur sous Templates → Schemes → Name reactions.
Questions et réponses
Pourquoi parle-t-on de dégradation ?
La chaîne carbonée perd un carbone : le carbone du carbonyle part sous forme de CO₂.
Quelle différence entre la dégradation d'Hofmann des amides et l'élimination d'Hofmann ?
La dégradation transforme les amides en amines. L'élimination d'Hofmann transforme les hydroxydes d'ammonium quaternaire en alcène le moins substitué.
Quelles réactions apparentées passent par le même isocyanate ?
Les réarrangements de Curtius (azotures d'acyle) et de Lossen (acides hydroxamiques).