4-Diméthylaminopyridine

La 4-diméthylaminopyridine ou DMAP est un dérivé de la pyridine avec une fonction diméthylamine en position para et de formule (CH3)2NC5H4N. Ce solide incolore est un catalyseur nucléophile utile dans un grand nombre de réactions comme des estérifications avec des anhydrides, la réaction de Baylis-Hillman, des hydrosilylations, des tritylations, l'estérification de Steglich, la synthèse de Staudinger (en) de β-lactames et encore beaucoup d'autres. Des analogues chiraux de la DMAP sont utilisés dans des expériences de résolution cinétique (en), principalement, des alcools secondaires et d'auxiliaires d'Evans de type amide[5],[6],[7].

4-Diméthylaminopyridine
Identification
Nom UICPA N,N-diméthylpyridin-4-amine
Synonymes

DMAP
4-(diméthylamino)pyridine
N,N-diméthyl-4-aminopyridine
No CAS 1122-58-3
No ECHA 100.013.049
No CE 214-353-5
No RTECS US9230000
PubChem 14284
SMILES
InChI
Apparence solide incolore
Propriétés chimiques
Formule C7H10N2  [Isomères]
Masse molaire[1] 122,167 7 ± 0,006 7 g/mol
C 68,82 %, H 8,25 %, N 22,93 %,
pKa 10,14 à 5 °C[2]
Propriétés physiques
T° fusion 112 °C[2]
108 à 110 °C[3]
110 à 113 °C[4]
T° ébullition 162 °C à 50 mmHg[4]
Solubilité 76 g·l-1 (eau)[2]
Point d’éclair 110 °C[3]
Pression de vapeur saturante 1 mmHg à 25 °C[2]
Précautions
SGH
H301, H310, H315, H319, H335, P280, P301+P310+P330, P302+P352+P310, P304+P340+P312, P305+P351+P338 et P337+P313
NFPA 704

 
Directive 67/548/EEC[4],[3]

T

C
Transport[4]
-
   2811
2928[3][4]   
Écotoxicologie
DL50 470 mg·kg-1 (souris, oral)[2]
56 mg·kg-1 (souris, i.v.)[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Préparation

La 4-diméthylaminopyridine peut être synthétisée par un protocole en deux étapes et partant de la pyridine. Celle-ci est oxydée en un cation 4-pyridylpyridinium qui réagit alors avec la diméthylamine[8] :

Nucléophilie

La nucléophilie de la partie pyridine est très nettement accentuée par l'effet mésomère donneur du groupe diméthylamino. Ceci fait de la DMAP un très bon nucléophile et c'est cette propriété qui est exploitée la plupart du temps, souvent en quantité catalytique.

Catalyseur d'estérification

Dans le cas d'une estérification avec l'anhydride acétique, le mécanisme actuellement accepté consiste en trois étapes. Premièrement, la DMAP (le meilleur nucléophile) et l'anhydride acétique forment dans une réaction de pré-équilibre une paire d'ions labiles, un acétate et un acétylpyridinium. Dans la seconde étape, l'alcool à estérifier attaque le groupe acétyle pour former l'ester. Dans cette étape, l'anion acétate attire le proton de l'alcool tandis qu'il forme une liaison covalente avec le groupe acétyle. La liaison de l'acétyle avec la DMAP est coupée pour régénérer le catalyseur et former l'ester. La formation de la liaison ester et la coupure de celle entre la DMAP et l'acétyle sont synchrones et concertées sans l'apparition d'un intermédiaire tétraédrique. L'acide acétique formé (ion acétate + proton) protone alors la DMAP. Dans la dernière étape du cycle catalytique, une base auxiliaire (co-catalyseur sacrificiel), usuellement la triéthylamine, déprotone la DMAP protonée, régénérant le catalyseur. La réaction se déroule selon cette voie de réaction nucléophile, indépendamment de l'anhydride utilisé mais le mécanisme change avec la valeur du pKa de l'alcool utilisé. Par exemple, dans le cas d'un phénol, la réaction passe par une voie de réaction catalysée par une base. Dans ce cas, la DMAP agit comme une base qui déprotone le phénol, tandis que le phénolate formé réagit sur l'anhydride[9].

Sécurité

La DMAP a une toxicité relativement élevée et est particulièrement dangereuse en raison de sa capacité à être absorbée par la peau. Elle est aussi corrosive.

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. 4-Dimethylaminopyridine sur ChemIDPlus.
  3. 4-(Dimethylamino)pyridine chez Sigma-Aldrich.
  4. MSDS, 4-Dimethylaminopyridine.
  5. (en) Donald J Berry, Charles V Digiovanna, Stephanie S Metrick and Ramiah Murugan, « Catalysis by 4-dialkylaminopyridines », Arkivoc,‎ , p. 201–226 (lire en ligne)
  6. (en) Höfle, G., Steglich, W., Vorbrüggen, H., « 4-Dialkylaminopyridines as Highly Active Acylation Catalysts », Angew. Chem. Int. Ed. Engl., vol. 17,‎ , p. 569–583 (DOI 10.1002/anie.197805691)
  7. (en) Ryan P. Wurz, « Chiral Dialkylamine Catalysts in Asymmetric Synthesis », Chem. Rev., vol. 107, no 12,‎ , p. 5570–5595 (PMID 18072804, DOI 10.1021/cr068370e, lire en ligne)
  8. Shinkichi Shimizu, Nanao Watanabe, Toshiaki Kataoka, Takayuki Shoji, Nobuyuki Abe, Sinji Morishita, Hisao Ichimura, Pyridine and Pyridine Derivatives in "Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", Wiley-VCH, Weinheim, 2007. DOI:10.1002/14356007.a22_399.
  9. (en) S. Xu, I. Held, B. Kempf, H. Mayr, W. Steglich, H. Zipse, « The DMAP-Catalyzed Acetylation of Alcohols - A Mechanistic Study (DMAP = 4-(dimethylamino)-pyridine) », Chem. Eur. J., vol. 11, no 16,‎ , p. 4751–4757 (PMID 15924289, DOI 10.1002/chem.200500398)
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