Qu’est-ce que la quinuclidine ?
La quinuclidine (en anglais : quinuclidine) est une amine hétérocyclique dont la formule chimique est C7H13N.
Elle est également appelée 1,4-éthanopipéridine. Son poids moléculaire est de 111,18 g/mol, son numéro CAS de 100-76-5, sa densité de 1,025 g/cm3 et son point de fusion de 158°C.
Le nom IUPAC est 1-azabicyclo[2.2.2]octane 1-azabicyclo[2.2.2]octane. Il s’agit d’un solide incolore à blanc laiteux qui est sublimable. En tant que produit naturel, on sait qu’elle se trouve dans le squelette de la quinine, un alcaloïde bien connu.
Utilisations de la quinuclidine
1. Matière première
Les utilisations de la quinuclidine comprennent les matières premières pour les produits pharmaceutiques et les matériaux fonctionnels. Il existe de nombreux produits naturels qui contiennent le squelette de la quinuclidine, un exemple typique étant la quinine, qui est également connue comme un médicament spécial contre le paludisme.
La quinine est généralement utilisée sous la forme de sels tels que le chlorhydrate de quinine ou le sulfate de quinine pour augmenter sa solubilité dans l’eau, et se caractérise par sa toxicité spécifique pour le plasmodium falciparum. Le Plasmodium falciparum malariae absorbe l’hémoglobine dans les érythrocytes et l’utilise pour se nourrir.
Cependant, le métabolisme de l’hémoglobine produit de l’hème qui est toxique pour le plasmodium falciparum. Ce dernier évite la toxicité en polymérisant l’hème par l’hémopolymérase, ce qui le détoxifie. La théorie dominante est que la quinine exerce sa toxicité contre le Plasmodium en inhibant cette polymérase de l’hème.
En plus de la quinine, il existe de nombreux autres produits naturels avec des squelettes de quinuclidine qui possèdent diverses activités physiologiques. Leur synthèse asymétrique a été étudiée ces dernières années et la quinuclidine est utilisée comme matière première pour la synthèse de ces substances.
2. Catalyse
Comme mentionné ci-dessus, la quinuclidine possède de fortes propriétés nucléophiles, et cette nucléophilie nettement plus élevée a également été appliquée à son utilisation en tant que catalyseur. Plus précisément, elle est utilisée comme catalyseur pour la réaction d’addition des alcènes aux aldéhydes (réaction de Morita-Baylis-Hillman).
Le squelette de la quinuclidine peut être fonctionnalisé pour donner un point chiral, et cette caractéristique peut être utilisée pour introduire un point chiral dans les composés. Il s’agit également d’une structure importante pour la création de catalyseurs synthétiques asymétriques.
Propriétés de la quinuclidine
1. Propriétés physiques
La quinuclidine possède un cycle [2.2.2]bicyclooctane caractéristique et une structure chimique organique intéressante. En raison de sa structure planaire basse, elle a également la propriété d’être plus soluble que les composés aminés normaux.
2. Propriétés chimiques
Les quinuclidones, dans lesquelles la deuxième position de la quinuclidine est remplacée par un groupe carbonyle, sont des amides, mais elles sont facilement hydrolysées et présentent des propriétés différentes de celles des amides normaux, telles que la formation de sels d’acides carboxyliques et d’amines. Dans les amines ordinaires, la paire d’électrons non covalente de l’atome N est conjuguée à l’orbitale p du carbone et de l’oxygène, ce qui rend le carbone moins électrophile.
Toutefois, dans le cas de la quinuclidine, la structure stérique du cycle empêche les paires d’électrons non covalents de se conjuguer aux orbitales π du carbone carbonyle et de l’oxygène, ce qui confère au carbone un caractère électrophile relativement élevé, d’où sa sensibilité à l’attaque nucléophile par les molécules d’eau.
La quinuclidine est également beaucoup plus nucléophile que les composés aminés normaux. En effet, la paire d’électrons non covalente n’est pas fixée dans les amines normales en raison d’une inversion constante, alors que dans la quinuclidine, elle est fixée par la structure de l’anneau. L’absence d’encombrement stérique autour de l’atome d’azote est une autre raison de la forte nucléophilie de la quinuclidine.
Autres informations sur la quinuclidine
Dangers de la quinuclidine
La quinuclidine est classée comme substance à toxicité aiguë, corrosive/irritante pour la peau et irritante pour les yeux dans la classification SGH.