Méthylamine

Méthylamine
Structure de la méthylamine
Identification
Nom UICPA	aminométhane
Synonymes	Méthanamine Monométhylamine
No CAS	74-89-5
No ECHA	100.000.746
No CE	200-820-0
SMILES	CN PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1/CH5N/c1-2/h2H2,1H3
Apparence	gaz comprimé liquéfié incolore, d'odeur caractéristique. (anhydre) Ou solution incolore dans l'eau, d'odeur âcre. (solution aqueuse à 40 %)[1]
Propriétés chimiques
Formule	CH5N  [Isomères]
Masse molaire[3]	31,057 1 ± 0,001 4 g/mol C 38,67 %, H 16,23 %, N 45,1 %,
pKa	10,63
Moment dipolaire	1,31 ± 0,03 D [2]
Propriétés physiques
T° fusion	−93 °C (anhydre)[1], −39 °C (solution à 40 %)[1]
T° ébullition	−6 °C (anhydre)[1], 48 °C (solution à 40 %)[1]
Solubilité	1 080 g·l-1 (20 °C)
Paramètre de solubilité δ	22,9 MPa1/2 (25 °C)[4]
Masse volumique	0,89 g·cm-3 (solution à 40 %)[1], 0,699 g·cm-3 (−10,8 °C)[5] équation[6] : ${\displaystyle \rho =1.39/0.21405^{(1+(1-T/430.05)^{0.2275})}}$ Masse volumique du liquide en kmol·m-3 et température en kelvins, de 179,69 à 430,05 K. Valeurs calculées : 0,6551 g·cm-3 à 25 °C. T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 179,69 −93,46 25,378 0,78816 196,38 −76,77 24,84482 0,77161 204,73 −68,42 24,57165 0,76312 213,07 −60,08 24,29369 0,75449 221,42 −51,73 24,01063 0,7457 229,76 −43,39 23,72214 0,73674 238,11 −35,04 23,42785 0,7276 246,45 −26,7 23,12733 0,71827 254,8 −18,35 22,82014 0,70873 263,14 −10,01 22,50574 0,69896 271,49 −1,66 22,18355 0,68895 279,83 6,68 21,85288 0,67868 288,18 15,03 21,51295 0,66813 296,52 23,37 21,16287 0,65726 304,87 31,72 20,80158 0,64603 T (K) T (°C) ρ (kmol·m-3) ρ (g·cm-3) 313,22 40,07 20,42785 0,63443 321,56 48,41 20,04018 0,62239 329,91 56,76 19,63678 0,60986 338,25 65,1 19,21546 0,59677 346,6 73,45 18,77348 0,58305 354,94 81,79 18,30734 0,56857 363,29 90,14 17,81246 0,5532 371,63 98,48 17,2827 0,53675 379,98 106,83 16,70943 0,51894 388,32 115,17 16,07995 0,49939 396,67 123,52 15,37422 0,47748 405,01 131,86 14,5573 0,45211 413,36 140,21 13,55778 0,42106 421,7 148,55 12,17728 0,37819 430,05 156,9 6,494 0,20168
T° d'auto-inflammation	430 °C[1]
Point d’éclair	−10 °C[1]
Limites d’explosivité dans l’air	4,9–20,7 % vol[1]
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 304 kPa[1] équation[6] : ${\displaystyle P_{vs}=exp(75.206+{\frac {-5082.8}{T}}+(-8.0919)\times ln(T)+(8.1130E-6)\times T^{2})}$ Pression en pascals et température en kelvins, de 179,69 à 430,05 K. Valeurs calculées : 353 279,48 Pa à 25 °C. T (K) T (°C) P (Pa) 179,69 −93,46 176,71 196,38 −76,77 1 003,07 204,73 −68,42 2 113,85 213,07 −60,08 4 161,6 221,42 −51,73 7 717,87 229,76 −43,39 13 578,62 238,11 −35,04 22 801,38 246,45 −26,7 36 734,36 254,8 −18,35 57 035,16 263,14 −10,01 85 677,8 271,49 −1,66 124 948,13 279,83 6,68 177 428,76 288,18 15,03 245 975,57 296,52 23,37 333 688,21 304,87 31,72 443 877,25 T (K) T (°C) P (Pa) 313,22 40,07 580 030,75 321,56 48,41 745 782,46 329,91 56,76 944 883,61 338,25 65,1 1 181 179,97 346,6 73,45 1 458 595 354,94 81,79 1 781 119,91 363,29 90,14 2 152 810,81 371,63 98,48 2 577 792,99 379,98 106,83 3 060 272,07 388,32 115,17 3 604 551,65 396,67 123,52 4 215 057,18 405,01 131,86 4 896 365,31 413,36 140,21 5 653 238,56 421,7 148,55 6 490 664,86 430,05 156,9 7 413 900
Point critique	74,3 bar, 156,85 °C [7]
Thermochimie
S0liquide, 1 bar	150 J/mol.K
ΔfH0liquide	-47 kJ/mol
Cp	101,8 J/mol.K (−14 °C) équation[6] : ${\displaystyle C_{P}=(9.2520E4)+(37.450)\times T}$ Capacité thermique du liquide en J·kmol-1·K-1 et température en kelvins, de 179,69 à 266,82 K. Valeurs calculées : T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 179,69 −93,46 99 250 3 196 185 −88,15 99 448 3 202 188 −85,15 99 561 3 206 191 −82,15 99 673 3 209 194 −79,15 99 785 3 213 197 −76,15 99 898 3 217 200 −73,15 100 010 3 220 202 −71,15 100 085 3 223 205 −68,15 100 197 3 226 208 −65,15 100 310 3 230 211 −62,15 100 422 3 233 214 −59,15 100 534 3 237 217 −56,15 100 647 3 241 220 −53,15 100 759 3 244 223 −50,15 100 871 3 248 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 226 −47,15 100 984 3 252 229 −44,15 101 096 3 255 231 −42,15 101 171 3 258 234 −39,15 101 283 3 261 237 −36,15 101 396 3 265 240 −33,15 101 508 3 268 243 −30,15 101 620 3 272 246 −27,15 101 733 3 276 249 −24,15 101 845 3 279 252 −21,15 101 957 3 283 255 −18,15 102 070 3 287 258 −15,15 102 182 3 290 261 −12,15 102 294 3 294 263 −10,15 102 369 3 296 266,82 −6,33 102 510 3 301 équation[8] : ${\displaystyle C_{P}=(40.039)+(-1.5108E-2)\times T+(2.5012E-4)\times T^{2}+(-2.3336E-7)\times T^{3}+(6.5582E-11)\times T^{4}}$ Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 100 à 1 500 K. Valeurs calculées : 52,102 J·mol-1·K-1 à 25 °C. T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 100 −173,15 40 803 1 314 193 −80,15 44 853 1 444 240 −33,15 47 812 1 539 286 12,85 51 157 1 647 333 59,85 54 933 1 769 380 106,85 58 978 1 899 426 152,85 63 113 2 032 473 199,85 67 440 2 171 520 246,85 71 798 2 312 566 292,85 76 033 2 448 613 339,85 80 272 2 585 660 386,85 84 374 2 717 706 432,85 88 216 2 840 753 479,85 91 933 2 960 800 526,85 95 411 3 072 T (K) T (°C) Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kmol\times K}})}$ Cp ${\displaystyle ({\tfrac {J}{kg\times K}})}$ 846 572,85 98 568 3 174 893 619,85 101 530 3 269 940 666,85 104 222 3 356 986 712,85 106 599 3 432 1 033 759,85 108 776 3 502 1 080 806,85 110 720 3 565 1 126 852,85 112 421 3 620 1 173 899,85 113 988 3 670 1 220 946,85 115 426 3 717 1 266 992,85 116 754 3 759 1 313 1 039,85 118 089 3 802 1 360 1 086,85 119 465 3 847 1 406 1 132,85 120 922 3 894 1 453 1 179,85 122 603 3 948 1 500 1 226,85 124 566 4 011
Précautions
SGH[10]
Danger H220, H315, H318, H332 et H335 H220 : Gaz extrêmement inflammable H315 : Provoque une irritation cutanée H318 : Provoque des lésions oculaires graves H332 : Nocif par inhalation H335 : Peut irriter les voies respiratoires Danger H224, H302, H314 et H332 H224 : Liquide et vapeurs extrêmement inflammables H302 : Nocif en cas d'ingestion H314 : Provoque de graves brûlures de la peau et des lésions oculaires H332 : Nocif par inhalation
SIMDUT[11]
A, B1, D1A, E, A : Gaz comprimé tension de vapeur absolue à 50 °C = 700 kPa B1 : Gaz inflammable limite inférieure d'inflammabilité = 4,9 % D1A : Matière très toxique ayant des effets immédiats graves létalité aiguë : CL50 inhalation/4 heures (rat, femelle) =354 ppm E : Matière corrosive nécrose de la peau chez l'animal Divulgation à 0,1 % selon la liste de divulgation des ingrédients
NFPA 704
4 3 0
Transport
-    1061    Numéro ONU : 1061 : MÉTHYLAMINE ANHYDRE -    1235    Numéro ONU : 1235 : MÉTHYLAMINE EN SOLUTION AQUEUSE
Écotoxicologie
LogP	-0,71 (anhydre)[1], -0.6 (solution à 40 %)[1]
Seuil de l’odorat	bas : 0,000 9 ppm haut : 4,68 ppm[12]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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La méthylamine est la plus simple des amines primaires ; sa formule semi-développée est CH₃NH₂. Ce gaz incolore dérive de l'ammoniac où un atome d'hydrogène a été remplacé par un groupe méthyle. Elle a une forte odeur ressemblant à celle du poisson. Elle est vendue sous forme de solution dans le méthanol ou dans l'éthanol, le tétrahydrofurane ou l'eau, ou sous forme gazeuse anhydre sous pression dans des conteneurs métalliques. La méthylamine industrielle est vendue et transportée par camions citernes ou trains citernes. Elle sert de « brique de construction » dans la synthèse de très nombreux composés chimiques commerciaux. Des centaines de milliers de tonnes sont produites chaque année.^{[réf. nécessaire]}

La méthylamine a été préparée pour la première fois par Charles Adolphe Wurtz grâce à l'hydrolyse de l'isocyanate de méthyle et de composés voisins^[13].

La méthylamine est préparée commercialement par réaction entre l'ammoniac et le méthanol en présence d'un catalyseur silico-aluminate. La diméthylamine et la triméthylamine sont coproduites. Les paramètres cinétiques de la réaction et le ratio des réactifs détermine la proportion de ces trois produits^[14] :

CH₃OH + NH₃ → CH₃NH₂ + H₂O

De cette façon, plus de 400 K tonnes sont produites annuellement.

En laboratoire, l'hydrochlorure de méthylamine est préparé simplement par la réaction entre l'acide chlorhydrique et l'hexamine ou par traitement du formaldéhyde avec le chlorure d'ammonium^[15]:

NH₄Cl + H₂CO → CH₂=NH·HCl + H₂O

CH₂=NH·HCl + H₂CO + H₂O → CH₃NH₂·HCl + HCOOH

L'hydrochlorure incolore peut être converti en l'amine libre par addition d'une base forte, comme l'hydroxyde de sodium (NaOH):

CH₃NH₂·HCl + NaOH → CH₃NH₂ + NaCl + H₂O

La méthylamine est un bon nucléophile parce qu'elle est bien basique et non encombrée. Son utilisation en chimie organique est très variée. Par exemple, des réactions qui impliquent des composés simples incluent la réaction avec le phosgène (Cl₂C=O) vers l'isocyanate de méthyle (CH₃NCO), avec le disulfure de carbone (CS₂) et l'hydroxyde de sodium (NaOH) vers le N-méthyl-dithiocarbamate de sodium (CH₃NC(=S)-S⁻Na⁺), avec le chloroforme (CHCl₃) et une base vers l'isocyanure de méthyle (CH₃-NC) et avec l'oxirane vers la N-méthyl-éthanolamine.

Des produits chimiques parmi ceux d'une importance commerciale, produits de la méthylamine, incluent des médicaments comme l'éphédrine, la théophylline, des pesticides comme le carbofuran, le carbaryl et le N-méthyl-dithiocarbamate de sodium (Métham sodium) et des solvants comme le N-méthylformamide, la N-méthyl-2-pyrrolidone. La préparation de certains surfactants et de réactifs de développement photographique nécessite de la méthylamine^[13].

La méthylamine liquide peut être utilisée comme solvant analogue à l'ammoniac liquide dont elle partage certaines des propriétés mais elle dissout bien mieux les molécules organiques apolaires de la même façon que le méthanol le fait mieux que l'eau^[16].

La méthylamine apparaît naturellement dans les processus de putréfaction et est un substrat de méthanisation^[17]. Elle est aussi un agent tampon dans le lumen thylakoïdal des chloroplastes des plantes, siphonnant efficacement les protons nécessaires à l'ATP synthase.

Le CL50 pour la souris est de 2,4 mg·kg^-1. La méthylamine est aussi inscrite sur la "Liste 1" des produits chimiques régulés de la DEA aux États-Unis car elle est considérée comme un précurseur de la méthamphétamine.

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