Formamide

Définition

Le formamide, l'amide d'acide carboxylique le plus simple, est un liquide visqueux, inodore et incolore avec un point de fusion de 2 °C et un point d'ébullition de 210 °C. Lorsqu'il est chauffé à 180 °C à la pression atmosphérique, il commence cependant à se décomposer en dioxyde de carbone et en ammoniac.

Le formamide :

À gauche : produit formamide de formule HCONH₂; le formamide se présente sous la forme d'un liquide incolore avec une légère odeur d'ammoniac. À droite : formules structurelles. En bas à droite : principaux éléments constitutifs prébiotiques pouvant être synthétisés à partir du formamide dans des conditions prébiotiques plausibles.

Explications

Le formamide est obtenu par condensation formelle de l'acide formique avec de l'ammoniac. Le parent de la classe des formaldéhydes. Il a un rôle de solvant. C'est un amide d'acide monocarboxylique, un composé à un carbone et un membre des formamides. Il est fonctionnellement lié à un acide formique. C'est un tautomère d'un acide formimidique.

🚩 Le formamide est modérément irritant pour la peau et les muqueuses. Aucun autre rapport n'a pu être trouvé dans la littérature concernant les effets aigus potentiels du formamide sur la santé humaine.

Rôle et utilisations

Le formamide a un rôle de solvant. Le liquide est capable de dissoudre d'autres substances (solutés) sans modifier leur composition chimique.

⭐ Le formamide déstabilise les molécules double brin en interférant avec la formation de liaisons hydrogène.

Le formamide est utilisé comme matière première dans la fabrication d'esters de formiate, comme solvant ionisant, comme stabilisateur d'ARN dans l'électrophorèse sur gel et dans la préservation des tissus. Plus intrigant, il pourrait s'agir d'un composé clé dans l'origine de la vie sur Terre.

Le formamide permet la dénaturation et la renaturation des acides nucléiques à température ambiante.

Le formamide peut être utilisé dans des tampons d'hybridation fabriqués à l'aide de recettes standard. Le formamide déstabilise les duplex d'acide nucléique et peut être utilisé, typiquement, à une concentration de 50 %, dans des protocoles d'hybridation nécessitant des températures d'hybridation plus basses.

D'autres applications incluent :

• Préparation de coupes de cerveau de souris pour l'immunohistochimie BrdU;
• Analyse FISH des cellules HeLa;
• Préparation du gel de polyacrylamide pour l'analyse des produits de PCR par électrophorèse sur gel à gradient dénaturant.

Le formamide déstabilise les duplex d'acide nucléique et peut être utilisé, typiquement, à une concentration de 50 %, dans des protocoles d'hybridation nécessitant des températures d'hybridation plus basses.

Modèles de liaison peptidique

La molécule de formamide et ses dérivés méthylés sont des modèles de la liaison peptidique. Leurs amas neutres ou chargés ont été étudiés en phase gazeuse. Les structures de cluster sont dominées par la compétition entre les liaisons hydrogène entre les groupes amides C＝O et N–H et l'interaction dipôle-dipôle comme dans les peptides en raison des grands moments dipolaires des amides.

La configuration trans (liaisons C＝O et N–H en opposition) est énergétiquement favorisée par rapport à la configuration cis, dans les peptides en raison de conflits stériques entre substituants adjacents aux carbones α. Cette situation est inversée pour les modèles de liaisons peptidiques en présence d'eau. La proline représente une exception puisque les configurations cis et trans sont assez proches en énergie.

D'un point de vue spectroscopique, les modèles peptidiques offrent la possibilité d'étudier en profondeur les mouvements de grande amplitude. Dans les molécules non rigides ou "floppy", certains atomes exécutent des mouvements loin de leur position d'équilibre qui sont difficiles à décrire théoriquement

Toxicocinétique

Le formamide serait un métabolite mineur de la déméthylation du solvant diméthylformamide. La molécule est relativement difficile à métaboliser avec le groupe amide hydrolysé dans une faible mesure par les extraits de foie à pH 7,4. Le chien, le chat et le rat excrètent une grande proportion d'une dose orale de formamide sous forme inchangée dans l'urine.

Le mécanisme de toxicité du formamide n'est pas connu; le profil de réponse est assez différent du dérivé diméthylique mieux étudié.

🚩 L'exposition professionnelle au formamide peut intervenir par inhalation et par contact cutané avec ce composé sur les lieux de travail où le formamide est produit ou utilisé. Le formamide, un produit physiologique du N,N-diméthylformamide, a été détecté dans l'urine d'ouvriers d'usine de cuir synthétique. Le formamide peut être inhalé, avalé ou absorbé par la peau. Le produit chimique est modérément irritant pour la peau et peut produire une irritation oculaire légère à grave. Dans son application habituelle, l'inhalation est la voie d'exposition la plus courante, bien que le contact cutané soit toujours possible.

Devenir dans l'environnement

S'il est rejeté dans l'air, le formamide existera uniquement sous forme de vapeur dans l'atmosphère ambiante. Le formamide en phase vapeur sera dégradé dans l'atmosphère par réaction avec des radicaux hydroxyles produits par voie photochimique. La demi-vie de cette réaction dans l'air est estimée à 8,0 jours. S'il est rejeté dans le sol, le formamide devrait avoir une mobilité très élevée.

La volatilisation à partir des surfaces humides du sol ne devrait pas être un processus de devenir important. S'il est rejeté dans l'eau, le formamide ne devrait pas s'adsorber sur les solides en suspension et les sédiments. Plusieurs études de dépistage de la biodégradation ont observé une biodégradation significative du formamide, ce qui suggère que la biodégradation peut être importante.

La volatilisation à partir des surfaces d'eau ne devrait pas être un processus de devenir important d'après la constante estimée de la loi d'Henry de ce composé. Un facteur de bioconcentration estimé à 3 suggère que le potentiel de bioconcentration dans les organismes aquatiques est faible. L'hydrolyse devrait être lente.

Histoire

En 1920, K H. Meyer et L. Orthmer ont découvert que le formamide peut être produit en chauffant du CO₂ et du NH₃ sous pression - l'inverse de la réaction de décomposition. Aujourd'hui, une partie du formamide est encore fabriquée de cette manière, mais le procédé le plus courant utilise la réaction du formiate de méthyle avec le NH₃. Le sous-produit méthanol est traité avec du monoxyde de carbone pour produire du formiate de méthyle supplémentaire.

En 2014, le chimiste S. Civiš et ses collègues de l'Institut de technologie d'Europe centrale (Brno, République tchèque) ont simulé des collisions d'astéroïdes et de météores en bombardant du formamide et de l'argile avec un puissant laser. Ils ont produit (parmi de nombreux autres composés) de la guanine, de l'adénine, de la cytosine et de l'uracile, les quatre bases azotées qui composent l'ADN. Le formamide se trouve en grande quantité dans tout l'univers observable, ce qui donne de la crédibilité à l'idée que la vie sur Terre pourrait provenir de l'extérieur de la planète.

En rapport avec "formamide"

• thymidine

  

  La thymidine (thymine désoxyriboside) est le nucléoside naturel d'ADN de transfert (ADN-T), qui s'apparie avec la désoxyadénosine dans l'ADN double brin.

• acide carboxylique

  

  Les acides carboxyliques sont des composés organiques qui portent un ou plusieurs groupes carboxyles (−COOH) et présentent donc un caractère acide plus...

• amide

  

  Un amide est tout composé organique qui possède le groupement amide CO–NH2, dérivant de l'ammoniac, mais très différents.

• méthyle

  

  Un méthyle est une petite molécule composée d'un atome de carbone et de trois atomes d'hydrogène (CH3).