- estructura
- Propietats de les amines
- polaritat
- Característiques físiques
- Solubilitat en aigua
- basicitat
- Alquilamines vs Arilamines
- Tipus (primàries, secundàries, terciàries)
- formació
- Alquilació de l'amoníac
- hidrogenació catalítica
- Nomenclatura
- usos
- colorants
- Fàrmacs i drogues
- Tractament dels gasos
- química agrícola
- Manufactura de resines
- Nutrients d'animals
- Indústria de l'cautxú
- solvents
- exemples
- cocaïna
- nicotina
- morfina
- serotonina
- referències
Les amines són compostos orgànics derivats de l'amoníac. En elles es produeixen unions covalents entre el carboni i el nitrogen. Naturalment, la molècula de nitrogen és cinèticament inert; però gràcies a la fixació biològica, es transforma en amoníac, el qual al seu torn pateix posteriors reaccions d'alquilació.
Quan l'amoníac es "lloga", substitueix un, dos o tres dels seus tres hidrògens per àtoms de carbonis. Aquests carbonis bé poden provenir d'un grup alquil (R) o aril (Ar). Sent així, hi ha amines alifàtiques (lineals o ramificades), i aromàtiques.
Fórmula general per una amina. Font: maixé, from Wikimedia Commons.
A dalt es mostra la fórmula general per a les amines alifàtiques. Aquesta fórmula pot utilitzar-se per a les amines aromàtiques, considerant que R pot ser també un grup aril Ar. Cal notar la semblança entre l'amina i l'amoníac, NH 3. Pràcticament, s'ha substituït un H per una cadena lateral R.
Si R consta de cadenes alifàtiques, es té el que es coneix com una alquilamina; mentre que si R és de naturalesa aromàtica, un arilamina. De les Arilamines, la més important de totes és l'alanina: un grup amino, -NH 2, enllaçat a l'anell benzènic.
Quan en una estructura molecular hi ha grups oxigenats, com ara OH i COOH, el compost deixa de cridar-se una amina. En aquest cas, l'amina es considera un substituent: el grup amino. Per exemple, en els aminoàcids passa això, així com en altres biomolècules d'enorme importància per a la vida.
Per trobar-se a l'nitrogen en molts dels compostos essencials per a la vida, es va considerar aquells com amines vitals; és a dir, 'vitamines'. No obstant això, moltes de les vitamines ni tan sols són amines, i més encara, no totes són vitals per a la vida. Emperò, això no nega la seva gran importància en els organismes vius.
Les amines són bases orgàniques més forts que el mateix amoníac. Són fàcilment extraïbles de la matèria vegetal, i generalment presenten fortes interaccions amb la matriu neuronal dels organismes; d'allí que molts fàrmacs i drogues consisteixin d'amines amb estructures i substituents complexos.
estructura
Quina és la seva estructura? Si bé varia depenent de la naturalesa de R, l'entorn electrònic de l'àtom de nitrogen és el mateix per a totes elles: tetraèdric. Però, a l'haver-hi un parell d'electrons no compartits sobre l'àtom de nitrogen (··), la geometria molecular es torna piramidal. Això és així amb l'amoníac i les amines.
Les amines poden representar-se amb un tetraedre, a l'igual que com es fa amb els compostos de carboni. Així, NH 3 i CH 4 es dibuixen com tetraedres, on el parell (··) se situa en un dels vèrtexs per sobre de l'nitrogen.
Les dues molècules són aquirals; però, comencen a presentar quiralitat a mesura que se substitueixen les seves H per R. L'amina R 2 NH és aquiral si els dos R són diferents. No obstant això, no té tota configuració per diferenciar un enantiòmer d'un altre (com sí passa amb els centres quirals de carboni).
Això es deu al fet que els enantiòmers:
R 2 N-H - H-NR 2
s'intercanvien a una velocitat tal que cap dels dos pot aïllar-se; i per tant, les estructures de les amines es consideren aquirals tot i que tots els substituents en l'àtom de nitrogen siguin diferents.
Propietats de les amines
polaritat
Les amines són compostos polars, ja que el grup amino NH 2, per tenir un àtom de nitrogen electronegatiu, contribueix a el moment dipolar de la molècula. Nota: el nitrogen té capacitat de donar ponts d'hidrogen, la qual cosa fa que les amines en general tinguin punts d'ebullició i fusió alts.
No obstant això, a l'comparar aquesta propietat amb la de compostos oxigenats, com els alcohols i àcids carboxílics, resulten de magnituds menors.
Per exemple, el punt d'ebullició de la etilamina, CH 3 CH 2 NH 2 (16,6ºC) és inferior al d'l'etanol, CH 3 CH 2 OH (78º).
Així, es demostra que els ponts d'hidrogen OH són més forts que els de NH, tot i que una amina pugui formar més d'un pont. Aquesta comparació només és vàlida si R té el mateix pes molecular per als dos compostos (CH 3 CH 2 -). D'altra banda, l'età bull a -89ºC, CH 3 CH 3, sent un gas a temperatura ambient.
A mesura que una amina té menys hidrogen, forma menys ponts d'hidrogen i el seu punt d'ebullició es redueix. Això s'observa si es compara el punt d'ebullició de la dimetilamina, (CH 3) 2 NH (7ºC), amb el de la etilamina (16,6ºC).
Característiques físiques
En el món de la química, quan es parla d'una amina, sorgeix l'acte involuntari de tapar-se el nas. Això es deu al fet que en general, solen tenir olors desagradables, alguns dels quals arriben a semblar a el de el peix podrit.
A més, les amines líquides solen tenir tonalitats groguenques, que augmenten la desconfiança visual que generen.
Solubilitat en aigua
Les amines tendeixen a ser insolubles en aigua a causa que, tot i poder formar ponts d'hidrogen amb l'H 2 O, el seu component orgànic majoritari és hidrofòbic. Com més voluminós o llarg siguin els grups R, menor serà la seva solubilitat en aigua.
Quan hi ha un àcid en el medi, però, la solubilitat s'incrementa per la formació del que es coneix com sals d'amina. En elles, el nitrogen té una càrrega parcial positiva, la qual atreu electrostàticament a l'anió o base conjugada de l'àcid.
Per exemple, en una solució diluïda d'HCl, l'amina RNH 2 reacciona de la següent manera:
RNH 2 + HCl => RNH 3 + Cl - (sal primària d'amina)
RNH 2 era insoluble (o poc soluble) en l'aigua, i en presència de l'àcid forma una sal, la solvatació dels seus ions afavoreix la seva solubilitat.
Per què passa això? La resposta es troba en una de les principals propietats de les amines: són polars i bàsiques. A l'ésser bàsiques, reaccionessin amb àcids prou forts per protonarlas, d'acord amb la definició de Brönsted-Lowry.
basicitat
Les amines són bases orgàniques més forts que l'amoníac. Com més gran sigui la densitat electrònica al voltant de l'àtom de nitrogen, més bàsica serà; és a dir, desprotonará més ràpidament els àcids de l'mig. Si l'amina és molt bàsica, pot fins i tot prendre-li el protó als alcohols.
Els grups R aporten densitat electrònica a l'nitrogen per efecte inductiu; ja que, cal no oblidar que es tracta d'un dels àtoms més electronegatiu existent. Si aquests grups són molt llargs o voluminosos, l'efecte inductiu serà més gran, el que incrementarà així mateix la regió negativa al voltant de el parell d'electrons (··).
Això ocasiona que (·) accepti més ràpidament l'ió H +. No obstant això, si R són molt voluminosos, la basicitat disminueix per efecte estèric. Per què? Per la senzilla raó que el H + ha de franquejar una configuració d'àtoms abans d'arribar fins al nitrogen.
Una altra manera de raonar sobre la basicitat d'una amina és mitjançant l'estabilització de la seva sal d'amina. Ara, la que disminueixi per efecte inductiu pugui disminuir la càrrega positiva N +, serà una amina més bàsica. Les raons són les mateixes recentment explicades.
Alquilamines vs Arilamines
Les alquilamines són molt més bàsiques que les Arilamines. Per què? Per entendre-ho de manera simple, es mostra l'estructura de l'anilina:
Molècula d'anilina. Font: Calvero., Via Wikimedia Commons
A dalt, en el grup amino, hi ha el parell d'electrons (··). Aquest parell "viatja" dins de l'anell en les posicions orto i per respecte a NH 2. Vol dir, que els dos vèrtexs superiors i l'oposat a NH 2 es carreguen negativament, mentre l'àtom de nitrogen, positivament.
A l'estar el nitrogen carregat positivament, + N, repel·lirà a l'ió H +. I si això no fos suficient, el parell d'electrons es deslocalitza dins de l'anell aromàtic, pel que està menys accessible per desprotonar els àcids.
La basicitat de l'anilina pot augmentar si s'enllacen a l'anell grups o àtoms que li donin densitat electrònica, competint amb el parell (·) i obligant a ubicar-se amb major probabilitat en l'àtom de nitrogen, a punt per actuar com una base.
Tipus (primàries, secundàries, terciàries)
Tipus d'amines. Font: Dj via Wikipedia.
Encara que no s'han presentat formalment, implícitament s'ha fet referència a les amines primàries, secundàries i terciàries (imatge superior, d'esquerra a dreta).
Les amines primàries (RNH 2) són les monosustituidas; les secundàries (R 2 NH), són disustituidas, amb dos grups R llogo o aril; i les terciàries (R 3 N), són trisustituidas, i manca d'hidrogen.
Totes les amines existents es deriven d'aquests tres tipus, pel que la seva diversitat i interaccions amb la matriu biològica i neuronal són enormes.
En general, podria esperar-se que les amines terciàries fossin les més bàsiques; però, no es pot fer tal afirmació sense conèixer les estructures de R.
formació
Alquilació de l'amoníac
A el principi es va esmentar que les amines deriven de l'amoníac; per tant, la forma més simple de formar-les és mitjançant la seva alquilació. Per a això, es fa reaccionar un excés d'amoníac amb un halur d'alquil, seguit de l'addició d'una base per neutralitzar la sal d'amina:
NH 3 + RX => RNH 3 + X - => RNH 2
Cal notar que aquests passos condueixen a una amina primària. Poden formar-se també amines secundàries i fins terciàries, de manera que el rendiment per a un únic producte disminueix.
Alguns mètodes de formació, com el de la síntesi de Gabriel, permeten obtenir amines primàries de manera que no es formin altres productes indesitjables.
Així mateix, les cetones i aldehids poden reduir-se en presència d'amoníac i amines primàries, per donar origen a amines secundàries i terciàries.
hidrogenació catalítica
Els compostos nitro poden reduir-se en presència d'hidrogen i un catalitzador per transformar-se en les seves amines corresponents.
Arno 2 => ArNH 2
Els nitrils, RC≡N, i les amides, RCONR 2, es redueixen també per donar amines primàries i terciàries, respectivament.
Nomenclatura
Com es nomenen les amines? La majoria de les vegades se'ls nomena en funció de R, el grup aquil o aril. A el nom de R, derivat de la seva alcà, se li afegeix la paraula 'amina' a al final.
Així, CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 és propilamina. D'altra banda, se li pot nomenar considerant només a l'alcà i no com un grup R: propanamina.
La primera forma d'anomenar-és per molt la més coneguda i utilitzada.
Quan hi ha dos grups NH 2, es nomena el alcà i es enumera les posicions dels grups amino. Així, l'H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 es diu: 1,4-butanodiamina.
Si hi ha grups oxigenats, com l'OH, li ha de donar prioritat sobre el NH 2, el qual passa a ser nomenat com un substituent. Per exemple, HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2 es diu: 3-Aminopropanol.
I respecte a les amines secundàries i terciàries, es fa ús de les lletres N per indicar els grups R. La cadena més llarga es quedarà amb el nom de l'compost. Així, el CH 3 NHCH 2 CH 3 es diu: N-Metiletilamina.
usos
colorants
Les amines aromàtiques primàries poden servir com a material de partida per a les síntesi de colorants azo. Inicialment, les amines reaccionen per formar sals de diazoni, les quals formen els compostos azo mitjançant copulació azoica (o acoblament diazoico).
Aquests causa de la intensitat de la seva coloració, són usats en la indústria tèxtil com a material de tenyit; per exemple: ataronjat de metil, marró 138 directe, groc capvespre FCF i Ponceau.
Fàrmacs i drogues
Molts medicaments actuen amb agonistes i antagonistes dels neurotransmissors amínics naturals. exemples:
-La clorofeniramina és un antihistamínic usat en el control dels processos al·lèrgics a causa de la ingesta d'alguns aliments, la febre de l'heno, la picada d'insectes, etc.
-La clorpromazina és un agent sedant, no inductor de la son. Alleuja l'ansietat i inclusivament s'usa en el tractament d'alguns trastorns mentals.
-La efedrina i la fenil s'utilitzen com descongestionants de les vies respiratòries.
-La amitriptalina i la imipramina són amines terciàries que s'utilitzen en el tractament de la depressió. Per la seva estructura es classifiquen con antidepressius tricíclics.
-Els analgèsics opiacis com la morfina, la codelina i l'heroïna són amines terciàries.
Tractament dels gasos
Diverses amines, entre elles la diglicolamina (DGA) i la dietanolamina (DEA), són emprades en l'eliminació dels gasos diòxid de carboni (CO 2) i el sulfur d'hidrogen (H 2 S) presents en el gas natural i en les refineries.
química agrícola
Les metilaminas són compostos intermediaris en la síntesi de productes químics que s'utilitzen en l'agricultura com herbicides, fungicides, insecticides, i biocides.
Manufactura de resines
Les metilaminas s'empren durant l'elaboració de resines d'intercanvi iònic, utilitzables en la desionització de l'aigua.
Nutrients d'animals
La trimetilamina (TMA) és usada primordialment en la producció de clorur de colina, un suplement de la vitamina B usat en l'alimentació de pollastres, galls dindis i porcs.
Indústria de l'cautxú
El oleat de dimetilamina (DMA) és un emulsionant per a ús en la producció de cautxú sintètic. DMA s'usa directament com un modificador de la polimerització en la fase de vapor d'el butadiè, i com estabilitzador de el làtex de l'cautxú natural en lloc de l'amoníac
solvents
La dimetilamina (DMA) i la monometilamina (MMA) s'usen per sintetitzar els dissolvents polars apróticos dimetilformamida (DMF), dimetilacetamida (DMAc) i n-metilpirrolidona (NMP).
Entre les aplicacions de l'DMF, s'inclouen: recobriment de uretà, dissolvent de filats de acrílics, solvents de reacció i solvents d'extracció.
DMAc s'utilitza en la fabricació de colorants i dissolvent de filats. Finalment, NMP s'empra en la refinació d'olis lubricants, decapant de pintures i recobriment d'esmalts.
exemples
cocaïna
Molècula de cocaïna. Font: NEUROtiker, via Wikimedia Commons
La cocaïna és usada com anestèsic local en certs tipus de cirurgia dels ulls, orelles i coll. Com es veu, és una amina terciària.
nicotina
Molècula de nicotina. Font: Ju, from Wikimedia Commons
La nicotina és l'agent primari de l'addicció a l'tabac i químicament és una amina terciària. La nicotina present en el fum de tabac s'absorbeix ràpidament i és altament tòxica.
morfina
Molècula de morfina. Font: NEUROtiker, from Wikimedia Commons
És un dels analgèsics més eficaços per alleujar el dolor, especialment de el càncer. És, novament, una amina terciària.
serotonina
Molècula de serotonina. Font: Harbin, from Wikimedia Commons
La serotonina és un neurotransmissor amínic. En els pacients deprimits la concentració de l'metabòlit principal de la serotonina està disminuït. A diferència de les altres amines, aquesta és primària.
referències
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistry. Amines. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Química Orgànica. (Sisena edició). Mc Graw Hill.
- Morrison i Boyd. (1987). Química orgànica. (Cinquena edició). Addison-Wesley Iberoamericana.
- The Chemours Company. (2018). Methylamines: facis servir and applications. Recuperat de: chemours.com
- Transparency Market Research. (Sf). Amines: important facts and facis servir. Recuperat de: transparencymarketresearch.com
- Wikipedia. (2019). Amine. Recuperat de: en.wikipedia.org
- Ganong, WF (2003). Fisiologia Mèdica. Edició 19ª. Editorial El Manual Modern.