AMINE: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, TIPURI, UTILIZĂRI, EXEMPLE - CHIMIE - 2025

Cele Aminele sunt compuși organici derivați din amoniac. În ele apar legături covalente între carbon și azot. În mod natural, molecula de azot este cinetică inertă; dar datorită fixării biologice, acesta este transformat în amoniac, care la rândul său suferă reacții de alchilare ulterioare.

Când amoniacul este „alchilat”, acesta înlocuiește unul, doi sau trei dintre cei trei hidrogeni săi cu atomi de carbon. Acești carboni pot proveni foarte bine dintr-o grupare alchil (R) sau arii (Ar). Astfel, există amine alifatice (liniare sau ramificate) și aromate.

Formula generală pentru o amină. Sursa: MaChe, de la Wikimedia Commons.

Formula generală pentru aminele alifatice este prezentată mai sus. Această formulă poate fi utilizată pentru amine aromatice, considerând că R poate fi și o grupare arii Ar. Rețineți asemănarea dintre amină și amoniac, NH ₃ . Practic, un H a fost înlocuit cu un lanț lateral R.

Dacă R constă din lanțuri alifatice, aveți ceea ce este cunoscut sub numele de alchilamină; în timp ce R este de natură aromatică, o arilamină. Dintre arilaminele, cel mai important dintre toate este alanină: o grupare amino, -NH ₂ , atașat la inelul benzenic.

Când există grupe oxigenate într-o structură moleculară, cum ar fi OH și COOH, compusul nu mai este numit amină. În acest caz, amina este considerată un substituent: grupa amino. De exemplu, acest lucru se întâmplă în aminoacizi, precum și în alte biomolecule cu o importanță enormă pentru viață.

Deoarece azotul se găsește în multe dintre compușii esențiali pentru viață, aceștia au fost considerați ca amine vitale; adică „vitamine”. Cu toate acestea, multe dintre vitamine nu sunt chiar amine și, cu atât mai mult, nu toate sunt vitale pentru viață. Totuși, acest lucru nu neagă importanța sa mare în organismele vii.

Aminele sunt baze organice mai puternice decât amoniacul în sine. Ele sunt ușor extractibile din materia vegetală și au, în general, interacțiuni puternice cu matricea neuronală a organismelor; prin urmare, multe medicamente și medicamente constau din amine cu structuri complexe și substituenți.

Structura

Care este structura sa? Deși variază în funcție de natura lui R, mediul electronic al atomului de azot este același pentru toți: tetraedrul. Dar, întrucât există o pereche de electroni neschimbați pe atomul de azot (··), geometria moleculară devine piramidală. La fel și cu amoniacul și aminele.

Aminele pot fi reprezentate cu un tetraedru, la fel ca în cazul compușilor de carbon. Astfel, NH ₃ și CH ₄ sunt desenate ca tetraedre, unde perechea (··) este situat la unul dintre nodurile de mai sus azotul.

Ambele molecule sunt achirale; cu toate acestea, ele încep să arate ca chiralitate lui H lor sunt înlocuiți cu R. amina R ₂ NH este achiral dacă cele două R sunt diferite. Cu toate acestea, îi lipsește orice configurație pentru a diferenția un enantiomer de altul (cum este cazul centrelor de carbon chiral).

Acest lucru se datorează faptului că enantiomerii:

R ₂ N-H - H-NR ₂

ele sunt schimbate într-o asemenea viteză încât niciunul dintre ei nu se poate izola; și, prin urmare, structurile aminelor sunt considerate achirale, chiar dacă toți substituenții de la atomul de azot sunt diferiți.

Proprietățile aminelor

Polaritate

Aminele sunt compuși polari, deoarece NH ₂ gruparea amino , având un atom de azot electronegativ, contribuie la momentul de dipol al moleculei. Rețineți că azotul are capacitatea de a dona legături de hidrogen, ceea ce face ca aminele să aibă în general puncte de topire și fierbere ridicate.

Cu toate acestea, atunci când această proprietate este comparată cu cea a compușilor oxigenati, cum ar fi alcoolii și acizii carboxilici, acestea au ca mărimi mai mici.

De exemplu, punctul de fierbere al etilamina, CH ₃ CH ₂ NH ₂ (16,6 ° C) este mai mică decât cea a etanolului, CH ₃ CH ₂ OH (78 ° C).

Astfel, se arată că legăturile de hidrogen OH sunt mai puternice decât cele ale NH, chiar dacă o amină poate forma mai mult de o punte. Această comparație este valabilă numai dacă R are aceeași greutate moleculară pentru cei doi compuși (CH ₃ CH ₂ -). Pe de altă parte, etanul fierbe la -89ºC, CH ₃ CH ₃ , fiind un gaz la temperatura camerei.

Deoarece o amină are mai puțin hidrogen, ea formează mai puține legături de hidrogen și punctul de fierbere este scăzut. Acest lucru se observă prin compararea punctul de fierbere al dimetilamină, (CH ₃ ) ₂ NH (7 ° C), cu cea de etilamină (16,6 ° C).

Caracteristici fizice

În lumea chimiei, atunci când vorbim despre o amină, apare actul involuntar de a ține nasul. Acest lucru se datorează faptului că, în general, tind să aibă mirosuri neplăcute, unele dintre ele ajungând să semene cu cel al peștilor putreziți.

În plus, aminele lichide tind să aibă tonuri gălbui, ceea ce crește neîncrederea vizuală pe care o generează.

Solubilitatea apei

Aminele tind să fie insolubile în apă , deoarece, în ciuda fiind capabilă să formeze legături de hidrogen cu H ₂ O, componenta lor organică majoritară este hidrofob. Grupele R mai voluminoase sau mai lungi sunt, cu atât este mai mică solubilitatea lor în apă.

Cu toate acestea, atunci când există un acid în mediu, solubilitatea este crescută prin formarea a ceea ce este cunoscut sub numele de săruri de amină. În ele, azotul are o sarcină parțială pozitivă, care atrage electrostatic anionul sau baza conjugată a acidului.

De exemplu, într-o soluție diluată de HCl, amina RNH ₂ reacționează după cum urmează:

RNH ₂ + HCl => RNH ₃ ⁺ Cl ^- (sare amină primară)

RNH ₂ a fost insolubilă (sau puțin solubilă) în apă și în prezența acidului formează o sare, a cărei solvatare a ionilor săi favorizează solubilitatea.

De ce se întâmplă asta? Răspunsul constă într-una din principalele proprietăți ale aminelor: sunt polare și de bază. Fiind bazice, vor reacționa cu acizi suficient de puternici pentru a-i protona, conform definiției Brönsted-Lowry.

Bazicitatea

Aminele sunt baze organice mai puternice decât amoniacul. Cu cât densitatea electronilor este mai mare în jurul atomului de azot, cu atât va fi mai de bază; adică va deprotona mai rapid acizii din mediu. Dacă amina este foarte de bază, poate scoate protonul din alcooli.

Grupurile R contribuie la densitatea electronilor la azot prin efect inductiv; întrucât, nu trebuie să uităm că este unul dintre cei mai electronegativi atomi existenți. Dacă aceste grupuri sunt foarte lungi sau voluminoase, efectul inductiv va fi mai mare, ceea ce va crește și regiunea negativă din jurul perechii de electroni (··).

Acest lucru face ca (··) să accepte ionul H ⁺ mai rapid . Cu toate acestea, dacă R este foarte voluminoasă, bazicitatea scade prin efectul steric. De ce? Din simplul motiv că H ⁺ trebuie să treacă printr-o configurație de atomi înainte de a ajunge la azot.

Un alt mod de a raționa despre elementul de bază al unei amine este prin stabilizarea sării sale de amină. Acum, cel care scade prin efect inductiv poate scădea sarcina pozitivă N ⁺ , va fi o amină mai de bază. Motivele sunt aceleași doar explicate.

Alchilaminele vs arilaminele

Alchilaminele sunt mult mai de bază decât arilaminele. De ce? Pentru a înțelege simplu, se arată structura anilinei:

Molecula de anilină. Sursa: Calvero. , prin Wikimedia Commons

Deasupra, în grupa amino, se află perechea de electroni (··). Această pereche „călătorește“ în interiorul inelului în pozițiile orto și para față de NH ₂ . Acest lucru înseamnă că cele două vârfuri superioare și cea opusă NH ₂ sunt încărcate negativ, în timp ce atomul de azot este încărcat pozitiv.

Deoarece azotul este încărcat pozitiv, ⁺ N, acesta va respinge ionul H ⁺ . Și dacă acest lucru nu ar fi fost suficient, perechea de electroni este delocalizată în inelul aromatic, ceea ce o face mai puțin accesibilă acizilor deprotonați.

Elementul de bază al anilinei poate crește dacă grupurile sau atomii care îi conferă densitate electronică sunt legate de inel, concurând cu perechea (··) și forțându-l să fie mai probabil localizat pe atomul de azot, gata să acționeze ca bază.

Tipuri (primar, secundar, terțiar)

Tipuri de amine. Sursa: Jü prin Wikipedia.

Deși nu este prezentată oficial, s-a făcut implicit referire la aminele primare, secundare și terțiare (imaginea de sus, de la stânga la dreapta).

Aminele primare (RNH ₂ ) sunt monosubstituite; cele secundare (R ₂ NH) sunt disubstituită, cu două grupări alchil R sau arii; iar cele terțiare (R ₃ N), sunt trisubstituite și lipsește hidrogen.

Toate aminele existente sunt derivate din aceste trei tipuri, astfel încât diversitatea și interacțiunile lor cu matricea biologică și neuronală sunt enorme.

În general, aminele terțiare ar putea fi cele mai de bază; cu toate acestea, o astfel de afirmație nu poate fi formulată fără a cunoaște structurile lui R.

Instruire

Alchilarea amoniacului

La început a fost menționat că aminele sunt derivate din amoniac; prin urmare, cel mai simplu mod de a le forma este prin alchilare. Pentru a face acest lucru, un exces de amoniac reacționează cu o halogenură de alchil, urmată de adăugarea unei baze pentru neutralizarea sării de amină:

NH ₃ + RX => RNH ₃ ⁺ X ^- => RNH ₂

Rețineți că acești pași duc la o amină primară. De asemenea, pot fi formate amine secundare și chiar terțiare, prin care scade randamentul pentru un singur produs.

Unele metode de formare, cum ar fi sinteza Gabriel, fac posibilă obținerea de amine primare, astfel încât să nu se formeze alte produse nedorite.

De asemenea, cetonele și aldehidele pot fi reduse în prezența amoniacului și a aminelor primare, pentru a da naștere la amine secundare și terțiare.

Hidrogenarea catalitică

Compușii cu nitro pot fi reduse în prezența hidrogenului și un catalizator la aminele corespunzătoare ale acestora.

ARNO ₂ => ArNH ₂

Nitrile, RC≡N și amidele, RCONR ₂ , sunt de asemenea reduse pentru a da amine primare și, respectiv, terțiar.

Nomenclatură

Cum se numesc amine? De cele mai multe ori sunt numiți pe baza lui R, a grupului alchil sau arii. La numele de R, derivat din alcanul său, la sfârșit se adaugă cuvântul „amină”.

Astfel, CH ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₂ este propilamină. Pe de altă parte, poate fi numit luând în considerare doar alcanul și nu ca o grupare R: propanamina.

Primul mod de a le numi este de departe cel mai cunoscut și cel mai folosit.

Când există două NH ₂ grupe , aleanul este numit și pozițiile grupelor amino sunt listate. Astfel, H ₂ NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ este numit: 1,4-butandiamina.

Dacă există grupuri de compuși oxigenați, cum ar fi OH, trebuie să se acorde prioritate NH ₂ , care se întâmplă să fie numit ca substituent. De exemplu, HOCH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ se numește: 3-aminopropanol.

Iar în ceea ce privește aminele secundare și terțiare, literele N sunt folosite pentru a indica grupările R. Cel mai lung lanț va rămâne cu numele compusului. Astfel, CH ₃ NHCH ₂ CH ₃ se numește: N-metiletilamină.

Aplicații

Coloranții

Aminele aromatice primare pot servi ca materie primă pentru sinteza coloranților azoici. Inițial, aminele reacționează formând săruri de diazonium, care formează compușii azoici prin cuplarea azo (sau cuplarea diazo).

Acestea, datorită colorației intense, sunt utilizate în industria textilă ca material de vopsire; de exemplu: portocaliu de metil, maro direct 138, FCF galben de apus și ponceau.

Droguri și droguri

Multe medicamente lucrează cu agoniști și antagoniști ai neurotransmițătorilor amini naturali. Exemple:

-Clorofeniramina este un antihistaminic utilizat în controlul proceselor alergice datorită ingestiei unor alimente, febră de fân, mușcături de insecte etc.

-Clorpromazina este un agent sedativ, nu un inductor al somnului. Ameliorează anxietatea și este chiar utilizat în tratamentul unor tulburări mentale.

-Efedrina și fenilefedrina sunt utilizate ca descongestionante respiratorii.

-Amitriptilina și imipramina sunt amine terțiare care sunt utilizate în tratamentul depresiei. Datorită structurii lor, acestea sunt clasificate ca antidepresive triciclice.

-Aparatorii de durere opioidă, cum ar fi morfină, codelină și heroină sunt amine terțiare.

Tratarea gazelor

Mai multe amine, inclusiv diglicolamina (DGA) și dietanolamina (DEA), sunt utilizate în eliminarea gazelor de dioxid de carbon (CO ₂ ) și hidrogen sulfurat (H ₂ S), prezente în gazele naturale și în rafinării.

Chimie agricolă

Metilaminele sunt compuși intermediari în sinteza substanțelor chimice care sunt utilizate în agricultură ca erbicide, fungicide, insecticide și biocide.

Fabricarea rasinii

Metilaminele sunt utilizate în timpul producției de rășini schimbătoare de ioni, utilizabile în deionizarea apei.

Nutrienți pentru animale

Trimetilamina (TMA) este utilizată în principal în producerea clorurii de colină, un supliment de vitamina B utilizat în hrana puiilor, curcilor și a porcilor.

Industria cauciucului

Oliul de dimetilamină (DMA) este un emulgator utilizat pentru producerea cauciucului sintetic. DMA este utilizat direct ca modificator de polimerizare în faza de vapori de butadienă și ca stabilizator pentru latexul de cauciuc natural în locul amoniacului

solvenţi

Dimetilamina (DMA) și monometilamina (MMA) sunt utilizate pentru a sintetiza solvenții polari aprotici dimetilformamidă (DMF), dimetilacetamidă (DMAc) și n-metilpirolidona (NMP).

Aplicațiile pentru DMF includ: acoperirea cu uretan, solventul din fire acrilice, solvenții de reacție și solvenții de extracție.

DMAc este utilizat la fabricarea coloranților și a solventului. În cele din urmă, NMP este utilizat în rafinarea uleiurilor lubrifiante, a stripperului de vopsea și a acoperirii smalțului.

Exemple

Cocaină

Molecula de cocaină. Sursa: NEUROtiker, prin Wikimedia Commons

Cocaina este folosită ca anestezic local în anumite tipuri de operații ale ochilor, urechii și gâtului. După cum s-a văzut, este o amină terțiară.

Nicotină

Molecula de nicotină. Sursa: Jü, de la Wikimedia Commons

Nicotina este principalul agent al dependenței de tutun și din punct de vedere chimic este o amină terțiară. Nicotina din fumul de tutun este absorbită rapid și foarte toxic.

Morfină

Molecula de morfină. Sursa: NEUROtiker, de la Wikimedia Commons

Este unul dintre cele mai eficiente calmante pentru calmarea durerii, în special a cancerului. Este, din nou, o amină terțiară.

Serotonina

Molecula de serotonină. Sursa: Harbin, de la Wikimedia Commons

Serotonina este un neurotransmițător aminic. La pacienții cu depresie, concentrația principalului metabolit al serotoninei este scăzută. Spre deosebire de celelalte amine, aceasta este primară.

Referințe

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organica. Aminele. ( Ediția ^a 10- ^a .) Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Chimie organica. (Ediția a șasea). Mc Graw Hill.
3. Morrison și Boyd. (1987). Chimie organica. (Ediția a cincea). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Compania Chemours (2018). Metilaminele: utilizări și aplicații. Recuperat din: chemours.com
5. Cercetarea pieței de transparență. (Sf). Amine: fapte și utilizări importante. Recuperat de la: transparentmarketresearch.com
6. Wikipedia. (2019). Amine. Recuperat de la: en.wikipedia.org
7. Ganong, WF (2003). Fiziologie medicală. Ediția a 19-a. Editorial El Manual Moderno.