Štruktúra amínov, vlastnosti, typy, použitia, príklady

amíny sú to organické zlúčeniny odvodené od amoniaku. Vytvárajú kovalentné väzby medzi uhlíkom a dusíkom. Prirodzene, molekula dusíka je kineticky inertná; ale vďaka biologickej fixácii sa transformuje na amoniak, ktorý následne podlieha následným alkylačným reakciám.

Keď je amoniak "prenajatý", nahradí jeden, dva alebo tri z jeho troch vodíkov atómami uhlíka. Tieto uhlíky môžu pochádzať z alkylovej (R) alebo arylovej (Ar) skupiny. Existujú teda alifatické amíny (lineárne alebo rozvetvené) a aromatické.

Všeobecný vzorec pre alifatické amíny je uvedený vyššie. Tento vzorec sa môže použiť pre aromatické amíny, berúc do úvahy, že R môže byť tiež arylová skupina Ar. Všimnite si podobnosť medzi amínom a amoniakom, NH₃. Prakticky bol H nahradený bočným reťazcom R.

Ak R pozostáva z alifatických reťazcov, máme to, čo je známe ako alkylamín; keď je R aromatický, arylamín. Z arylamínov je najdôležitejším zo všetkých alanín: aminoskupina, -NH₂, viazaný na benzénový kruh.

Keď sú v molekulárnej štruktúre okysličené skupiny, ako je OH a COOH, zlúčenina sa už viac nazýva amín. V tomto prípade sa amín považuje za substituent: aminoskupinu. Napríklad v aminokyselinách sa to deje, rovnako ako v iných biomolekulách obrovského významu pre život.

Pretože dusík bol nájdený v mnohých základných zlúčeninách pre život, tieto boli považované za životne dôležité amíny; to znamená „vitamíny“. Avšak, mnoho vitamínov nie sú ani amíny, a ešte viac, nie všetky sú životne dôležité. To však nepopiera jeho veľký význam v živých organizmoch.

Amíny sú organické bázy silnejšie ako samotný amoniak. Sú ľahko extrahovateľné z rastlinnej hmoty a vo všeobecnosti majú silné interakcie s neurónovou matricou organizmov; preto mnoho liečiv a liečiv pozostáva z amínov s komplexnými štruktúrami a substituentmi.

index

• 1 Štruktúra
• 2 Vlastnosti amínov
  • 2.1 Polarita
  • 2.2 Fyzikálne charakteristiky
  • 2.3 Rozpustnosť vo vode
  • 2.4 Základnosť
• 3 Typy (primárne, sekundárne, terciárne)
• 4 Tréning
  • 4.1 Alkylácia amoniaku
  • 4.2 Katalytická hydrogenácia
• 5 Nomenklatúra
• 6 Použitie
  • 6.1 Farbivá
  • 6.2 Lieky a drogy
  • 6.3 Liečba plynov
  • 6.4 Poľnohospodárska chémia
  • 6.5 Výroba živice
  • 6.6 Živočíšne živiny
  • 6.7 Gumárenský priemysel
  • 6.8 Rozpúšťadlá
• 7 Príklady
  • 7.1 Kokaín
  • 7.2 Nikotín
  • 7.3 Morfín
  • 7.4 Serotonín
• 8 Referencie

štruktúra

Aká je jeho štruktúra? Hoci sa mení v závislosti od povahy R, elektronické prostredie atómu dusíka je rovnaké pre všetky z nich: tetraedrický. Ale s dvojicou elektrónov, ktoré nie sú zdieľané na atóme dusíka (··), sa molekulárna geometria stáva pyramidálnou. To platí pre amoniak a amíny.

Amíny môžu byť reprezentované tetraedrónom, rovnako ako sa to robí so zlúčeninami uhlíka. Takže, NH₃ a CH₄ sú nakreslené ako tetraedróny, kde sa pár (··) nachádza v jednom z vrcholov nad dusíkom.

Obe molekuly sú achirálne; začínajú však prezentovať chiralitu, pretože ich Hs sú nahradené R. Amine R₂NH sú achirálne, ak sú dve R odlišné. Chýba však žiadna konfigurácia na odlíšenie jedného enantioméru od druhého (ako je to u chirálnych uhlíkových centier).

Je to preto, že enantioméry:

R₂N-H H-NR₂

vymieňajú sa takou rýchlosťou, že ani jeden z nich sa nemôže izolovať; a preto sa štruktúry amínov považujú za achirálne, aj keď všetky substituenty na atóme dusíka sú odlišné.

Vlastnosti amínov

polarita

Amíny sú polárne zlúčeniny, pretože NH aminoskupina₂, pretože má elektronegatívny atóm dusíka, prispieva k dipolárnemu momentu molekuly. Všimnite si, že dusík má schopnosť darovať vodíkové väzby, čo znamená, že amíny majú zvyčajne vysoké teploty varu a teploty topenia.

Pri porovnávaní tejto vlastnosti s vlastnosťou okysličených zlúčenín, ako sú napríklad alkoholy a karboxylové kyseliny, sú však tieto látky menšie..

Napríklad bod varu etylamínu, CH₃CH₂NH₂ (16,6 ° C) je nižšia ako v etanole, CH₃CH₂OH (78 ° C).

Ukázalo sa teda, že vodíkové väzby O-H sú silnejšie ako väzby N-H, aj keď amín môže tvoriť viac ako jeden mostík. Toto porovnanie je platné iba v prípade, že R má rovnakú molekulovú hmotnosť pre tieto dve zlúčeniny (CH₃CH₂-). Na druhej strane, etán varí pri -89 ° C, CH₃CH₃, je plyn pri teplote miestnosti.

Pretože amín má menej vodíka, vytvára menej vodíkových väzieb a jeho bod varu sa znižuje. Toto sa pozoruje, ak sa porovná teplota varu dimetylamínu (CH₃)₂NH (7ºC), s etylamínom (16,6ºC).

Fyzikálne charakteristiky

Vo svete chémie, keď sa hovorí o amíne, tam je nedobrovoľný akt pokrývajúci nos. Je to preto, že vo všeobecnosti majú zvyčajne nepríjemné pachy, z ktorých niektoré sa podobajú na zhnité ryby.

Okrem toho majú kvapalné amíny tendenciu mať žltkasté tóny, ktoré zvyšujú vizuálnu nedôveru, ktorú vytvárajú.

Rozpustnosť vo vode

Amíny majú tendenciu byť nerozpustné vo vode, pretože napriek tomu, že sú schopné tvoriť vodíkové väzby s H₂Alebo jeho hlavná organická zložka je hydrofóbna. Čím sú R skupiny objemnejšie alebo dlhšie, tým nižšia je ich rozpustnosť vo vode.

Keď je však v strede kyselina, rozpustnosť je zvýšená tvorbou tzv. Amínových solí. V nich má dusík pozitívny čiastočný náboj, ktorý elektrostaticky priťahuje aniónovú alebo konjugovanú bázu kyseliny.

Napríklad v zriedenom roztoku HCl, amínu RNH₂ Reaguje nasledovne:

SB₂ + HCI => RNH₃⁺cl^- (primárna soľ amínu)

SB₂ bol nerozpustný (alebo mierne rozpustný) vo vode a v prítomnosti kyseliny tvorí soľ, ktorej solvatácia iónov podporuje jeho rozpustnosť..

Prečo sa to stalo? Odpoveď spočíva v jednej z hlavných vlastností amínov: sú polárne a základné. Byť zásadný, budú reagovať s kyselinami dostatočne silnými, aby ich protonovali, podľa definície Brönsted-Lowry.

zásaditosť

Amíny sú organické bázy silnejšie ako amoniak. Čím vyššia je hustota elektrónov okolo atómu dusíka, tým bude bázickejšia; to znamená, že bude rýchlejšie deprotonovať kyseliny v médiu. Ak je amín veľmi bázický, môžete ho dokonca vytrhnúť z alkoholov.

R skupiny prispievajú elektronickou hustotou k dusíku indukčným účinkom; keďže nesmieme zabúdať, že je to jeden z najviac elektronegatívnych atómov. Ak sú tieto skupiny veľmi dlhé alebo objemné, indukčný účinok bude väčší, čo tiež zvýši zápornú oblasť okolo páru elektrónov (··).

To spôsobuje (··) rýchlejšie prijatie iónu H⁺. Ak sú však R veľmi objemné, bazicita znižuje zásaditosť. Prečo? Z jednoduchého dôvodu, že H⁺ musí prejsť konfiguráciou atómov pred dosiahnutím dusíka.

Ďalší spôsob uvažovania o zásaditosti amínu je stabilizácia jeho amínovej soli. To, čo sa znižuje indukčným účinkom, môže znížiť kladný náboj N⁺, bude to bázickejší amín. Dôvody sú rovnaké, ako bolo vysvetlené.

Alkylamíny a arylamíny

Alkylamíny sú oveľa bázickejšie ako arylamíny. Prečo? Na jednoduché pochopenie je znázornená štruktúra anilínu:

Hore, v aminoskupine, je pár elektrónov (·). Tento pár "putuje" vnútri kruhu v polohách orto a vzhľadom na NH₂. To znamená, že dva horné vrcholy a opačný k NH₂ sú pozitívne nabité, zatiaľ čo atóm dusíka je pozitívne.

Byť dusík pozitívne nabitý, ⁺N, bude odpudzovať ión H⁺. A ak by to nestačilo, dvojica elektrónov sa delokalizuje v rámci aromatického kruhu, čím sa stáva menej prístupným pre deprotonáciu kyselín..

Zásaditosť anilínu môže byť zvýšená, ak sú skupiny alebo atómy, ktoré darujú elektronickú hustotu, spojené s kruhom, konkurujú s párom (· ·) a nútia ho, aby sa nachádzal s väčšou pravdepodobnosťou v atóme dusíka, pripravenom konať ako báza.

Typy (primárne, sekundárne, terciárne)

Hoci neboli formálne prezentované, implicitne sa odkazuje na primárne, sekundárne a terciárne amíny (vrchný obrázok, zľava doprava)..

Primárne amíny (RNH)₂) sú monosubstituované; sekundárne (R₂NH) sú disubstituované dvoma skupinami alkyl alebo aryl R; a terciárne látky (R₃N), sú trisubstituované a nemajú vodík.

Všetky tieto amíny sú odvodené z týchto troch typov, takže ich diverzita a interakcie s biologickou a neurónovou matricou sú obrovské.

Vo všeobecnosti možno očakávať, že terciárne amíny budú najzákladnejšie; nemôžete však urobiť takýto nárok bez toho, aby ste poznali štruktúry R.

výcvik

Alkylácia amoniaku

Najprv bolo spomenuté, že amíny sú odvodené od amoniaku; preto je ich najjednoduchší spôsob ich alkylácie. Na tento účel reaguje nadbytok amoniaku s alkylhalogenidom, po čom nasleduje pridanie bázy na neutralizáciu amínovej soli:

NH₃ + RX => RNH₃⁺X^- => RNH₂

Tieto kroky vedú k primárnemu amínu. Môžu sa tiež tvoriť sekundárne a dokonca terciárne amíny, takže sa znižuje výťažok jedného produktu.

Niektoré tréningové metódy, ako je Gabrielova syntéza, umožňujú získanie primárnych amínov, takže sa nevytvárajú žiadne iné nežiaduce produkty.

Ketóny a aldehydy môžu byť tiež redukované v prítomnosti amoniaku a primárnych amínov, aby vznikli sekundárne a terciárne amíny..

Katalytická hydrogenácia

Nitrozlúčeniny sa môžu redukovať v prítomnosti vodíka a katalyzátora, ktorý sa má transformovať na zodpovedajúce amíny.

ARNO₂ => ArNH₂

Nitrily, RC'N a amidy, RCONR₂, sú tiež redukované na primárne a terciárne amíny.

názvoslovie

Ako sa pomenujú amíny? Väčšinu času sú pomenované ako R, alkyl alebo arylová skupina. K názvu R, odvodenému z jeho alkánu, sa na konci pridá slovo „amín“.

Takže, CH₃CH₂CH₂NH₂ Je to propylamín. Na druhej strane môže byť pomenovaný len s ohľadom na alkán a nie ako skupina R: propánamín.

Prvý spôsob, ako ich pomenovať, je zďaleka najlepšie známy a používaný.

Keď sú dve NH skupiny₂, alkán je uvedený a polohy aminoskupín sú uvedené. Takže, H₂NCH₂CH₂CH₂CH₂NH₂ nazýva sa to: 1,4-butándiamín.

Ak existujú okysličené skupiny, ako je OH, mala by mať prednosť pred NH₂, ktorý sa označuje ako substituent. Napríklad HOCH₂CH₂CH₂NH₂ nazýva sa: 3-aminopropanol.

Čo sa týka sekundárnych a terciárnych amínov, na označenie skupín R sa používajú písmená N. Najdlhší reťazec zostane s názvom zlúčeniny. CH₃NHCH₂CH₃ nazýva sa N-metyletylamín.

aplikácie

farbivá

Primárne aromatické amíny môžu slúžiť ako východiskový materiál na syntézu azofarbív. Spočiatku amíny reagujú za vzniku diazóniových solí, ktoré tvoria azozlúčeniny pomocou azo-väzby (alebo diazo-väzby)..

Tieto sa kvôli intenzite ich sfarbenia používajú v textilnom priemysle ako farbiaci materiál; napríklad: oranžová oranžová, hnedá 138, žltá FCF a ponceau.

Drogy a drogy

Mnohé lieky pôsobia s agonistami a antagonistami prirodzených amínových neurotransmiterov. Príklady:

-Chlórfeniramín je antihistaminikum používané na kontrolu alergických procesov v dôsledku požitia niektorých potravín, sennej nádchy, bodnutia hmyzom atď..

-Chlórpromazín je sedatívum, nie induktor spánku. Zmierňuje úzkosť a dokonca sa používa pri liečbe niektorých duševných porúch.

-Efedrín a fenylefedrín sa používajú ako dekongestanty dýchacích ciest.

-Amitriptalín a imipramín sú terciárne amíny, ktoré sa používajú pri liečbe depresie. Kvôli svojej štruktúre sú klasifikované tricyklické antidepresíva.

-Opioidné analgetiká ako morfín, kodeín a heroín sú terciárne amíny.

Spracovanie plynov

Niekoľko amínov, vrátane diglykolamínu (DGA) a dietanolamínu (DEA), sa používajú pri odstraňovaní plynov oxidu uhličitého (CO).₂) a sírovodíka (H₂S) prítomné v zemnom plyne a rafinériách.

Poľnohospodárska chémia

Metylamíny sú medziprodukty pri syntéze chemikálií, ktoré sa používajú v poľnohospodárstve ako herbicídy, fungicídy, insekticídy a biocídy..

Výroba živice

Metylamíny sa používajú pri príprave ionomeničových živíc, ktoré sa môžu použiť pri deionizácii vody.

Živočíšne živiny

Trimetylamín (TMA) sa používa predovšetkým pri výrobe cholínchloridu, doplnku vitamínu B, ktorý sa používa na kŕmenie kurčiat, moriek a ošípaných..

Gumárenský priemysel

Dimetylamín oleát (DMA) je emulgátor na použitie pri výrobe syntetického kaučuku. DMA sa používa priamo ako modifikátor polymerizácie v plynnej fáze butadiénu a ako stabilizátor prírodného latexu namiesto amoniaku.

rozpúšťadlá

Dimetylamín (DMA) a monometylamín (MMA) sa používajú na syntézu polárnych aprotických rozpúšťadiel dimetylformamidu (DMF), dimetylacetamidu (DMAc) a n-metylpyrolidónu (NMP)..

Použitie DMF zahŕňa: uretánový povlak, rozpúšťadlo pre akrylové priadze, reakčné rozpúšťadlá a extrakčné rozpúšťadlá.

DMAc sa používa pri výrobe farbív a rozpúšťadiel pre priadze. Nakoniec sa NMP používa pri rafinácii mazacích olejov, odstraňovaní náterov a smaltovaní.

Príklady

kokaín

Kokaín sa používa ako lokálne anestetikum pri určitých typoch chirurgických operácií oka, uší a hrdla. Ako vidíte, je to terciárny amín.

nikotín

Nikotín je primárnym činiteľom závislosti od tabaku a chemicky je to terciárny amín. Nikotín prítomný v tabakovom dyme je rýchlo absorbovaný a vysoko toxický.

morfium

Je to jedno z najúčinnejších analgetík na zmiernenie bolesti, najmä rakoviny. Opäť je to terciárny amín.

serotonín

Serotonín je amínový neurotransmiter. U depresívnych pacientov sa znižuje koncentrácia hlavného metabolitu serotonínu. Na rozdiel od iných amínov je to primárne.

referencie

1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10^th vydania.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organická chémia (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
3. Morrison a Boyd. (1987). Organická chémia (Piate vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Spoločnosť Chemours. (2018). Metylamíny: použitia a aplikácie. Zdroj: chemours.com
5. Transparentnosť prieskumu trhu. (N. D.). Amíny: dôležité fakty a použitia. Zdroj: transparentmarketresearch.com
6. Wikipedia. (2019). Amine. Zdroj: en.wikipedia.org
7. Ganong, W. F. (2003). Lekárska fyziológia 19. vydanie. Redakcia Moderný manuál.