AMINAS ALIFÁTICAS Y AROMÁTICAS INTRODUCCION. - Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco (:NH3), en el que uno o más grupos alquilo o arilo están unidos al nitrógeno. Las aminas son moléculas nitrogenadas con estructura piramidal, similar al amoniaco. El nitrógeno forma tres enlaces simples a través de los orbitales con hibridación sp3. El par solitario ocupa el cuarto orbital con hibridación sp3 y es el responsable del comportamiento básico y nucleófilo de las aminas. De hecho, hec ho, las aminas constituyen las bases orgánicas más importantes que se encuentran en la naturaleza, resultan de la sustitución electrofilia de los hidrógenos de la molécula por los radicales alquilo. Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno, estas son aminas primarias, aminas secundarias y aminas terciarias. Las aminas son compuestos incoloros que se oxidan con facilidad facil idad lo que permite que se encuentren compuestos coloreados, también son compuestos que mientras más número de carbonos se encuentren unidos a la molécula el olor se hace similar al del pescado. PROPIEDADES FISICAS
Las aminas de bajo peso molecular son gases a temperatura ambiente. Las más pesadas y complejas son líquidos o sólidos. las aminas presentan puntos de ebullición elevados debido a que las moléculas formas puentes de hidrogeno. las aminas que tienen menos de seis carbonos son solubles en agua porque forman puentes de hidrógeno con ella. aminas de más de seis carbonos son insolubles en agua y solo se disuelven en solventes orgánicos.
Como el amoniaco, las aminas son compuestos polares y pueden formar puentesde hidrógeno intermol eculares, salvo as terciarias. terciarias. Las aminas tienen puntos de ebullición ebullición más alto que los compuestos no polares de igual peso molecular, pero inferiores a los de alcoholes o ácidos carboxílicos.
Las aminas presentan presentan puntos de fusión y ebullición más bajos que los alcoholes. Así, la etilamina hierve a 17ºC, mientras que el punto de ebullición del etanol es de 78ºC.
PROPIEDADES QUIMICAS Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco (NH3), y son producto de la sustitución de los hidrógenos que componen al amoniaco por grupos alquilo o arilo. Las aminas se clasifican de acuerdo al número de sustituyentes unidos al nitrógeno en aminas primarias, aminas secundarias y terciarias. ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN
Si un grupo -R reemplaza uno de los átomos de hidrogeno de una molécula de amoniaco, se produce una amina primaria (la). Si dos de los átomos de hidrogeno del NH3 se reemplazan por dos grupos R. se produce una amina secundaria (2a).
Si los tienes átomos de hidrogeno del NH3, se reemplazan por tres grupos R se produce una amina terciaria (3a).
Ejemplos: H-N-H H AMONIACO
R-N-H
R-N-H
H AMINA 1
R AMINA2
R-N-R R AMINA 3
AMINAS ALIFATICAS R-NH2 Amina alifática primaria
R-N-R´
R-N-R´
H amina alifática secundaria
R´´ amina alifática terciaria
AMINAS AROMATICAS Ar-NH2 Amina aromatica primaria
Ejemplos:
Ar-N-Ar H amina aromatica secundaria
Ar-N-Ar Ar amina aromatica terciaria
Las aminas se clasifican en aminas aromáticas y aminas alifáticas
NOMENCLATURA Se forman con los nombres de los grupos alquilos enlazadosal nitrogeno, seguidos del sufijo amina. Se utilizan los prefijos di tri y tetra para indicar que hay dos o cuatro sustituyentes identicos. Regla 1. Las aminas se pueden nombrar como derivados de alquilaminas o alcanoaminas. Veamos algunos ejemplos.
Regla 2. Si un radical está repetido varias veces, se indica con los prefijos di-, tri-,... Si la amina lleva radicales diferentes, se nombran alfabéticamente.
Regla 3. Los sustituyentes unidos directamente al nitrógeno llevan el localizador N. Si en la molécula hay dos grupos amino sustituidos se emplea N,N'.
Regla 4. Cuando la amina no es el grupo funcional pasa a nombrarse como amino-. La mayor parte de los gr upos funcionales tienen prioridad sobre la amina (ácidos y derivados, carbonilos, alcoholes)
QUIRALIDAD DE LAS AMINAS Cuando una amina tiene tres sustituyentes diferentes, el nitrogeno se convierte en quiral y la imagen especular no es superponible con la molecula. Sin embargo las aminas son opticamente inactivas debido a la inversion del nitrogeno, que interconviene los dos enantiomeros entre si, dando lugar a una mezcla racemica. POLARIDAD DE LAS AMINAS. Las aminas son muy polares porque el momento dipolar del par asilado de electrones se suma a los momentos dipolares de los enlaces C-N y H-N. Además, las aminas primarias y secundarias tienen enlaces N-H que les permite formar puentes de hidrógenos. SALES DE AMONIO. La mayoría de las aminas, que contienen más de seis átomos de carbono, son relativamente insolubles en agua. En presencia de ácido diluido (en disolución acuosa). Estas aminas forman las sales de amonio correspondientes, por lo que se disuelven en agua. Cuando la solución se transforma en alcalina, se regenera la amina. SOLUBILIDAD. La amina regenera o bien se separa de la solución acuosa, o se extrae con un disolvente orgánico. Las aminas primarias y secundarias son compuestos polares, capaces de formar puente de hidrogeno entre si y son el agua, esto las hace solubles en ella. La solubilidad disminuye en las moléculas con más de seis átomos de carbono en la que posee el anillo aromático.
Ejemplo:
ACIDEZ Y BASICIDAD DE LAS AMINAS. Las aminas se comportan como bases a través del par del nitrógeno. También se comportan como ácidos débiles pudiendo desprotonarlas mediante el empleo de bases muy fuertes ( organolépticos) PUNTO DE EBULLICION. El punto de ebullición de las aminas es más alto que el de los compuestos apolares que presentan el mismo peso molecular de las aminas. El nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, esto hace que los puentes de hidrogeno entre las aminas se den en menor grado que en los alcoholes. Esto hace que el punto de ebullición de las aminas sea más bajo que el de los alcoholes del mismo peso molecular. Ejemplos:
Síntesis de las aminas. Las aminas se obtienen tratando derivados halogenados o alcoholes con amoniaco. Producción de aminas a partir de derivados halogenados. CH3-CH2-Cl + HNH2
→
Cloro-etano
CH3-CH2-NH2 + HCl
etil amina
Las aminas inferiores se presentan comercialmente haciendo pasar amoniaco y vapores de alcoho l en presencia de óxido de thorio o de aluminio caliente. CH3 + H-NH2
→
CH3-NH2 +
HOH
Metil amina La reducción de diversos compuestos como nitrogenados, nitrilos, aldehídos o ceto nas también tiene entre sus productos finales las aminas. REACCIONES Y OBTENCIÓN DE AMINA
Las aminas son compuestos químicos orgánicos que derivan del amoniaco por sustitución de hidrógenos de la molécula de amoniaco por otros sustituyentes o radicales com o: alquilo, arilo, aralquilo según el número de hidrógenos sustituidos pueden ser primarios segundarios o terciarios. Las reacciones con el asido nitroso permite diferenciar entre aminas primarias, segundarias y terciarias. Ejemplo Las aminas primarias reaccionan con desprendimiento de nitrógeno Amina primaria R-CH2-NH2+HONO Alcohol R-CH2OH+ N2 +H2O
Las aminas segundarias reaccionan lentamente en el caliente con el ácido nitroso formando nitroso minas con apariencia aceitosa. Amina segundaria R-NH-R’+HONO Alcohol R-NNO-R’ + H2O
Las aminas terciarias tratadas con exceso de ácido nitroso conducen a la formación de nitritos
Amina terciaria R-NR’-R’’ + HONO Nitrito de trialquimonio R-N(R’)HNO2-R
La síntesis de Gabriel permite obtener aminas primarias a partir de halo alcanos sin que se formen mezclas de aminas segundarias y terciarias.
La transposición de Hoffman es una reacción química que permite obtener a partir de una amida primaria y dióxido de carbono. La reacción ocurre mediante un mecanismo de reacción complejo que incluye una transposición del grupo alquilo
Las aminas se obtienen por reducción de nitrilos y amidas con el hidruro de litio y aluminio. La transposición Hoffman convierte las amidas en aminas con un carbono que el halo alcano de partida. La síntesis de Gabriel permite obtener aminas a partir del ácido ftálico. NITRILOS:
Son compuestos orgánicos nitrogenados que resultan de la unión del alquilo con un cianuro –CN como grupo principal funcional, son derivados orgánicos del cianuro d e los que el hidrogeno ha sido sustituido por un radical alquilo. Los nitrilos se nombran terminando en el nombre alcano en –nitrilo como (metano nitrilo, etano nitrilo, propano nitrilo.
Al igual que los compuestos órgano metálicos el hidruro de aluminio y litio ataca a los nitrilos transformándolos en aminas Ejemplo:
REDUCCION DE LOS NITRILOS:
Es cuando el hidruro de aluminio y litio transforma los nitrilos
en aminas y el DIBAL en aldehídos.
Son intermediarios versátiles y de mucha utilidad en las industrias químicas son usualmente materiales de partida para diversas aplicaciones comerciales pero los compuestos alifáticos exhiben una diversidad química debido a que se forma una variedad de compuestos según condiciones de reacción. REDUCCION DE LOS NITRILOS COMPUESTOS:
Pertenece al tipo de reacciones que denominamos sustitución nucleofílica el halogenuro orgánico es atacado por el amoniaco nucleofílico el mismo modo que los es por los iones hidróxido alcoxido cianuro acetiluro y la molécula de agua. AMOLISIS DE HALOGENUROS:
Al igual que estas reacciones de sustitución nucleofilica mencionada la amonolisis se circunscribe sobre todo a los halogenuros de alquilo o a halogenuros de alquilo sustituidos además la eliminación tiende a compartir con la sustitución como sucede con otras reacciones de este tipo: el amoniaco puede atacar a un hidrogeno para formar un alquenos y a un carbono para formar una amina por consiguiente la amonolisis da los rendimientos más elevados con halogenuros primarios (donde predomina la sustitución) y es prácticamente inútil para los terciarios (donde predomina la eliminación). Ejemplo:
A consecuencia de su elevada basicidad los alcaloides no se presentan libres en las plantas sino neutralizados con formación de sales. L os ácidos libres para esta neutralización no proceden general mente de los líquidos celulares normales, sino que son aportados por las plantas especialmente para este fin. Por ello es frecuente que en muchas especies se observe, simultáneamente con la aparición de los alcaloides, la acumulación de ácidos carboxílicos característicos, los que a veces aun cuando no tengan en absoluto ninguna relación estructural con los alcaloides. BASICIDAD FORMACION DE SALES:
Ejemplos:
Alquilación de aminas (RNH 2 + R’X
R’NHR
+HX)
Ejemplo:
CH3-CH2-NH2 + CH3 I
CH3-CH2-NH-CH3 + HI
Etil amina yoduro de metilo Etil metil amina yoduro de hidrogeno Formación de aminas
Ejemplo:
HCL CH3-CH2-CH2-NH2 + NaNO2
CH3-CH2-CH2-N
NCI + NaCI + H 2O
Propil amina nitrito de sodio
cloruro de propendiazonio cloruro de Sodio agua
Ejemplo de aromatico
NO2
N
NCL
HCL + NaNO2 Fenil amina
+NaCL + H2O cloruro de
benzendiozonio
Situación electrofilia en el anillo (orto y piro)
NO2
Br
NH2
+ Br 2
Br 2,4,6- tri bromo anilina
Br
Basicidad (acepta protones) Ejemplo:
H
CH3-NH2 + H2O
CH3-NH2 + OH
Kb= [productos] [Reactivos] H Kb = [CH3 – NH2] [OH ]
=
4.4X10 -4
[CH3 – NH2] NH3 + H2O
NH4 + OH Kb = [NH4] [OH
] =1.8X10 -5
[NH3] La metil amina es más básica que el amoniaco porque su constante K es mayor. Otros ejemplos de aminas
O Br 2 OH-
H3C – C NH2
H3C - NH2
+ CO2
H2O
Las amidas se convierten en aminas, con un carbono menos, mediante tratamiento con bromo básico. Esta reacción es conocida como transposición de Hoffman. O
NH2 C
NH2
Br 2 OH-
+ CO2
H2O
La amida reacciona con el bromo en medio básico formando una N – bromoamida, que reagrupa a isocianato. La hidrolisis del isocianato produce el ácido carbonico, que descarboxila para dar la amina.
Halogenuros de alquilo
CH3 – Br + NH3 + NaOH Bromuro de metilo amoniaco
CH 3NH2+ NaBr+ H2O metilamina
CH3-CH2CL+NH3+NaOH
CH3CH2NH2+NaCL+H2O
Cloruro de etilo amoniaco
etilamina
REACCIONES DE LAS AMINAS ALIFATICAS Y AROMATICAS: CH3Br : NH3
CH3-NH3+HBr CH3Br
CH3 CH3-NH2+HBr
CH3Br
CH3 CH3-NH+HBr CH3
CH3-NH2 CH3 CH3-NH
CH3 CH3Br CH3 CH3-NH CH3-N-CH3+HBr CH3 CH3 Amina secundaria 2CH3-CH2-Br+NH Bromoetano Amina Terciaria 3CH3-CH2-Br+NH3 Bromoetano Aminas Alifaticas
H CH3-CH2-N-CH2-CH3+2HBr Dietilamina
CH3-CH2-N-CH2-CH3+3HBr CH2-CH3 Trietilamina
(CH3)2CH-N-H H Isopropilamina
-N-CH3 CH3-CH2-N-CH3 H CH3 Ciclohexilmetilamina EtilDimetilamina
CH3 CH3-C-CH3 NH2 t-Butilamina (1º)
H CH3CH2-N-CH3 Etilmetilamina (2º)
CH3 CH3-N-CHCH2CH3 CH3 sec-Butildimetilamina (3º)
H H2NCH2CH2OH CH3-N-CH(CH2)4CH3 CH3 2-aminoetanol(Etanolamina) 2-(N-Mmetilamino) heptano (1º) (2º)
H2NCH2CH2CH2COOH Ácido y- aminobutirico (1º) Aminas Aromáticas NH2 Br Br
CH3 N C2H5
2,4,6-Tribromoanilina (1º)
N-Etil-metilanilina (3º)
N(CH3)2
CH3
NO p-Nitroso-N,N-dimetilanilina
NH2 p-Toluidina
H N
H N
O2H
Difenilamina (2º)
NO2
4,4-Dinitrodifenilamina (2º)
H
O
N
O
NH-C
H + CH3-C
CH3 + HBr Br
Anilina
Bromuro de etanoilo
H CH3-CH2-N Etilamina
O +CH3-C
H
acetanilide
Cl cloruro de etanoico
O CH3-CH2-NH-C
+HCl
CH3 N-etil-etanamida
¿Dónde se encuentran las aminas? Las aminas se encuentran formando parte de la naturaleza en los aminoácidos y conforman las proteínas que son un componente esencial del organismo de los seres vivos. Al agradarse las proteínas se descomponen en distintas aminas, como cadaverina y putrescina entre otras. las cuales emiten olor desagradable. Es por ello que cuando la carne de aves, pescado y res no es preservada mediante refrigeración, los microorganismos que se encuentran en ella degradan las proteínas en aminas y se produce un olor desagradable. Las aminas son parte de los alcaloides que son compuestos complejos que se encuentran en las plantas. Algunos de ellos son la morfina y la nicotina. Algunas aminas son biológicamente importantes como la adrenalina y la noradrenalina. Las aminas secundarias que se encuentran en las carnes y los pescados o en el humo del tabaco. USOS Y APLICACIONES DE LAS AMINAS Las aminas tienen múltiples aplicaciones en diversos campos como: Preparación de agentes reveladores Papelería en fotografías Tejidos Colorantes Cosméticos Jabones Plásticos Desinfectantes Productos agroquímicos Compuestos activos en droga Refuerzo de explosivos especiales Herbicidas Fibras artificiales Insecticidas Disolvente y antioxidante Elaboración de caucho Detector de fugas de gases Productos farmacéuticos
USOS Y APLICACIONES DE LAS AMINAS
