“Aminas” CONTENIDO
Introducción………………………………………………………………………………..… Introducción………………………………………………………………………………..…....2 ....2 1. Estructura…………………………………………………………………………….……....2 Estructura…………………………………………………………………………….……....2 2. Importancia…………………………………………………………………………………...3 Importancia…………………………………………………………………………………...3 3. Clasificación………… Clasificación…………………………………… ………………………………………………. …………………….………………….. ………………….........3 .......3 4. Nomenclatura…………………………………………………………………….…………...4 Nomenclatura…………………………………………………………………….…………...4 5. Reglas para nombrar aminas……………………………………………… aminas………………………………………………….………….…5 ….………….…5 6.Propiedades de las aminas……………… aminas…………………………………… ………………………………………… ……………………………. ………....6 ...6 6.1 Físicas……………………………………………………………………………….…… Físicas……………………………………………………………………………….……..6 ..6 6.2 Químicas…………………………………………………………………………………..9 7. Basicidad…………………………………………………………………………………..….9 8. Sales de Amonio……………………………………………………………………………..10 10. Fuente industrial…………… industrial………………………………… ……………………………………………… …………………………………….......10 ………….......10 11. Síntesis de aminas……………………………………………………………………….…11 12. Reacciones de aminas…………………………………… aminas………………………………………………………… …………………………….......16 ……….......16 13. Usos Usos y aplicaciones………………………………………………………………………...20 14. Bibliografía…………………………………………………………………………………21
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Aminas Introducción
Las aminas son compuestos orgánicos derivados del amoniaco, de la misma forma que los alcoholes y éteres son compuestos orgánicos derivados del agua. Se clasifican como primarias (RNH2), secundarias (R2NH) o terciárias (R3N). De las sustancias orgánicas existentes las aminas muestran una basicidad apreciable y su química en muchos aspectos es similar a la de los alcoholes y éteres, es decir pueden formar puentes de hidrógenos y actuar como nucleófilos en las reacciones de sustitución. Sin embargo hay ciertas diferencias en la reactividad, porque el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno. 1. Estructura.-
Se pueden considerar a las aminas como compuestos nitrogenados derivados del amoniaco (:NH3) en el que uno o más grupos alquilo o arilo están unidos al nitrógeno
De las sustancias orgánicas que muestran basicidad apreciable (por ejemplo, aquella fuerza suficiente para azulear al tornasol), las más importantes son las aminas. Una amina tiene la formula general RNH2. R 2 NH o R 3 N, donde R es un grupo alquilo o arilo. arilo. Por ejemplo:
Se pueden presentar en plantas y animales. animales.
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2. Importancia.-
Las Aminas y los carbonilos son los más abundantes y tienen una multitud de funciones: neurotransmisores (dopamina), biorreguladores (epinefrina), vitaminas (niacina), metabolitos secundarios de plantas con actividades biológicas sobre otros organismos (alcaloides). Las proteínas y ácidos nucleicos, una gran mayoría de agentes farmacéuticos contienen grupos funcionales amino. 3. Clasificación.-
Se clasifican como aminas Primarias, secundarias o terciarias, en las cuales 1, 2 ó 3 átomos de hidrógeno del amoniaco (NH3) han sido reemplazados por grupos alquilo o arilo.
En relación con sus propiedades fundamentales — basicidad y la nucleofilicidad que la acompañan — , las aminas de tipos diferentes son prácticamente iguales. Sin embargo ≫ en muchas de sus reacciones. Los productos finales dependen del número de átomos de hidrogeno unidos al de nitrógeno, por esa razón son diferentes para aminas de distintos tipos. Sales cuaternarias de amonio, en las cuales hay 4 grupos alquilo o arilo unidos al nitrógeno.
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Según la naturaleza del o los grupos unidos al nitrógeno, las aminas pueden clasificarse como alifáticas, aromáticas, o alquilarilaminas.
Si el átomo de nitrógeno está formando parte de un ciclo, entonces la amina se clasificará como heterocíclica.
4. Nomenclatura.La forma más simple de denominar a las aminas, está vinculada a la designación de los sustituyentes sobre el nitrógeno, en orden alfabético y concluir con el sufijo -amina, en los aromáticos simples se los nombra como derivados de la anilina y en otras estructuras heterocíclicas como derivados de las aminas, cuyo nombre es trivial o común. Los ejemplos que se indican a continuación muestran el uso de la nomenclatura de las aminas:
El átomo de nitrógeno de una mina puede ser parte de un sistema anular, como se ilustra en las siguientes aminas heterocíclicas de ocurrencia común:
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Para la nomenclatura se usan varios sistemas:
IUPAC: el hidrocarburo más largo da nombre al compuesto, el grupo – NH2 es un sustituyente: aminoalcano Chemical Abstract System(CA S): el sufijo amina se une a la cadena principal: alcanamina Nombr e común / de clase fun cional: los sustituyentes se nombran en orden alfabético (alquilamina) o bien es un nombre histórico que hace referencia a su origen natural.
5. Reglas para nombrar aminas 1.1. Se identifica la cadena principal que tenga el grupo amino y se enumera por el carbono al cual se encuentra unido el grupo amino. Si existen dos o más grupos amino se nombran desde el extremo que dé lugar a los menores prefijos localizadores (posición) de los sustituyentes y se nombran en orden alfabético con la palabra amina.
el compuesto número 3 se llama 3-etil-6-metil-1,8-octanodiamina
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“Aminas” 1.2. Cuando hay radicales complejos (que no sean radicales alquilo) sustituyendo al hidrógeno del grupo amino, se utiliza la letra N (mayúscula) por cada sustituyente y se procede a nombrar al compuesto.
1.3. Si el grupo amino se encuentra como sustituyente junto a otro grupo funcional más importante y en el caso de existir varios en una cadena se utiliza los prefijos como (amino, metilamino, aminometil). El grupo amino debe quedar en la menor posición.
1.4. Cuando varios átomos de nitrógeno formen parte de la cadena principal se enumera normalmente viendo que su posición sea la más baja posible y nombra con el vocablo aza
6. Propiedades de las aminas.6.1 Físicas.-
Las aminas son compuestos altamente polares. Las aminas primarias y secundarias pueden formar puentes de hidrógeno intramoleculares en el estado líquido y por tanto tienen puntos de ebullición mayores que los alcanos de peso molecular equivalente. Una característica de las aminas de bajo peso molecular es su olor a pescado, que en cierta medida es distintivo.
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M etilami na , f ormando puentes de hi drógeno en el estado líquido.
Se oxidan con facilidad lo que permite que se encuentren como compuestos coloreados. Los primeros miembros de esta serie son gases con olor similar al amoníaco. A medida que aumenta el número de átomos de carbono en la molécula, el olor se hace similar al del pescado. Las aminas aromáticas son muy tóxicas se absorben a través de la piel.
Solubilidad : Las aminas primarias y secundarias son compuestos polares, capaces de formar puentes de hidrógeno entre sí y con el agua, esto las hace solubles en ella. La solubilidad disminuye en las moléculas con más de 6 átomos de carbono y en las que poseen el anillo aromático.
La ramificación aumenta la solubilidad y la mayoría de las aminas huelen a pescado podrido
Punto de Ebul li ción: 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 hidrógeno 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.
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Los tres tipos de aminas pueden formar enlaces de hidrogeno con el agua. Como resultado, las aminas menores son bastantes solubles en agua y tienen solubilidad limite al tomar unos seis atomos de carbono. Son solubles en disolventes menos polares, como eter, alcohol, benceno, ele. Las metil y ctilaminas huelen muy semejante al amoniaco. Las alquilaminas superiores tienen olor a pescado en descomposición. Las aminas aromaticas suelen ser muy toxicas, ya que son absorbidas por la piel, con resultados a menudo fatales. Las aminas aromaticas se oxidan facilmente al aire y con frecuencia se las encuentra coloreadas por productos de oxidacion, aunque son incoloras cuando están puras. 6.2 Propiedades químicas:
Síntesis de aminas: Las aminas se obtienen tratando derivados halogenados o alcoholes con amoniaco. Las aminas secundarias tanto alifáticas como aromáticas al reaccionar con el ácido nitroso generan N-nitrosaminas oleosas e insolubles en agua, llamadas también compuestos N-nitrosos.
7. Basicidad.-
La basicidad y la nucleofilicidad de las aminas está dominada por el par de electrones no compartido del nitrógeno, debido a este par, las aminas son compuestos que se comportan como bases y nucleófilos, reaccionan con ácido para formar sales ácido/base, y reaccionan con electrófilos en muchas de las reacciones polares que se han estudiado anteriormente (Ej. Sustituciones Nucleofílicas).
Basicidad de algunas alqui lamin as.-
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“Aminas” 8. Sales de aminas.- (sales de amonio) La basicidad de las aminas permite su protonación o alquilación, lo que da lugar a las sales de amonio. Dependiendo del número de sustituyentes que tenga el nitrógeno, las sales pueden ser primarias, secundarias o cuaternarias. La diferencia en el comportamiento de las aminas y sus sales, en cuanto a solubilidad, puede utilizarse tanto para detectar aminas, como para separarlas de sustancias no básicas. Un compuesto orgánico insoluble en agua que se disuelve en ácido clorhídrico acuoso, diluido, debe ser apreciablemente básico, lo que significa que, de seguro, se trata de una amina.
9. Estereoquímica del Nitrógeno.El nitrógeno utiliza orbitales sp3, que se dirigen hacia los vértices de un tetraedro. En consecuencia, las aminas son piramidales como el amoniaco y tienen casi los mismos ángulos de valencia (180º en la trimetilamina, por ejemplo). La distribución tetraédrica alrededor del nitrógeno de una amina sugiere que debería ser quiral si los tres sustituyentes fueran diferentes, puesto que el par solitario actuaría como el cuarto. Un comportamiento así y su imagen especular, por analogía con los centros quirales basados en el carbono no son superponibles. Esto se puede ilustrar con la N-metiletilamina, que es una alcanoamina quiral.
Sin embargo, dichos enantiómeros no han podido aislarse. Estudios espectroscópicos demostraron que la barrera energética entre los dos arreglos piramidales en torno al nitrógeno, por lo común es tan baja que ambos se interconvierten rápidamente. La molécula se puede visualizar como un equilibrio entre las dos formas.
10. Fuente industrial.Algunas de las aminas más sencillas e importantes se preparan a escala industrial mediante procesos que no tienen aplicación como métodos de laboratorio. 10
“Aminas” La amina más importante de todas, la anilina, se prepara de varias maneras: (a) por reducción de nitrobenceno con hierro y ácido clorhídrico, que son reactivos baratos (o bien, por hidrogenación catalítica); (b) por tratamiento del clorobenceno con amoniaco a temperaturas y presiones
elevadas, en presencia de un catalizador. La metilamina, dimetilamina y trimetilamina se sintetizan industrial mente con metanol y amoniaco:
Los halogenuros de alquilo se emplean para hacer algunas alquilaminas superiores, lo mismo que en el laboratorio.
11. Síntesis de las aminas.Los diferentes métodos utilizados en el laboratorio para la preparación de aminas se ilustraran en la siguiente tabla, siguiendo los estilos anteriores (reacción - ejemplo).
1.- Alquilación SN2 con halogenuros de alquilo
Por desgracia, estas reacciones no se obtienen l impiamente después de que ha ocurrido una sola alquilación. Puesto que las aminas primarias, secundarias y aun las terciarias tienen reactividad similar, los productos monoalquilados que se forman inicialmente experimentan una reacción 11
“Aminas” posterior para formar una mezcla de productos, como se ilustra para el 1-bromooctano con un exceso al doble de amoniaco, se puede tener mayor rendimiento del primero empleando un gran exceso de amina inicial, por lo que este método no es del todo bueno sintéticamente hablando.
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Pr of undi zación de algunas de las síntesis señ al adas. Sí ntesis de Gabr iel En la síntesis de aminas de Gabriel, informada en 1887, se hace uso de la alquilación de i midas, lo que constituye un medio alternativo para producir aminas a partir de halogenuros de alquilo. En la síntesis de Gabriel se emplea el anión de la imida cíclica del ácido 1,2-bencenodicarboxílico (ftalimida) como nucleófilo, analicemos el proceso completo para la síntesis de la bencilamina.
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Am inaci ón r educti va de cetonas/aldehídos La aminación reductiva ocurre vía la formación de una imina como intermediario por una reacción de adición nucleofílica, y a continuación se reduce la imina. En la reacción de aminación reductiva es posible usar amoniaco, una amina primaria o una amina secundaria, para producir aminas primarias, secundarias o terciarias, respectivamente.
La reacción es posible a la selectividad de los reductores: hidrógeno activado catalíticamente o cianoborohidruro de sodio, NaBH3CN. Ambos reaccionan más rápidamente que el doble enlace de imina que con el del grupo carbonilo. El procedimiento habitual consiste en dejar equilibrar el compuesto carbonílico y la amina con la imina y el agua en presencia del reductor.
Tr ansposición de H ofmann, Curtius y Schmidt Los ácidos carboxílicos y los derivados de los ácidos carboxílicos pueden convertirse en aminas primarias con la pérdida de un átomo de carbono, tanto en la Transposición de Hofmann y en la de Curtius, participa un derivado de ácido, amida y cloruro de ácido respectivamente, en la de Schmidt, participa un ácido carboxílico, pero en general proceden por mecanismos similares:
M ecanismo de tr ansposici ón de H ofmann:
M ecani smo de la tr ansposición de Cur ti us, ví a una azida de acil o:
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“Aminas” La transposición de Schmidt tiene lugar a través de l a misma secuencia, pero se inicia con un ácido carboxílico y conduce directamente a la amina. La adición-eliminación inicial que produce la azida de alcanoilo está catalizada por ácido sulfúrico, que se neutraliza una vez terminada la reacción.
12. Reacciones de las aminas (reactividad) Las reacciones de aminas están controladas por el potencial nucleofílico del átomo de nitrógeno, la tendencia del nitrógeno a compartir el par de electrones libre, hace que estás sean buenos nucleófilos, buenas bases y una reactividad excepcional de los anillos aromáticos con grupos o amino sustituidos.
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P r ofu ndi zación de algunas r eacciones estudi adas El imi nación de H offman La eliminación de Hoffmann consiste en la completa metilación de una amina con un exceso de yodometano para producir un yoduro de amonio cuaternario, el cual por calentamiento con óxido de plata sufre una reacción de eliminación para formar un alqueno. En esta reacción se favorece la formación del alqueno menos sustituido, las razones de esta selectividad no se comprenden del todo, pero es probable que sean de origen estérico.
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Debido al gran tamaño de la trialquilamina como grupo saliente, el ión hidróxido debe sustraer un hidrógeno de la posición menos impedida, o sea la posición estéricamente más accesible
Reacción de M anni ch La reacción de Mannich es una condensación del metanal (formaldehído) con amoniaco, aminas primarias o secundarias, para formar iones iminio, los cuales son suficientemente electrófilos para reaccionar con aldehídos y cetonas enolizables mediante un proceso similar al de la reacción aldólica, con la formación de compuestos β-N-alquilaminocarbonílicos.
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Óxi dos de amin as y elimi naci ón de cope Las aminas son sensibles a los oxidantes; en presencia de estos, las aminas primarias y secundarias dan lugar a mezclas complejas. Las aminas terciarias, sin embargo, se oxidan mediante peróxido de hidrógeno acuoso o ácidos peroxicarboxílicos a los correspondientes óxidos de aminas, con muy buenos rendimientos. Si un óxido de amina, posee en el carbono β hidrógenos, puede ocurrir una β-eliminación por calentamiento sobre 100º C, dando lugar a alquenos y N,N-dialquilhidroxilamina. Ejemplos de formación de óxidos de aminas:
Mecanismo:
El mecanismo es similar a la pirólisis de los ésteres, pero tiene lugar a temperaturas inferiores y es más útil sintéticamente para la obtención de alquenos. Su mecanismo es una eliminación sin que transcurra a través de un estado de transición cíclico de cinco miembros. Aminas de Origen Natural (Alcaloides): Las aminas de origen natural se conocen con el nombre de Alcaloides. El estudio de los alcaloides dio gran auge a la química orgánica en el siglo XIX, y todavía es un área de investigación fascinante. Entre los alcaloides de origen natural se encuentran la Morfina (analgésico), La Heroína (no natural, pero se sintetiza desde la Morfina), al igual que la Codeína. Siendo estos compuestos agentes farmacéuticos cleves.
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A nivel industrial tiene gran importancia la 1,6-hexanodiamina, la cual es necesaria en la manufacturación del nylon.
13. Usos y aplicaciones.Las aminas se encuentran formando parte de la naturaleza, en los aminoácidos que conforman las proteínas que son un componente esencial del organismo de los seres vivos. 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. Estas aminas pueden reaccionar con los nitritos presentes en conservantes empleados en la alimentación y en plantas, procedentes del uso de fertilizantes, originando N-nitrosoaminas secundarias, que son carcinógenas.
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14. Bibliografía.-
Timberlake, Karen. C, "Quimica Timberlake", Pearson, México 2008, pág 626. Grolier, tomo #3, "enciclopedia combi visual", pág 310 Tomo #2, "Biologia", quinta edición, Helena Cutis, N. Sue Barnes, pag 542 Helmer Pardo, Grupo educativo, "Manual de Quimica", 2003, pag 36 http://www.quimicaorganica.net/sites/quimicaorganica.net/files/img/organica/aminas/nomenclat ura/aminas-clasificacion.gif http://4.bp.blogspot.com/_bXMzTl1o7G4/SDJTMWReY7I/AAAAAAAAACs/quINZSQfmtA/s 200/amida.png http://html.rincondelvago.com/0000383843.png http://www.terrasakra.es/img/aventurat/redimensionar.php?imagen=Ciervo2.jpghttp://alimentosproteinas.com/img-alimentosproteinas.com/alimentos-proteinas-carne-pescadohuevos.jpg http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/T11Dib4.gif http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/T11Dib5.gif http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/T11Dib6.gif http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/T11Dib2A.gif http://3.bp.blogspot.com/_GrzIWIQvPnI/TMXoJxgmneI/AAAAAAAAXII/AKY4cRQZ4cs/s40 0/00016897.jpg
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