- Struktur
- Egenskaber ved aminer
- polaritet
- Fysiske egenskaber
- Vandopløselighed
- basiciteten
- Alkylaminer vs arylaminer
- Typer (primær, sekundær, tertiær)
- Uddannelse
- Ammoniakalkylering
- Katalytisk hydrogenering
- nomenklatur
- Applikationer
- farvestoffer
- Narkotika og stoffer
- Gasbehandling
- Landbrugskemi
- Harpiksfremstilling
- Dyrenæringsstoffer
- Gummiindustri
- opløsningsmidler
- eksempler
- Kokain
- Nikotin
- Morfin
- Serotonin
- Referencer
De aminer er organiske forbindelser afledt af ammoniak. I dem forekommer kovalente bindinger mellem kulstof og nitrogen. Naturligvis er nitrogenmolekylet kinetisk inert; men takket være biologisk fiksering omdannes den til ammoniak, som igen gennemgår efterfølgende alkyleringsreaktioner.
Når ammoniak er "alkyleret", erstatter den en, to eller tre af dens tre hydrogener med carbonatomer. Disse kulhydrater kan godt komme fra en alkyl- (R) eller aryl (Ar) -gruppe. Der er således alifatiske aminer (lineære eller forgrenede) og aromatiske.
Generel formel for en amin. Kilde: MaChe, fra Wikimedia Commons.
Den generelle formel for alifatiske aminer er vist ovenfor. Denne formel kan bruges til aromatiske aminer, i betragtning af at R også kan være en arylgruppe Ar. Bemærk ligheden mellem amin og ammoniak, NH 3. Praktisk set er en H erstattet af en R-sidekæde.
Hvis R består af alifatiske kæder, har du det, der er kendt som en alkylamin; mens R er aromatisk, er arylamin. Af arylaminer, den vigtigste af alle er alanin: en aminogruppe, -NH 2, knyttet til benzenringen.
Når der er oxygenerede grupper i en molekylstruktur, såsom OH og COOH, kaldes forbindelsen ikke længere en amin. I dette tilfælde betragtes aminen som en substituent: aminogruppen. For eksempel sker dette i aminosyrer såvel som i andre biomolekyler af enorm betydning for livet.
Da nitrogen findes i mange af de essentielle forbindelser i livet, blev de betragtet som vitale aminer; dvs. 'vitaminer'. Imidlertid er mange af vitaminerne ikke engang aminer, og endnu mere er ikke alle dem livsvigtige. Dette bortfalder dog ikke dens store betydning i levende organismer.
Aminer er stærkere organiske baser end ammoniak selv. De kan let ekstraheres fra plantestof og har generelt stærke interaktioner med den neuronale matrix af organismer; derfor består mange lægemidler og medikamenter af aminer med komplekse strukturer og substituenter.
Struktur
Hvad er dens struktur? Selvom det varierer afhængigt af R-beskaffenheden, er nitrogenatomets elektroniske miljø det samme for dem alle: tetrahedral. Men da der er et par ikke-delte elektroner på nitrogenatomet (··), bliver den molekylære geometri pyramidal. Dette er tilfældet med ammoniak og aminer.
Aminer kan repræsenteres med en tetrahedron, ligesom med carbonforbindelser. Således, NH 3 og CH 4 er tegnet som tetrahedra, hvor parret (··) er placeret ved en af toppunkterne over nitrogen.
Begge molekyler er achirale; men de begynder at vise chiralitet som deres H'er erstattes af R. Aminen R 2 NH er achiral hvis de to R'er er forskellige. Det mangler dog nogen konfiguration til at differentiere en enantiomer fra en anden (som tilfældet er med chirale carboncentre).
Dette skyldes, at enantiomererne:
R 2 -N-H - H-NR 2
de udveksles med en sådan hastighed, at ingen af dem kan isolere sig; og derfor betragtes strukturerne af aminerne som achirale, selvom alle substituenterne på nitrogenatomet er forskellige.
Egenskaber ved aminer
polaritet
Aminer er polære forbindelser, idet NH 2 aminogruppe, med en elektronegativ nitrogenatom, bidrager til dipolmomentet af molekylet. Bemærk, at nitrogen har evnen til at donere brintbindinger, hvilket medfører, at aminer generelt har høje smelte- og kogepunkter.
Når denne egenskab sammenlignes med den af iltede forbindelser, såsom alkoholer og carboxylsyrer, resulterer de imidlertid i lavere størrelser.
For eksempel kogepunkt ethylamin, CH 3 CH 2 NH 2 (16,6 ° C) er lavere end den for ethanol, CH 3 CH 2 OH (78 ° C).
Således er det vist, at OH-hydrogenbindinger er stærkere end NH-bindingerne, selvom en amin kan danne mere end en bro. Denne sammenligning er kun gyldig, hvis R har samme molekylvægt for de to forbindelser (CH 3 CH 2 -). På den anden side, ethan koger ved -89ºC, CH 3 CH 3, er en gas ved stuetemperatur.
Da en amin har mindre brint, danner den færre brintbindinger, og kogepunktet sænkes. Dette observeres ved sammenligning kogepunkt dimethylamin, (CH 3) 2 NH (7 ° C), med den af ethylamin (16,6 ° C).
Fysiske egenskaber
I kemiens verden opstår den ufrivillige handling ved at holde din næse, når du taler om en amin. Dette skyldes, at de generelt har tendens til at have ubehagelige lugte, hvoraf nogle ser ud til at være af rådne fisk.
Derudover har flydende aminer en tendens til at have gullige toner, hvilket øger den visuelle mistillid, de genererer.
Vandopløselighed
Aminer tendens til at være uopløselig i vand, fordi, trods stand til at danne hydrogenbindinger med H 2 O, deres vigtigste organiske komponent er hydrofob. Jo bulkere eller længere R-grupperne er, jo lavere er deres opløselighed i vand.
Når der er en syre i mediet, øges opløseligheden imidlertid ved dannelsen af, hvad der er kendt som aminsalte. I dem har nitrogen en positiv delvis ladning, som elektrostatisk tiltrækker syrens anion eller konjugatbase.
For eksempel i en fortyndet opløsning af HCI, aminen RNH 2 reagerer som følger:
RNH 2 + HCI => RNH 3 + Cl - (primært aminsalt)
RNH 2 var uopløselige (eller lidt opløseligt) i vand, og i nærvær af syren det danner et salt, hvis opløsningen af sine ioner favoriserer opløseligheden.
Hvorfor sker dette? Svaret ligger i en af de vigtigste egenskaber ved aminer: de er polære og basale. Da de er basale, reagerer de med syrer, der er stærke nok til at protonere dem, ifølge Brönsted-Lowry-definitionen.
basiciteten
Aminer er stærkere organiske baser end ammoniak. Jo højere elektrondensitet omkring nitrogenatomet, jo mere basisk vil den være; det vil sige, at det afbeskytter syrerne i miljøet hurtigere. Hvis aminen er meget basisk, kan den endda tage protonen ud af alkoholer.
R-grupperne bidrager med elektrondensitet til nitrogen ved induktiv virkning; da må vi ikke glemme, at det er et af de mest elektronegative atomer, der findes. Hvis disse grupper er meget lange eller voluminøse, vil den induktive effekt være større, hvilket også vil øge det negative område omkring elektronparret (··).
Dette får (··) til at acceptere H + -ionen hurtigere. Hvis R imidlertid er meget voluminøse, formindskes basiciteten med sterisk virkning. Hvorfor? Af den enkle grund, at H + skal krydse en konfiguration af atomer, før den når nitrogen.
En anden måde at resonnere omkring en amins grundlæggende er ved at stabilisere dets aminsalt. Nu, den, der formindskes ved induktiv virkning, kan nedsætte den positive ladning N +, det vil være en mere basisk amin. Årsagerne er de samme, som netop er forklaret.
Alkylaminer vs arylaminer
Alkylaminer er meget mere basale end arylaminer. Hvorfor? For at forstå det enkelt vises strukturen af anilin:
Anilinmolekyle. Kilde: Calvero., via Wikimedia Commons
Over i aminogruppen er paret af elektroner (··). Dette par "vandrer" i ringen i ortho og para-stillingerne i forhold til NH 2. Det betyder, at de to øvre toppunkter og den ene overfor NH 2 er negativt ladede, mens nitrogenatomet er positivt ladet.
Da nitrogenet er positivt ladet, + N, afviser det H + -ionen. Og hvis dette ikke er nok, er elektronparret delokaliseret i den aromatiske ring, hvilket gør det mindre tilgængeligt for deprotonatsyrer.
Basiliteten af anilin kan øges, hvis grupper eller atomer, der giver det elektronisk densitet, er knyttet til ringen, idet de konkurrerer med parret (··) og tvinger det til at være mere sandsynligt at være placeret på nitrogenatomet, klar til at fungere som en base.
Typer (primær, sekundær, tertiær)
Typer af aminer. Kilde: Jü via Wikipedia.
Selvom de ikke formelt er præsenteret, er der implicit henvist til primære, sekundære og tertiære aminer (øverste billede, fra venstre til højre).
De primære aminer (RNH 2) er monosubstitueret; de sekundære dem (R 2 NH) er disubstitueret, med to R alkyl- eller arylgrupper; og de tertiære dem (R 3 N), er trisubstituerede, og det mangler hydrogen.
Alle eksisterende aminer er afledt af disse tre typer, så deres mangfoldighed og interaktioner med den biologiske og neuronale matrix er enorm.
Generelt kunne tertiære aminer forventes at være de mest basale; et sådant krav kan imidlertid ikke fremsættes uden at kende strukturerne fra R.
Uddannelse
Ammoniakalkylering
Først blev det nævnt, at aminer stammer fra ammoniak; derfor er den enkleste måde at danne dem ved alkylering. For at gøre dette omsættes et overskud af ammoniak med et alkylhalogenid efterfulgt af tilsætning af en base for at neutralisere aminsaltet:
NH 3 + RX => RNH 3 + X - => RNH 2
Bemærk, at disse trin fører til en primær amin. Sekundære og endog tertiære aminer kan også dannes, hvorved udbyttet for et enkelt produkt falder.
Nogle træningsmetoder, såsom Gabriel-syntesen, gør det muligt at opnå primære aminer, så der ikke dannes andre uønskede produkter.
Ketoner og aldehyder kan også reduceres i nærvær af ammoniak og primære aminer for at give anledning til sekundære og tertiære aminer.
Katalytisk hydrogenering
Nitroforbindelser kan reduceres i nærvær af hydrogen og en katalysator til deres tilsvarende aminer.
ArNO 2 => ArNH 2
Nitrilerne, RC≡N og amiderne, RCONR 2, reduceres også til at give henholdsvis primære og tertiære aminer.
nomenklatur
Hvordan kaldes aminer? Det meste af tiden kaldes de på R, alkyl- eller arylgruppen. Til navnet på R, afledt af dets alkan, tilføjes ordet 'amin' i slutningen.
Således, CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 er propylamin. På den anden side kan det benævnes kun alkanen og ikke som en R-gruppe: propanamin.
Den første måde at navngive dem på er langt den mest kendte og mest anvendte.
Når der er to NH 2 -grupper, er alkanen navngivet og positionerne af aminogrupperne er angivet. Således, H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 kaldes: 1,4-butandiamin.
Hvis der er oxygenerede grupper, såsom OH, skal det gives prioritet over NH 2, som er navngivet som en substituent. For eksempel HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2 kaldes: 3-aminopropanol.
Og med hensyn til sekundære og tertiære aminer bruges bogstaverne N til at indikere R-grupperne. Den længste kæde forbliver med navnet på forbindelsen. Således, CH 3 NHCH 2 CH 3 hedder: N-methylethylamin.
Applikationer
farvestoffer
Primære aromatiske aminer kan tjene som udgangsmateriale til azo-farvestofsyntese. Oprindeligt reagerer aminerne på dannelse af diazoniumsalte, der danner azoforbindelserne ved hjælp af azo-kobling (eller diazo-kobling).
Disse, på grund af deres intense farve, bruges i tekstilindustrien som farvningsmateriale; for eksempel: methylorange, direkte brun 138, solnedgang gul FCF og ponceau.
Narkotika og stoffer
Mange lægemidler arbejder med agonister og antagonister af naturlige amin-neurotransmittere. Eksempler:
-Chloropheniramin er en antihistamin, der bruges til at kontrollere allergiske processer på grund af indtagelse af nogle fødevarer, høfeber, insektbid osv.
-Chlorpromazin er et beroligende middel, ikke en søvninducerende middel. Det lindrer angst og bruges endda til behandling af nogle psykiske lidelser.
-Efredrin og phenylephedrin bruges som respiratoriske dekongestanter.
-Amitriptylin og imipramin er tertiære aminer, der bruges til behandling af depression. På grund af deres struktur klassificeres de som tricykliske antidepressiva.
-Opioide smertestillende midler som morfin, codeline og heroin er tertiære aminer.
Gasbehandling
Adskillige aminer, blandt dem diglycolamin (DGA) og diethanolamin (DEA) anvendes i fjernelse af kuldioxid (CO 2) og hydrogensulfid (H 2 S) gasser i naturgas og i raffinaderier.
Landbrugskemi
Methylaminer er intermediære forbindelser i syntesen af kemikalier, der bruges i landbruget som herbicider, fungicider, insekticider og biocider.
Harpiksfremstilling
Methylaminer anvendes under produktionen af ionbytterharpikser, der kan bruges til deionisering af vand.
Dyrenæringsstoffer
Trimethylamine (TMA) bruges primært til produktion af cholinchlorid, et B-vitamintilskud, der anvendes til foder til kyllinger, kalkuner og svin.
Gummiindustri
Dimethylaminoleat (DMA) er en emulgator til anvendelse i fremstillingen af syntetisk gummi. DMA bruges direkte som en polymerisationsmodifikator i butadiens dampfase og som en stabilisator for naturgummilatex i stedet for ammoniak
opløsningsmidler
Dimethylamin (DMA) og monomethylamin (MMA) bruges til at syntetisere de polære aprotiske opløsningsmidler dimethylformamid (DMF), dimethylacetamid (DMAc) og n-methylpyrrolidon (NMP).
Anvendelser til DMF inkluderer: urethanbelægning, acrylgarnopløsningsmiddel, reaktionsopløsningsmidler og ekstraktionsopløsningsmidler.
DMAc anvendes til fremstilling af garvestoffer og opløsningsmiddel. Endelig anvendes NMP til raffinering af smøreolier, malingsstripper og emaljeovertræk.
eksempler
Kokain
Kokainmolekyle. Kilde: NEUROtiker, via Wikimedia Commons
Kokain bruges som lokalbedøvelse i visse typer øjen-, øre- og halsoperationer. Som det ses, er det en tertiær amin.
Nikotin
Nikotinmolekyle. Kilde: Jü, fra Wikimedia Commons
Nikotin er det primære middel til tobaksafhængighed, og kemisk er det en tertiær amin. Nikotinet i tobaksrøg absorberes hurtigt og meget giftigt.
Morfin
Morfinmolekyle. Kilde: NEUROtiker, fra Wikimedia Commons
Det er en af de mest effektive smertestillende midler til at lindre smerter, især kræft. Det er igen en tertiær amin.
Serotonin
Serotonin molekyle. Kilde: Harbin, fra Wikimedia Commons
Serotonin er en amin neurotransmitter. Hos deprimerede patienter reduceres koncentrationen af den største metabolit af serotonin. I modsætning til de andre aminer er denne primær.
Referencer
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
- Morrison og Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte udgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
- The Chemours Company. (2018). Methylaminer: anvendelser og anvendelser. Gendannes fra: chemours.com
- Markedsundersøgelse af gennemsigtighed. (Sf). Aminer: vigtige fakta og anvendelser. Gendannes fra: transparencymarketresearch.com
- Wikipedia. (2019). Amin. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Ganong, WF (2003). Medicinsk fysiologi. 19. udgave. Redaktionel El Manual Moderno.