Amines

Aminas Harry Alices-Villanueva, Ph.D. 2009©

Aminas  Son compuestos de átomos de nitrógeno unidos a un grupo alquilo o aromático  El par de electrones solitario en el nitrógeno los hace básicos y nucleofilicos.  Muchas aminoas son “bioactivas”produciendo diversas respsuestas biologicas desde alteración del estado de animo, halucinaciones, o muerte.

Aminas  Ocurren en plantas y animales.  Trimetilamina – animales; olor de peces  Nicotina – tabaco  Cocaína – estimulante; arbusto de coca

Trimetilamina

Nicotina

Cocaína

Nomenclatura  Aminas se clasifican como primarias, secundarias o terciarias dependiendo del número de sustituyentes orgánicos unidos al nitrógeno.  Contraste con alcoholes y halogenuros de alquilo.

Nomenclatura

Nomenclatura

Alcohol terciario

Amina terciaria

Amina primaria

Nomenclatura  Compuestos con cuatro grupos uniods al nitrógeno también existen, pero el nitrógeno debe llevar una carga positiva.  Sales de amonio cuaternarias.

Sal de amonio cuaternaria

Nomenclatura  Aminas pueden estar sustituídas por grupos alquilo: alquilamina.  Aminas pueden estar sutituídas por grupos aromáticos: arilamaina.

Nomenclatura

Etilamina (una alquil amina)

Nomenclatura

Anilina (una aril amina)

Nomenclatura

H2NCH2CH2CH2CH2NH2 Butano-1,4-diamina

Nomenclatura  Aminas con grupos funcionales adicionales se nombran considerando al grupo –NH2 un sustituyente amino en la molécula padre.

NH2 CH3CH2CH2COOH Ácido 2-aminobutanoico

Nomenclatura

Ácido 2,4-diaminobenzoico

Nomenclatura

O H2NCH2CH2CCH3 4-amino-2-butanona

Nomenclatura  Aminas sim’etricas secundarias o terciarias se nombran a~nadiendo el prefijo di- o tri- al grupo alquilo.

Difenilamina

Trietilamina

Nomenclatura  Aminas secundarias o terciarias sutituídas no simetricamente se nombran como una amina Nsustituída.

N-etil-N-metilciclohexilamina

Nomenclatura  Aminas secundarias o terciarias sutituídas no simetricamente se nombran como una amina Nsustituída.

CH3

N—CH2CH2CH3 CH3

N,N-dimetilpropilamina

Nomenclatura  Hay nombres comunes. A fenilamina se le llama anilina.

Nomenclatura  Aminas heterocíclicas – compuestos en donde al átomo de nitr’ogeno forma parte de un anillo.  Cada anillo tiene su propio nombre parental.  En todos los casos, el átomo de nitrógeno lleva el número 1.

Nomenclatura

Piridina

Pirrol

Nomenclatura

Quinolina

Imidazol

Nomenclatura

Indol

Pirimidina

Estructura y propiedades de las Aminas  El átomo de nitrógeno tiene hibridación sp3.  Tres sustituyentes ocupan tres esquinas de un tetrahedro y el par solitario de electrones ocupa la cuarta esquina.  Angulos C—N—C cerca de 109o.

Estructura y propiedades de las Aminas

sp3

Estructura y propiedades de las Aminas  Al igual que alcoholes, las aminas son altamente polares.  Aquellas de menos de 5 átomos de carbonos son por lo general solubles en agua.  Las primarias y secundarias forman enlaces de hidrógeno y tienen por tanto puntos de ebullición más altos que alcanos de comparable peso molecular.

Estructura y propiedades de las Aminas

Enlaces de hidrógeno en las aminas.

Comparación Puntos Ebullición Compound CH3CH3

CH3OH

CH3NH2

CH3CH2CH3 CH3CH2OH

CH3CH2NH2

Mol.Wt.

30

32

31

44

46

45

Boiling Point ºC

-88.6º

65º

-6.0º

-42º

78.5º

16.6º

Estructura y propiedades de las Aminas  Otra propiedad de las aminas es su olor.  Las de bajo peso molecular huelen a pescado.  Las diaminas (tales como putrescina [1,4-diaminobutano]) tienen olores pútridos como su nombre sugiere.

Putrescina

Basicidad de las Aminas  Debido al par solitario de electrones las aminas son básicas y nucleofílicas.  Reaccionan con ácidos para formar sales ácido-base.  Reaccionan con electrofilos. +

-N: + H—A ⇄ N-H + :A-

Una amina; base de Lewis

Un ácido

Una sal

Basicidad de las aminas  Aminas son mbases más fuertes que alcoholes, éteres o agua.  Cuando una amina es disueltra en agua, se establece un equilibrio en donde agua actua como ácido y dona H+ a la amina.  La constante de equilirio define la constante de basicidad Kb que mide la habilidad de una amina para aceptar un protón.  A mayor Kb (menor pKb) más fuerte es la base (más favorable el equilibrio).

Basicidad de las Aminas

Compound

pKa

NH3

11.0

10.7

10.7

9.3

CH3C≡N

5.2

4.6

1.0

0.0

-1.0

Las arilaminas son bases más debiles que las alquilaminas debido a la estabilización por resonancia debido al traslapo del par solitario de electrones con la nube aromática π del anillo de benceno.

-10.0

Basicidad de las Aminas

Basicidad de las Amidas  Las amidas (RCONH2) son no-básicas.  No reaccionan con ácidos.  Sus soluciones acuosas son neutras.  Los electrones solitarios son compartidos por traslapo de orbitales con el grupo carbonilo vecino y están por tanto menos disponibles a formar enlaces con un ácido.

Sintesis de Aminas Primarias Example

Nitrogen Reactant

Carbon Reactant

1st Reaction Type

Initial Product

2nd Reaction Conditions

2nd Reaction Type

Final Product

1.

N3(–)

RCH2-X or R2CH-X

SN2

RCH2-N3 or R2CH-N3

LiAlH4 or 4 H2 & Pd

Hydrogenolysis

RCH2-NH2 or R2CH-NH2

2.

C6H5SO2NH(–)

RCH2-X or R2CH-X

SN2

RCH2-NHSO2C6H5 or R2CH-NHSO2C6H5

Na in NH3 (liq)

Hydrogenolysis

RCH2-NH2 or R2CH-NH2

3.

CN(–)

RCH2-X or R2CH-X

SN2

RCH2-CN or R2CH-CN

LiAlH4

Reduction

RCH2-CH2NH2 or R2CH-CH2NH2

4.

NH3

RCH=O or R2C=O

Addition / Elimination

RCH=NH or R2C=NH

H2 & Ni or NaBH3CN

Reduction

RCH2-NH2 or R2CH-NH2

5.

NH3

RCOX

Addition / Elimination

RCO-NH2

LiAlH4

Reduction

RCH2-NH2

6.

NH2CONH2 (urea)

R3C(+)

SN1

R3C-NHCONH2

NaOH soln.

Hydrolysis

R3C-NH2

Sintesis de Aminas Primarias

Rx de alquilación SN2 de halogenuros de alquilo. Amonia:

NH3 +

R—X 

RNH3+X-  RNH2

Primaria

Primaria:

RNH2 + R—X 

R2NH2+X-  R2NH

Secundaria

Secundaria:

R2NH + R—X 

R3NH+X-  R3N

Terciaria

Teerciaria:

R3N: +

R4N+X-

Sal de amonio 4o

R—X 

Aminación Reductiva de Aldehídos y/o cetonas

Aminas pueden ser sintetizadas en un solo paso por tratamiento de un aldehído o una cetona con amonia y amina en presencia d eun agente reductor en un proceso llamado aminación reductiva. Amonia, aminas primarias y aminas secundarias producen aminas primarias, secundarias y terciarias respectivamente.

Aminación Reductiva

Grafica pagina 384 abajo

Aminación Reductiva

Mecanismo Aminación Reductiva

Reducción de Nitrobenceno

Reacción de Aminas: Acilación

Aminas Heterocíclicas

Medicamento anti-úlceras

Aminas Heterocíclicas

Medicamento sedante

Aminas Heterocíclicas

Grupo heme de hemoglobina (pirrol)

Aminas Heterocíclicas

Morfina

Codeína

Heroína

Aminas Heterocíclicas

Metadona La regla de morfina: un anillo aromático unido a un carbono cuaternario unido a otros dos carbonos unido a una amina terciaria

Aminas