Mg. Ing. Patricia Albarracin Química Orgánica II Aminas Mg. Ing. Patricia Albarracin Química Orgánica II 2015

Nomenclatura de aminas Se nombran sustituyendo la terminación -o del alcano por -amina (etanamina)

Ejemplos de algunas aminas biológicamente activas.

Alcaloides. Muchas drogas de adicción son alcaloides

Clasificación de Aminas

Estructura de las aminas. El amoniaco tiene una estructura tetraédrica algo distorsionada, con una de las posiciones del tetraedro ocupada por un par de electrones no enlazantes. Esta geometría es debida a la hibridación sp3 del nitrógeno, de forma que el par de electrones solitario hace que el ángulo H-N-H se comprima desde 109,5º (ángulo de la estructura tetraédrica perfecta) hasta 107º.

¿Enantiomeros? Aminas con 3 cadenas diferentes Sales de Amonio

Propiedades físicas de las aminas. Las aminas son fuertemente polares debido a que el gran momento dipolar del par de electrones solitario se suma a los momentos dipolares de los enlaces C-N y H-N. El enlace de hidrógeno N-H es más débil que el enlace de hidrógeno O-H, por tanto las aminas tienen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes con masas moleculares similares.

Comparación de propiedades físicas Compuestos de igual peso molecular Eteres aminas alcoholes CH3CH2O-CH2CH3 (CH3CH2)2NH CH3 (CH2)CH2OH PM = 74.12 PM = 73.14 PM = 74.12 p.e. = 34.5° C p.e. = 56º C p.e. = 117°C Las aminas primarias que poseen de tres a once átomos de carbono son liquidas; las homólogas superiores son sólidas. La dimetilamina es la única amina secundaria gaseosa y la trimetilamina es la única amina terciaria gaseosa

Comparación No hay enlace de H entre las moléculas de Trimetil amina Su p.e. es 3°C En cambio en propil amina el p.e. es 48ºC Para igual PM: 59.11 Las aminas de bajo peso molecular son solubles en agua, debido a que pueden formar enlaces puente hidrógeno con ésta. Las aminas terciarias al igual que las primarias y secundarias, pueden formar enlaces de hidrógeno con el agua, pues poseen pares de electrones no-compartidos.

Comparación de aromas y basicidad en aminas Aminas primarias agradables Aminas superiores desagradables Productos de degradación de carnes o pescado

Basicidad en Alifaticas y Aromaticas

Reactividad de las aminas Una amina es un nucleófilo (una base de Lewis) debido a que el par solitario de electrones no enlazantes pueden formar un enlace con un electrófilo. Una amina también puede actuar como base de Brönsted-Lowry, aceptando un protón de un ácido. Cuando una amina actúa como un nucleófilo, se forma un enlace N-C. Cuando actúa como una base, se forma un enlace N-H.

Reacciones con ácidos forman sales de aminas

Reactividad de las aminas

Estabilización de la anilina

Solubilidad de las aminas. 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 La amina regenerada o bien se separa de la solución acuosa, o se extrae con un disolvente orgánico

Solubilidad de las aminas y las 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. La formación de una sal soluble es una de las características de las pruebas para el grupo funcional amina. Una amina puede convertirse en sal de amonio mediante un tratamiento con ácido. La sal de amonio es soluble en agua. Al tratar la sal de amonio con soluciones básicas la volverá a convertir en la amina.

Solubilidad de las aminas y las sales de amonio para separarar aminas

Cocaína. La cocaína generalmente se consume en forma de clorhidrato. Cuando el clorhidrato de cocaína se trata con hidróxido de sodio y se extrae con éter se vuelve a transformar en la base volátil, utilizada para fumar. La cocaína se encuentra normalmente como una sal de clorhidrato porque es sólida y se puede manejar fácilmente. Al neutralizar el clorhidrato de cocaína se convierte en una base libre que es más volátil.

Métodos de Obtención de Aminas Reducción de Nitroparafinas Alquilaciòn de Amoníaco Reducción de Nitrilos Cianuraciòn de un halogenuro y reducciòn A partir de Alcoholes Síntesis de Gabriel Degradación de Hofmann Aminacion reductiva a partir de aldehídos

Reducción de Nitroparafinas Fe + 2 H Cl Fe Cl2 + 2 H. N O2 +6 H. NH2 + 2 H2 O Fe Cl2 +H2 O Fe(HO)2 + HCl N O2 + H2 O + Fe(HO)2 NH2 + 2 Fe(HO)3 Como la reacción se produce en medio acido la anilina se encuentra como cloruro de anilonio y debe ser liberada de su sal por neutralización con Na (OH)

Reducción de nitrocompuestos. Los grupos nitro aromáticos y alifáticos se reducen fácilmente a grupos amino. La forma más frecuente de llevarlo a cabo es por hidrogenación catalítica o mediante reducción con un metal activo, en medio ácido. La reducción se utiliza mayormente en la síntesis de los derivados anilinos.

Alquilación de aminas con haluros de alquilo. Las aminas reaccionan con haluros de alquilo primarios para dar lugar a haluros de amonio alquilados. La polialquilación es un problemas cuando se alquilan las aminas a través de este método.

Reducción de Nitrilos RC N H2 / Pt R-C H2 –NH2 También sirve para alargar cadenas RCl + K C N KCl + RC N Aminas aromáticas solo a altas presiones y 300ºC Cl +K C N C N + KCl

Aminación reductiva: síntesis de aminas primarias. Las aminas primarias se obtienen a partir de la condensación de hidroxilamina (sin grupos alquilo) con una cetona o un aldehído, seguida de  la reducción de la oxima. Esta es una reacción conveniente porque la mayoría de las oximas son estables, compuestos fácilmente aislables. LiAlH4 o NaBH3CN se pueden utilizar para reducir la oxima

Aminación reductiva: a partir de aldehídos, síntesis de aminas primarias.

Aminación reductiva: síntesis de aminas secundarias. La condensación de una cetona o un aldehído con una amina primaria da lugar a una imina N-sustituida (base de Schiff). La reducción de la imina N-sustituida da lugar a una amina secundaria. LiAlH4 o NaBH3CN se pueden utilizar para reducir la imina.

Aminación reductiva: síntesis de aminas terciarias. La condensación de una cetona o un aldehído con una amina secundaria da lugar a una sal de iminio. Las sales de iminio suelen ser inestables, por lo que es difícil aislarlas. Un agente reductor en la solución reduce la sal de iminio a amina terciaria La sal de iminio se encuentra en equilibrio con la cetona o el aldehído. Es mejor la utilización de NaBH3CN porque reducirá selectivamente la sal de iminio y no el grupo carbonilo.

Síntesis de aminas por acilación-reducción. Igual que en la aminación reductiva, en la acilación-reducción se añade un grupo alquilo al átomo de nitrógeno de la amina de partida. La acilación de la amina de partida mediante un cloruro de ácido da lugar a una amida, que no tiene tendencia a poliacilarse . La reducción de LiAlH4 da lugar a la amina correspondiente. Dependiendo del amina utilizada como material de partida podemos obtener una amina primaria, secundaria o terciaria como producto. El uso de amoniaco dará lugar a una amina primaria tras la acilación-reducción. La reacción de una amina primaria producirá una amina secundaria y la reacción de una amina secundaria producirá una amina terciaria tras acilación-reducción.

Acilación de aminas. Las aminas primarias y secundarias reaccionan con haluros de ácido para formar amidas. El nitrógeno de la amina atacará al carbono carbonílico y desplazará al cloruro.

Mecanismo de acilación de aminas El cloruro de ácido es más reactivo que la cetona o el aldehído debido a que el átomo electronegativo de cloro sustrae densidad electrónica del carbono carbonílico, haciéndolo más electrofílico. El nitrógeno de la amina ataca al carbono carbonílico formando un intermedio tetraédrico. El desplazamiento del cloruro y la desprotonación dan lugar a la amida como producto final.

A partir de Alcoholes ROH oxidado a Acido Carboxílico + amoniaco trasformado en amida y luego reducido con Bromo e KOH ROH con PBr3 o SOCl2 transformado en halogenuro y cianurado se procede luego a reducción ROH oxidado con Cu, altas temperaturas se transforma en aldehído y con amoniaco e hidrogeno en amina

Degradacion de Hofman: Parte de Amidas Alifaticas o aromaticas Las amidas se transforman en aminas con un carbono menos, al ser tratadas con bromo en disolución básica.   La acetamida [1] reacciona con bromo en medio básico transformándose en metilamina [2] con pérdida de dióxido de carbono [3].

Degradacion de Hofman: Parte de Amidas Alifaticas o aromaticas La transposición de Hofmann sólo tiene lugar con amidas que tengan dos hidrógenos en el grupo amino (aminas no sustituidas sobre el nitrógeno).   La amida, N-sustituida [4], forma una N-bromo amida [5] por reacción con bromo en medio básico, pero no da la transposición de Hofmann

Mecanismo de la transposición de Hofmann  Etapa 1. Formación del amidato Etapa 2: Reaccion del amidato con Bromo para formar la N- bromoamida

Mecanismo Etapa 3. Formación de un nuevo amidato, por desprotonación del nitrógeno. Etapa 4: Eliminacion del Bromo en presencia de KOH

Mecanismo Etapa 5: Transposicion Etapa 6: Ataque del agua al N-metilisocianato para formar el acido carbamico

Mecanismo Etapa 7. Descomposición del ácido carbámico (inestable) para formar la amina final y dióxido de carbono.

Síntesis de Gabriel El anión ftalimidato es un nucleófilo fuerte, que desplaza a un ión haluro o tosilato de un buen sustrato SN2. La polialquilación no se produce porque la N-alquil ftalimida no es nucleofílica y no existen protones ácidos adicionales en el nitrógeno. Al calentar la N-alquil ftalimida con hidrazina, ésta desplaza a la amina primaria y se forma la ftalhidrazida (muy estable). La síntesis de Gabriel es una forma rápida y fácil de obtener aminas primarias sin productos polialquilados

Mecanismo

Mecanismo

Síntesis de sulfonamidas. Una amina primaria o secundaria ataca a un cloruro de sulfonilo y desplaza al ión cloruro para dar lugar a una amida. Las amidas de los ácidos sulfónicos se denominan sulfonamidas. Las sulfas son una clase de sulfonamidas utilizadas como agentes antibacterianos.

Analisis Cualitativo Las aminas se caracterizan por su basicidad. Un compuesto insoluble en agua y soluble en acido clorhidrico diluido y frio, o una sustancia soluble en agua (que no sea sal) , cuya solución acuosa es azul al tornasol, casi siempre es una amina porque indica presencia de nitrógeno. La mejor manera de saber si una amina es primaria, secundaria o terciaria es con el reactivo de Hinsberg. En este ensayo se agita la amina con cloruro de bencensulfonilo en presencia de hidróxido de potasio acuoso.

Reactivo de Hinsberg : Mecanismo con aminas 1rias y 2darias

Reactivo de Hinsberg : Mecanismo con aminas 3rias

La eliminación de Hofmann El grupo amino se puede transformar en un buen grupo saliente mediante una metilación exhaustiva, que lo transforma en una sal de amonio cuaternario, el cual puede liberarse como una amina neutra. La metilación exhaustiva generalmente se lleva a cabo utilizando yoduro de metilo. Después de la metilación exhaustiva, la sal de amonio se trata con óxido de plata y agua para convertirlo en sal de hidróxido. Tras el calentamiento tiene lugar la eliminación produciendo un alqueno. Cuando se pueden formar más de un alqueno, el alqueno menos sustituido será el producto principal (producto de Hofmann).

Eliminación de Hofmann

Productos de oxidación de una amina Algunos estados de oxidación de las aminas y sus productos de oxidación. Las aminas se pueden oxidar fácilmente con peróxido de hidrógeno o MCPBA (acido metacloroperbenzoico) . También se pueden oxidar mediante el aire.

Preparación de los óxidos de amina Las aminas terciarias se oxidan a óxidos de amina, frecuentemente con buen rendimiento. Para esta oxidación se puede utilizar tanto H2O2 como un peroxiácido. El óxido de amina tiene una carga positiva en el nitrógeno

Reacciones de aminas con ácido nitroso. En una solución ácida, el ácido nitroso se puede protonar y perder agua para dar lugar al ión nitrosonio, +N = O. El ión nitrosonio parece ser el intermedio reactivo de la mayoría de las reacciones de las aminas con el ácido nitroso. El ión nitrosonio se estabiliza por medio de dos estructuras de resonancia en las que las dos comparten la carga positiva, el nitrógeno y los átomos de oxígeno.

Usos e Importancia de las aminas a nivel industrial Se aplican en industrias de cosmèticos y textiles por el uso o aplicación de p-fenildiamina y algunos derivados se usan en compuestos para teñir el pelo o como antioxidantes para caucho. La dimetilanilina se usa en la industria para la fabricación de colorantes azoicos. Las aminas de cadena larga son la base para la fabricación de tensioactivos: catiònicos, no iónicos y bàsicos. Estos compuestos son de aplicación diversa : bactericidas, alguicidas, inhibidores de la corrosión, limpiadores de herrumbres, etc.