- Uzbūve
- Amīnu īpašības
- Polaritāte
- Fiziskās īpašības
- Šķīdība ūdenī
- Pamatiskums
- Alkilamīni vs arilamīni
- Veidi (primārais, sekundārais, terciārais)
- Apmācība
- Amonjaka alkilēšana
- Katalītiskā hidrogenēšana
- Nomenklatūra
- Lietojumprogrammas
- Krāsvielas
- Narkotikas un narkotikas
- Gāzes apstrāde
- Lauksaimniecības ķīmija
- Sveķu ražošana
- Dzīvnieku barības vielas
- Gumijas rūpniecība
- Šķīdinātāji
- Piemēri
- Kokaīns
- Nikotīns
- Morfīns
- Serotonīns
- Atsauces
The amīni ir organiski savienojumi, kas iegūti no amonjaka. Tajās notiek kovalentās saites starp oglekli un slāpekli. Dabiski slāpekļa molekula ir kinētiski inerta; bet, pateicoties bioloģiskajai fiksācijai, tas tiek pārveidots par amonjaku, kas savukārt iziet sekojošās alkilēšanas reakcijas.
Kad amonjaks ir "alkilēts", tas vienu, divus vai trīs no trim ūdeņražiem aizstāj ar oglekļa atomiem. Šie oglekļi var nākt no alkil- (R) vai aril- (Ar) grupas. Tādējādi ir alifātiski amīni (lineāri vai sazaroti) un aromātiski.
Amīna vispārējā formula. Avots: MaChe, no Wikimedia Commons.
Alifātisko amīnu vispārējā formula ir parādīta iepriekš. Šo formulu var izmantot aromātiskajiem amīniem, ņemot vērā, ka R var būt arī arilgrupa Ar. Ņemiet vērā amīna un amonjaka NH 3 līdzību . Praktiski H ir aizstāts ar R sānu ķēdi.
Ja R sastāv no alifātiskām ķēdēm, jums ir tas, kas pazīstams kā alkilamīns; savukārt, ja R ir aromātisks, arilamīns. No arilamīni, svarīgākā no visiem ir alanīns: aminogrupa, -NH 2 , kas piestiprināts pie benzola gredzenu.
Ja molekulārā struktūrā ir skābekļa grupas, piemēram, OH un COOH, savienojums vairs netiek saukts par amīnu. Tādā gadījumā amīnu uzskata par aizvietotāju: aminogrupu. Piemēram, tas notiek aminoskābēs, kā arī citās biomolekulēs, kurām ir ārkārtīgi liela nozīme dzīvē.
Tā kā slāpeklis ir atrodams daudzos dzīvībai svarīgos savienojumos, tos uzskatīja par vitāli svarīgiem amīniem; ti, “vitamīni”. Tomēr daudzi no vitamīniem pat nav amīni, un vēl jo vairāk - ne visi no tiem ir dzīvībai nepieciešami. Tomēr tas nenoliedz tā lielo nozīmi dzīvajos organismos.
Amīni ir stiprākas organiskās bāzes nekā pats amonjaks. Tie ir viegli ekstrahējami no augu vielām, un tiem parasti ir cieša mijiedarbība ar organismu neironu matricu; tāpēc daudzas zāles un narkotikas sastāv no amīniem ar sarežģītām struktūrām un aizvietotājiem.
Uzbūve
Kāda ir tā struktūra? Lai arī tas mainās atkarībā no R rakstura, slāpekļa atoma elektroniskā vide tiem visiem ir vienāda: tetraedriskā. Bet, tā kā uz slāpekļa atoma (··) ir nedalītu elektronu pāris, molekulārā ģeometrija kļūst piramidāla. Tas tā ir ar amonjaku un amīniem.
Aminus var attēlot ar tetraedru, tāpat kā ar oglekļa savienojumiem. Tādējādi NH 3 un CH 4 tiek uzvilkti kā tetraedri, kur pāris (··) atrodas vienā no virsotnēm virs slāpekļa.
Abas molekulas ir kirāles; tomēr, viņi sāk rādīt hilaritātes kā viņu H s ir aizstāts ar R. The amīnu R 2 NH ir bez hirālā centra, ja abas R 's ir atšķirīgs. Tomēr tai trūkst konfigurācijas, lai atšķirtu vienu enantiomēru no otra (kā tas notiek ar hirālo oglekļa centriem).
Tas notiek tāpēc, ka enantiomēri:
R 2 N-H - H-NR 2
viņi tiek apmainīti ar tādu ātrumu, ka neviens no viņiem nevar izolēties; un tāpēc amīnu struktūras tiek uzskatītas par akālām, kaut arī visi slāpekļa atoma aizvietotāji ir atšķirīgi.
Amīnu īpašības
Polaritāte
Amīni ir polāri savienojumi, jo NH 2 aminogrupa , kurai ir elektronegatīvs slāpekļa atoms, veicina molekulas dipola momentu. Ņemiet vērā, ka slāpeklis spēj ziedot ūdeņraža saites, kā dēļ amīniem parasti ir augsta kušanas un viršanas temperatūra.
Tomēr, salīdzinot šo īpašību ar skābekļa savienojumiem, piemēram, spirtiem un karbonskābēm, tie rada mazāku lielumu.
Piemēram, viršanas ethylamine, CH 3 CH 2 NH 2 (16.6 ° C) ir mazāka nekā ka etanola, CH 3 CH 2 OH (78 ° C).
Tādējādi tiek parādīts, ka OH ūdeņraža saites ir stiprākas nekā NH, pat ja amīns var veidot vairāk nekā vienu tiltu. Šis salīdzinājums ir derīgs tikai tad, ja R ir tāda pati molekulmasa diviem savienojumiem (CH 3 CH 2 -). No otras puses, etāns vārās -89ºC temperatūrā, CH 3 CH 3 , būdams gāze istabas temperatūrā.
Tā kā amīnam ir mazāk ūdeņraža, tas veido mazāk ūdeņraža saites un tā viršanas temperatūra ir pazemināta. To novēro, salīdzinot dimetilamīna (CH 3 ) 2 NH (7 ° C) viršanas temperatūru ar etilamīna (16,6 ° C) viršanas temperatūru .
Fiziskās īpašības
Ķīmijas pasaulē, runājot par amīnu, rodas netīša deguna turēšanas darbība. Tas ir tāpēc, ka parasti viņiem parasti ir nepatīkamas smakas, no kurām dažas atgādina sapuvušu zivju smaržu.
Turklāt šķidrajiem amīniem parasti ir dzeltenīgi toņi, kas palielina to radīto neuzticēšanos redzei.
Šķīdība ūdenī
Amīni parasti nešķīst ūdenī, jo, neskatoties uz spējām veidot ūdeņraža saites ar H 2 O, to lielākā daļa organisko komponentu ir hidrofobiskas. Jo lielākas vai garākas ir R grupas, jo zemāka ir to šķīdība ūdenī.
Tomēr, ja barotnē ir skābe, šķīdību palielina, veidojot tā sauktos aminosāļus. Tajos slāpeklim ir pozitīva daļēja lādiņa, kas elektrostatiski piesaista skābes anjonu vai konjugēto bāzi.
Piemēram, atšķaidītā HCl, amīnu RNH 2 reaģē šādi:
RNH 2 + HCl => RNH 3 + Cl - (primārā amīna sāls)
RNH 2 bija nešķīstošas (vai slikti šķīst) ūdenī, un klātbūtnē ar skābi tā veido sāli, kura solvation tās jonu atbalsta tās šķīdību.
Kāpēc tas notiek? Atbilde slēpjas vienā no galvenajām amīnu īpašībām: tie ir polāri un pamata. Saskaņā ar Brönsted-Lowry definīciju, tā kā tie ir bāziski, tie reaģēs ar skābēm, kas ir pietiekami spēcīgas, lai tās protonētu.
Pamatiskums
Amīni ir stiprākas organiskās bāzes nekā amonjaks. Jo lielāks būs elektronu blīvums ap slāpekļa atomu, jo pamataks tas būs; tas ir, tas ātrāk deprotonēs skābes vidē. Ja amīns ir ļoti pamata, tas pat var noņemt protonu no spirtiem.
R grupas induktīvās iedarbības rezultātā elektronu blīvumu veicina slāpekļa iedarbībā; tā kā mēs nedrīkstam aizmirst, ka tas ir viens no visvairāk elektronegatīvajiem atomiem. Ja šīs grupas ir ļoti garas vai apjomīgas, induktīvais efekts būs lielāks, kas arī palielinās negatīvo reģionu ap elektronu pāri (··).
Tas liek (··) ātrāk pieņemt H + jonu . Tomēr, ja R ir ļoti apjomīgi, baziskums samazinās ar sterisko efektu. Kāpēc? Tā vienkāršā iemesla dēļ, ka H + pirms slāpekļa sasniegšanas ir jāšķērso atomu konfigurācija.
Vēl viens veids, kā izskaidrot amīna pamatīgumu, ir stabilizēt tā amīna sāli. Tagad tas, kas samazinās ar induktīvo efektu, var samazināt pozitīvo lādiņu N + , tas būs vairāk pamata amīns. Iemesli ir tie paši, kas tikko paskaidroti.
Alkilamīni vs arilamīni
Alkilamīni ir daudz pamatīgāki nekā arilamīni. Kāpēc? Lai to vienkārši saprastu, parādīta anilīna struktūra:
Anilīna molekula. Avots: Calvero. , izmantojot Wikimedia Commons
Iepriekš aminogrupā ir elektronu pāris (··). Šis pāris "pārvietojas" gredzena ietvaros orto un para pozīcijās attiecībā pret NH 2 . Tas nozīmē, ka divus augšējos virsotnes un viens pretī NH 2 ir negatīvi uzlādēts, kamēr slāpekļa atoms ir pozitīvi uzlādēts.
Tā kā slāpeklis ir pozitīvi lādēts, + N, tas atgrūž H + jonu . Un, ja ar to nepietiek, elektronu pāris tiek delokalizēts aromātiskajā gredzenā, padarot to mazāk pieejamu deprotonātu skābēm.
Anilīna pamatīgums var palielināties, ja grupas vai atomi, kas tai piešķir elektronisku blīvumu, ir saistīti ar gredzenu, konkurējot ar pāri (··) un liekot tam, visticamāk, atrasties uz slāpekļa atoma, kas ir gatavs darboties kā bāze.
Veidi (primārais, sekundārais, terciārais)
Amīnu veidi. Avots: Jü caur Wikipedia.
Lai arī tas nav oficiāli uzrādīts, tas netieši atsaucas uz primārajiem, sekundārajiem un terciārajiem amīniem (augšējais attēls, no kreisās uz labo).
Primārie amīni (RNH 2 ) ir monoaizvietota; sekundārie ones (R 2 NH) ir divaizvietota, ar divām R alkilgrupa vai arilgrupa grupām; un terciārā ones (R 3 N), ir triaizvietota, un tas nav ūdeņraža atoms.
Visi esošie amīni ir iegūti no šiem trim veidiem, tāpēc to daudzveidība un mijiedarbība ar bioloģisko un neironu matricu ir milzīga.
Kopumā varētu gaidīt, ka termiskie amīni ir visvienkāršākie; tomēr šādu prasību nevar izvirzīt, nezinot R struktūras.
Apmācība
Amonjaka alkilēšana
Sākumā tika minēts, ka amīni tiek iegūti no amonjaka; tāpēc vienkāršākais veids, kā tos veidot, ir ar alkilēšanu. Lai to izdarītu, amonjaka pārpalikumu reaģē ar alkilhalogenīdu, kam seko bāzes pievienošana, lai neitralizētu amīna sāli:
NH 3 + RX => RNH 3 + X - => RNH 2
Ņemiet vērā, ka šīs darbības rada primāro amīnu. Var veidoties arī sekundārie un pat terciārie amīni, samazinoties atsevišķa produkta iznākumam.
Dažas apmācības metodes, piemēram, Gabriela sintēze, ļauj iegūt primāros amīnus, lai neveidotos citi nevēlami produkti.
Arī ketonus un aldehīdus var reducēt amonjaka un primāro amīnu klātbūtnē, veidojot sekundāros un terciāros amīnus.
Katalītiskā hidrogenēšana
Slāpekļa savienojumus var reducēt ūdeņraža un katalizatora klātbūtnē līdz attiecīgajiem amīniem.
ArNO 2 => ArNH 2
Nitrili, RC≡N, un amīdi, RCONR 2 , arī tiek reducēti, lai iegūtu attiecīgi primāros un terciāros amīnus.
Nomenklatūra
Kā tiek nosaukti amīni? Lielākoties tie tiek nosaukti, pamatojoties uz R, alkil- vai arilgrupu. R nosaukumam, kas iegūts no tā alkāna, beigās pievieno vārdu “amīns”.
Tādējādi, CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 ir propylamine. No otras puses, to var nosaukt, ņemot vērā tikai alkānu, nevis kā R grupu: propanamīns.
Pirmais veids, kā tos nosaukt, ir līdz šim vislabāk zināmais un visvairāk izmantotais.
Ja ir divas NH 2 grupās , tad alkāns ir nosaukta un pozīcijas aminoskābju grupu uzskaitīti. Tādējādi H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 sauc par: 1,4-butāndiamīnu.
Ja ir apgādāts ar skābekli grupas, piemēram, OH, tā ir prioritāte pār NH 2 , kas notiek, ir nosaukti kā aizvietotājs. Piemēram, HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2 sauc: 3-Aminopropanol.
Runājot par sekundārajiem un terciārajiem amīniem, R grupas apzīmē ar burtiem N. Garākā ķēde paliks ar savienojuma nosaukumu. Tādējādi, CH 3 NHCH 2 CH 3 sauc: N-Methylethylamine.
Lietojumprogrammas
Krāsvielas
Primārie aromātiskie amīni var kalpot par izejvielu azo krāsvielu sintēzē. Sākumā amīni reaģē, veidojot diazonija sāļus, kas azo savienojumus veido ar azo savienojumu (vai diazo savienojumu).
Tos intensīvās krāsošanas dēļ tekstilrūpniecībā izmanto kā krāsojamo materiālu; piemēram: metil apelsīns, tieši brūns 138, saulrieta dzeltenais FCF un pončo.
Narkotikas un narkotikas
Daudzas zāles darbojas ar dabisko amīnu neirotransmiteru agonistiem un antagonistiem. Piemēri:
-Hlorfeniramīns ir antihistamīns, ko lieto alerģisku procesu kontrolei dažu ēdienu uzņemšanas, siena drudža, kukaiņu koduma utt. Dēļ.
-Hlorpromazīns ir sedatīvs līdzeklis, nevis miega izraisītājs. Tas mazina trauksmi un tiek pat izmantots dažu garīgu traucējumu ārstēšanā.
-Efedrīns un fenilefedrīns tiek izmantoti kā elpošanas ceļu dekongestanti.
-Amitriptilīns un imipramīns ir terciārie amīni, kurus lieto depresijas ārstēšanā. Pateicoties to struktūrai, tos klasificē kā tricikliskos antidepresantus.
-Opioīdu pretsāpju līdzekļi, piemēram, morfīns, kodelīns un heroīns, ir terciārie amīni.
Gāzes apstrāde
Vairāki amīni, to skaitā diglikolaminīns (DGA) un dietanolamīns (DEA), tiek izmantoti oglekļa dioksīda (CO 2 ) un sērūdeņraža (H 2 S) gāzu, kas atrodas dabiskajā gāzē un naftas pārstrādes rūpnīcas.
Lauksaimniecības ķīmija
Metilaminīni ir starpposma savienojumi ķīmisko vielu sintēzē, kuras lauksaimniecībā izmanto kā herbicīdus, fungicīdus, insekticīdus un biocīdus.
Sveķu ražošana
Joni apmaiņas sveķu ražošanā tiek izmantoti metilaminīni, kurus var izmantot ūdens dejonizācijā.
Dzīvnieku barības vielas
Trimetilaminu (TMA) galvenokārt izmanto holīna hlorīda, B vitamīna piedevas ražošanā, ko izmanto cāļu, tītaru un cūku barībā.
Gumijas rūpniecība
Dimetilamīna oleāts (DMA) ir emulgators izmantošanai sintētiskā kaučuka ražošanā. DMA tieši izmanto kā polimerizācijas modifikatoru butadiēna tvaika fāzē un kā dabiskā kaučuka lateksa stabilizatoru amonjaka vietā
Šķīdinātāji
Dimetilaminu (DMA) un monometilaminu (MMA) izmanto, lai sintezētu polāros aprotiskos šķīdinātājus dimetilformamīdu (DMF), dimetilacetamīdu (DMAc) un n-metilpirolidonu (NMP).
Pieteikumi DMF ietver: uretāna pārklājumu, akrila dzijas šķīdinātāju, reakciju šķīdinātājus un ekstrakcijas šķīdinātājus.
DMAc izmanto dzijas krāsvielu un šķīdinātāju ražošanā. Visbeidzot, NMP tiek izmantots smēreļļu, krāsas noņēmēju un emaljas pārklājumu attīrīšanā.
Piemēri
Kokaīns
Kokaīna molekula. Avots: NEUROtiker, izmantojot Wikimedia Commons
Kokaīnu lieto kā vietējo anestēzijas līdzekli noteikta veida acu, ausu un rīkles operācijās. Kā redzams, tas ir terciārais amīns.
Nikotīns
Nikotīna molekula. Avots: Jü, no Wikimedia Commons
Nikotīns ir galvenais tabakas atkarības izraisītājs, un ķīmiski tas ir terciārais amīns. Nikotīns tabakas dūmos ātri uzsūcas un ir ļoti toksisks.
Morfīns
Morfīna molekula. Avots: NEUROtiker, no Wikimedia Commons
Tas ir viens no efektīvākajiem pretsāpju līdzekļiem sāpju, īpaši vēža, mazināšanai. Tas atkal ir terciārais amīns.
Serotonīns
Serotonīna molekula. Avots: Harbins, no Wikimedia Commons
Serotonīns ir amīnu neirotransmiters. Pacientiem ar depresiju serotonīna galvenā metabolīta koncentrācija ir samazināta. Atšķirībā no citiem amīniem, šis ir primārais.
Atsauces
- Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10 th izdevums.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
- Morisons un Boids. (1987). Organiskā ķīmija. (Piektais izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Chemours uzņēmums. (2018). Metilaminīni: lietojumi un pielietojumi. Atgūts no: chemours.com
- Pārredzamības tirgus izpēte. (sf). Aminīni: svarīgi fakti un lietojums. Atgūts no: transparentmarketresearch.com
- Wikipedia. (2019. gads). Amīns. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Ganongs, WF (2003). Medicīniskā fizioloģija. 19. izdevums. Redakcijas El Manual Moderno.