AMINI: STRUKTURA, SVOJSTVA, VRSTE, UPOTREBE, PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Su amini su organski spojevi izvedeni iz amonijaka. U njima nastaju kovalentne veze ugljika i dušika. Prirodno, molekula dušika je kinetički inertna; ali zahvaljujući biološkoj fiksaciji pretvara se u amonijak koji zauzvrat podliježe reakcijama alkilacije.

Kad je amonijak "alkiliran", on zamjenjuje jedan, dva ili tri svoja tri vodika ugljikovim atomima. Ti ugljikovi mogu dobro doći iz alkilne (R) ili arilne (Ar) skupine. Dakle, postoje alifatični amini (linearni ili razgranati) i aromatski.

Općenita formula za amin. Izvor: MaChe, iz Wikimedia Commons.

Opća formula za alifatske amine je prikazana gore. Ova se formula može upotrijebiti za aromatske amine, s obzirom da R može biti i arilna skupina Ar. Napomena sličnost između amina i amonijakom, NH ₃. Praktično, H je zamijenjen bočnim lancem R.

Ako se R sastoji od alifatskih lanaca, imate ono što je poznato kao alkilamin; dok je R aromatične prirode, arilamin. Od arilamina, najvažniji od svih je alanin: amino skupina, -NH ₂, vezan na benzenski prsten.

Kad postoje kisikove skupine u molekularnoj strukturi, kao što su OH i COOH, spoj se više ne naziva amin. U tom se slučaju amin smatra supstituentom: amino skupina. Na primjer, to se događa u aminokiselinama, kao i u ostalim biomolekulama od ogromne važnosti za život.

Kako se dušik nalazi u mnogim bitnim spojevima za život, oni su smatrani vitalnim aminima; tj. 'vitamini'. Međutim, mnogi od vitamina nisu čak ni amini, a još više što nisu svi vitalni za život. Međutim, to ne negira njegovu veliku važnost u živim organizmima.

Amini su jače organske baze od samog amonijaka. Lako ih se može izdvojiti iz biljne materije i općenito imaju jaku interakciju s neuronskim matriksom organizama; Otuda se mnogi lijekovi i lijekovi sastoje od amina složenim strukturama i supstituentima.

Struktura

Kakva je njegova struktura? Iako varira ovisno o prirodi R-a, elektroničko okruženje dušičnog atoma je za sve njih isto: tetraedar. Ali budući da na dušikovom atomu postoji par neobrijanih elektrona (··), molekularna geometrija postaje piramidalna. Tako je i s amonijakom i aminima.

Amini mogu biti predstavljeni tetraedrom, baš kao i s ugljikovim spojevima. Tako, NH ₃ i CH ₄ izvučeni kao tetraedara, u kojoj se nalazi par (··) na jedan od vrhova iznad dušika.

Obje molekule su ahiralne; Međutim, oni se početi prikazivati kiralnost se njihove IH je zamijenjen R. amina R ₂ NH je akiralan da dvije R je različita. Međutim, nedostaje mu bilo kakva konfiguracija koja bi razlikovala jedan enantiomer od drugog (kao što je slučaj s kiralnim centrima ugljika).

To je zato što enantiomeri:

R ₂ N-H - H-NR ₂

izmjenjuju se takvom brzinom da se nijedno od njih ne može izolirati; i stoga se strukture amina smatraju ahiralnim iako su svi supstituenti na dušikovom atomu različiti.

Svojstva amina

Polaritet

Amini su polarna spojevi, s obzirom da NH ₂ amino skupine, koje imaju elektronegativan atom dušika, doprinosi dipolni moment molekule. Imajte na umu da dušik ima sposobnost doniranja vodikovih veza, što uzrokuje da amini uglavnom imaju visoke talište i vrelište.

Međutim, kada se ovo svojstvo usporedi sa svojstvima spojeva sa kisikom, kao što su alkoholi i karboksilne kiseline, oni rezultiraju nižim magnitudama.

Na primjer, točka ključanja etilamina, CH ₃ CH ₂ NH ₂ (16,6 ° C), niža od etanola, CH ₃ CH ₂ OH (78 ° C).

Dakle, pokazano je da su OH vodikove veze jače od onih NH, iako amin može tvoriti više mostova. Ova usporedba vrijedi samo ako R ima istu molekularnu težinu za dva spoja (CH ₃ CH ₂ -). S druge strane, na -89ºC etan čireva, CH ₃ CH ₃, a to je plin na sobnoj temperaturi.

Kako amin ima manje vodika, to stvara manje vodikovih veza i njegova temperatura ključanja je snižena. To se promatra usporedbom vrelište dimetilamina, (CH ₃) ₂ NH (7 ° C), a koja etilamina (16.6 ° C).

Fizičke karakteristike

U svijetu kemije, kada govorimo o aminu, nastaje nenamjeran čin držanja nosa. To je zbog toga što općenito imaju neugodne mirise, od kojih neki nalikuju truloj ribi.

Uz to, tekući amini imaju žućkaste tonove, što povećava vizualno nepovjerenje koje stvaraju.

Topnost u vodi

Amini se obično netopive u vodi, jer, unatoč tome što mogu tvoriti vodikove veze s H ₂ O, njihov najveći organska komponenta je hidrofobna. Obimnije ili duže skupine R su slabije topljive u vodi.

Kada postoji kiselina u mediju, topivost se povećava stvaranjem onoga što je poznato kao aminske soli. U njima dušik ima pozitivan parcijalni naboj, koji elektrostatički privlači anion ili konjugiranu bazu kiseline.

Na primjer, u razrijeđenoj otopini HCl, amin RNH ₂ reagira kako slijedi:

RNH ₂ + HCl => RNH ₃ ⁺ Cl ^- (primarna aminska sol)

RNH ₂ je netopljiv (ili slabo topljiv) u vodi i u prisutnosti kiseline tvori sol, čija Solvatacija njegovih iona pogoduje topljivost.

Zašto se to događa? Odgovor leži u jednom od glavnih svojstava amina: oni su polarni i bazični. Kao osnovne, oni će reagirati s kiselinama dovoljno jakim da ih protoniraju, prema definiciji Brönsted-Lowryja.

lužnatost

Amini su jače organske baze od amonijaka. Što je veća gustoća elektrona oko atoma dušika, to će biti više osnovnog; to jest, brže će se deprotonirati kiseline u okolišu. Ako je amin vrlo bazičan, može čak i uzeti proton iz alkohola.

R skupine doprinose gustoći elektrona u dušiku induktivnim učinkom; budući da ne smijemo zaboraviti da je to jedan od najviše elektronegativnih atoma u postojanju. Ako su ove skupine vrlo dugačke ili glomazne, induktivni učinak bit će veći, što će također povećati negativno područje oko elektronskog para (··).

To uzrokuje (··) brži prihvat H ⁺ iona. Međutim, ako je R vrlo glomazan, osnovnost se smanjuje sterilnim učinkom. Zašto? Iz jednostavnog razloga što H ⁺ mora prijeći konfiguraciju atoma prije nego što dosegne dušik.

Drugi način da se objasni osnovnost amina je stabiliziranje njegove aminske soli. Sada, onaj koji se smanjuje induktivnim učinkom, može smanjiti pozitivni naboj N ⁺, to je osnovni amin. Razlozi su isti upravo objasnjeni.

Alkilamini vs arilamini

Alkilamin je mnogo bazičniji od arilamina. Zašto? Da bismo to jednostavno razumjeli, prikazana je struktura anilina:

Anilin molekula. Izvor: Calvero., putem Wikimedia Commonsa

Iznad, u amino grupi, je par elektrona (··). Ovaj par "putuje" unutar prstena u orto i para položajima u odnosu na NH ₂. To znači da su dva gornja vrhovi i jedan nasuprot NH ₂ negativno nabijena, dok dušikov atom je pozitivno nabijen.

Budući da je dušik pozitivno nabijen, ⁺ N, on će odbiti H ⁺ ion. A ako to nije dovoljno, par elektrona se delokalizira u aromatičnom prstenu, čineći ga manje dostupnim deprotonatnim kiselinama.

Osnovnost anilina može se povećati ako se skupine ili atomi koji mu daju elektronska gustoća budu povezani s prstenom, natječući se s parom (··) i prisiljavajući ga da bude smješten s većom vjerojatnošću na dušikovom atomu, spreman da djeluje kao baza.

Vrste (primarna, sekundarna, tercijarna)

Vrste amina. Izvor: Jü putem Wikipedije.

Iako formalno nije predstavljen, referenca je podrazumijevana na primarne, sekundarne i tercijarne amine (gornja slika, slijeva udesno).

Primarni amini (RNH ₂) su jednostruko; sekundarne one (R ₂ NH) su dvostruko, s dva R alkil ili aril skupina; i one tercijarni (R ₃ N) su trostruko, a nedostaje vodik.

Svi postojeći amini su izvedeni iz ove tri vrste, pa je njihova raznolikost i interakcije s biološkom i neuronskom matricom ogromne.

Općenito, može se očekivati ​​da su tercijarni amini najosnovniji; međutim, takva se tvrdnja ne može postaviti bez poznavanja struktura R.

Trening

Alkilacija amonijaka

U početku je spomenuto da su amini dobiveni iz amonijaka; stoga je najjednostavniji način da se formira alkilacijom. Da bi se to postiglo, višak amonijaka reagira s alkilhalogenidom, nakon čega slijedi dodavanje baze za neutralizaciju aminske soli:

NH ₃ + Rx => RNH ₃ ⁺ X ^- => RNH ₂

Napominjemo da ovi koraci vode do primarnog amina. Mogu se stvoriti i sekundarni, pa čak i tercijarni amini, pri čemu se prinos za jedan proizvod smanjuje.

Neke metode treninga, poput Gabrielove sinteze, omogućuju dobivanje primarnih amina tako da se ne stvaraju drugi nepoželjni proizvodi.

Također, ketoni i aldehidi mogu se reducirati u prisustvu amonijaka i primarnih amina da bi se dobili sekundarni i tercijarni amini.

Katalitička hidrogenacija

Dušikovi spojevi mogu se reducirati u prisutnosti vodika i katalizatora na njihove odgovarajuće amine.

ArNO ₂ => ArNH ₂

Nitrili, RC≡N, i amidi, RCONR ₂, također se smanjuje, čime se dobije primarni i tercijarni amini, redom.

Nomenklatura

Kako se nazivaju amini? Većinu vremena oni nazivaju na temelju R, alkilne ili arilne skupine. Naziv R, izveden iz njegovog alkana, na kraju se dodaje riječ 'amin'.

Tako, CH ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₂ je propilamina. S druge strane, može se imenovati s obzirom na alkan, a ne kao R skupinu: propanamin.

Prvi način imenovanja im je daleko najpoznatiji i najčešće korišteni.

Kada su dvije NH ₂ grupe, alkan je označen i nazvan položaji amino skupinama su navedeni. Tako, H ₂ NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ naziva 1,4-butandiamin.

Ako su oksidirani skupine, kao OH, mora se dati prioritet nad NH ₂, koji je nazvan kao supstituent. Na primjer, HOCH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ naziva se: 3-aminopropanol.

A što se tiče sekundarnih i tercijarnih amina, za označavanje skupina R koriste se slova N. Najdulji lanac ostat će s nazivom spoja. Tako, CH ₃ NHCH ₂ CH ₃ naziva: N-metiletilamin.

Prijave

bojila

Primarni aromatski amini mogu poslužiti kao polazni materijal za sintezu azo boja. U početku amini reagiraju tako da formiraju diazonijeve soli koje tvore azo spojeve azo spojem (ili diazo vezanjem).

One se zbog intenzivnog obojenja koriste u tekstilnoj industriji kao materijal za bojenje; na primjer: metil narančasta, izravno smeđa 138, zalazak sunca žuti FCF i ponceau.

Lijekovi i droge

Mnogi lijekovi djeluju s agonistima i antagonistima prirodnih aminskih neurotransmitera. Primjeri:

-Klorofeniramin je antihistamin koji se koristi u suzbijanju alergijskih procesa zbog gutanja neke hrane, sijene groznice, uboda insekata itd.

-Hlorpromazin je sedativno sredstvo, a ne induktor sna. Ublažava tjeskobu i koristi se čak i u liječenju nekih mentalnih poremećaja.

-Efedrin i fenilfedrin koriste se kao respiratorni dekongestanti.

-Amitriptilin i imipramin su tercijarni amini koji se koriste u liječenju depresije. Zbog svoje strukture klasificiraju se kao triciklički antidepresivi.

-Opioidni lijekovi protiv bolova poput morfija, kodila i heroina su tercijarni amini.

Liječenje plinom

Nekoliko amina, uključujući diglikolamin (DGA) i dietanolamin (DEA), koristi se za uklanjanje plinova ugljičnog dioksida (CO ₂) i sumporovodika (H ₂ S) koji su prisutni u prirodnom plinu i u rafinerije.

Poljoprivredna kemija

Metilamini su intermedijarni spojevi u sintezi kemikalija koje se koriste u poljoprivredi kao herbicidi, fungicidi, insekticidi i biocidi.

Proizvodnja smola

Metilamin se koristi tijekom proizvodnje smola za izmjenu iona, korisnih u deionizaciji vode.

Hranjive tvari za životinje

Trimetilamin (TMA) koristi se prvenstveno u proizvodnji kolin-klorida, dodatka vitamina B koji se koristi u hrani za piliće, purane i svinje.

Gumarska industrija

Dimetilamin oleat (DMA) je emulgator za upotrebu u proizvodnji sintetičke gume. DMA se koristi izravno kao modifikator polimerizacije u parnoj fazi butadiena i kao stabilizator prirodnog gumenog lateksa umjesto amonijaka

otapala

Dimetilamin (DMA) i monometilamin (MMA) koriste se za sintezu polarnih aprotičkih otapala dimetilformamid (DMF), dimetilacetamid (DMAc) i n-metilpirolidona (NMP).

Primjene za DMF uključuju: uretanski premaz, otapalo akrilne pređe, reakcijska otapala i otapala za ekstrakciju.

DMAc se koristi u proizvodnji boja za predivo i otapala. Konačno, NMP se koristi u rafiniranju ulja za podmazivanje, sredstava za uklanjanje boje i premaza cakline.

Primjeri

Kokain

Molekula kokaina. Izvor: NEUROtiker, putem Wikimedia Commonsa

Kokain se koristi kao lokalni anestetik u određenim vrstama operacija oka, uha i grla. Kao što se vidi, to je tercijarni amin.

Nikotin

Molekula nikotina. Izvor: Jü, iz Wikimedia Commons

Nikotin je osnovni uzročnik ovisnosti o duhanu, a kemijski je tercijarni amin. Nikotin u duhanskom dimu brzo se apsorbira i vrlo je toksičan.

Morfin

Molekula morfija. Izvor: NEUROtiker, iz Wikimedia Commons

To je jedno od najučinkovitijih sredstava za ublažavanje bolova, posebno raka. Ponovo je to tercijarni amin.

Serotonin

Molekula serotonina. Izvor: Harbin, iz Wikimedia Commons

Serotonin je aminski neurotransmiter. U bolesnika s depresijom koncentracija glavnog metabolita serotonina je smanjena. Za razliku od ostalih amina, ovaj je primarni.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10 ^th Edition,). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
3. Morrison i Boyd. (1987). Organska kemija. (Peto izdanje). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Tvrtka Chemours. (2018.). Metilamin: upotreba i primjena. Oporavilo od: chemours.com
5. Istraživanje tržišta transparentnosti. (SF). Amini: važne činjenice i uporabe. Oporavilo od: transparentmarketresearch.com
6. Wikipedia. (2019). Amin. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
7. Ganong, WF (2003). Medicinska fiziologija. 19. izdanje. Redakcija El Manual Moderno.