AMINI: STRUKTURA, LASTNOSTI, VRSTE, UPORABE, PRIMERI - KEMIJA - 2025

V amini so organske spojine, ki nastanejo iz amoniaka. V njih pride do kovalentnih vezi med ogljikom in dušikom. Seveda je molekula dušika kinetično inertna; toda zahvaljujoč biološki fiksaciji se spremeni v amonijak, ki posledično sledi kasnejšim reakcijam alkilacije.

Ko je amoniak "alkiliran", nadomesti en, dva ali tri od treh njegovih vodikov z ogljikovimi atomi. Ti ogljiki lahko izvirajo iz alkilne (R) ali arilne (Ar) skupine. Tako obstajajo alifatski amini (linearni ali razvejeni) in aromatski.

Splošna formula za amin. Vir: MaChe, iz Wikimedia Commons.

Splošna formula za alifatske amine je prikazana zgoraj. Ta formula se lahko uporablja za aromatske amine, če upoštevamo, da je R lahko tudi arilna skupina Ar. Opomba podobnost med aminom in amonijaka, NH ₃ . P je praktično zamenjal stransko verigo R.

Če je R sestavljen iz alifatskih verig, imate tisto, kar je znano kot alkilamin; čeprav je R aromatične narave, arilamina. Od arilamini, najpomembnejši od vseh je alanin: amino skupina, -NH ₂ , vezan na benzenov obroč.

Kadar obstajajo kisikove skupine v molekularni strukturi, kot sta OH in COOH, spojine ne imenujemo več amin. V tem primeru se amin šteje za substituent: amino skupino. To se na primer dogaja v aminokislinah, pa tudi v drugih biomolekulah, ki so za življenje izjemnega pomena.

Ker se dušik nahaja v številnih bistvenih sestavinah za življenje, so te veljale za vitalne amine; tj. 'vitamini'. Vendar pa mnogi vitamini sploh niso amini, še bolj pa niso vsi življenjsko pomembni. Vendar pa to ne izniči njegovega velikega pomena v živih organizmih.

Amini so močnejše organske baze kot sam amonijak. Lahko jih je mogoče ekstrahirati iz rastlinskih snovi in ​​imajo na splošno močne interakcije z nevronsko matrico organizmov; zato je veliko zdravil in zdravil sestavljenih iz aminov s kompleksnimi strukturami in nadomestki.

Struktura

Kakšna je njegova struktura? Čeprav se razlikuje glede na naravo R, je elektronsko okolje dušikovega atoma za vse enako: tetraedar. Ker pa je na dušikovem atomu (··) par neslanih elektronov, molekularna geometrija postane piramidalna. Tako je z amoniakom in amini.

Amini so lahko predstavljeni s tetraedrom, tako kot z ogljikovimi spojinami. Tako, NH ₃ in CH ₄ se pripravijo kot tetraedrov, kjer je par (··), ki se nahaja na enem od oglišč zgornjih dušikom.

Obe molekuli sta ahiralni; Vendar bodo začeli prikaz kiralnost so njihovi H je nadomestijo z R. amin R ₂ NH je akiralna če sta oba R je drugače. Vendar pa nima nobene konfiguracije, ki bi razlikovala en enantiomer od drugega (tako kot pri kiralnih centrih ogljika).

To je zato, ker enantiomeri:

R ₂ N-H - H-NR ₂

izmenjujejo se s tako hitrostjo, da se nobena od njiju ne more izolirati; zato se strukture aminov štejejo za ahiralne, čeprav so vsi substituenti na dušikovem atomu različni.

Lastnosti aminov

Polarnost

Amini so polarne spojine, od NH ₂ amino skupino , ki ima elektronegativno atom dušika, prispeva k dipol trenutka molekule. Upoštevajte, da ima dušik sposobnost darovanja vodikovih vezi, zaradi česar imajo amini na splošno visoke tališča in vrelišča.

Vendar, če primerjamo to lastnost s kisikovimi spojinami, kot so alkoholi in karboksilne kisline, povzročijo nižje vrednosti.

Na primer, vrelišče etilamina, CH ₃ CH ₂ NH ₂ (16,6 ° C), je nižja od etanola CH ₃ CH ₂ OH (78 ° C).

Tako je pokazano, da so OH vodikove vezi močnejše od vezi z NH, čeprav lahko amin tvori več mostu. Ta primerjava je veljaven le, če ima R enak molekulsko maso za obe spojini (CH ₃ CH ₂ -). Po drugi strani, etan zavre pri -89ºC, CH ₃ CH ₃ , pri čemer je plin pri sobni temperaturi.

Ker ima amin manj vodika, tvori manj vodikovih vezi in njegova vrelišče se zniža. To je opaziti s primerjavo vrelišče dimetilaminom, (CH ₃ ) ₂ NH (7 ° C), z učinkovitostjo etilamina (16,6 ° C).

Fizikalne značilnosti

V svetu kemije, ko govorimo o aminu, se pojavi nehoteno dejanje zadrževanja nosu. To je zato, ker imajo na splošno ponavadi neprijetne vonjave, od katerih so nekateri podobni kot gnile ribe.

Poleg tega imajo tekoči amini rumenkaste tone, ki povečajo vizualno nezaupanje, ki ga ustvarjajo.

Topnost v vodi

Amini ponavadi netopen v vodi, ker, čeprav so sposobni, da se tvori vodikove vezi s H ₂ O, njihova večina organska komponenta je hidrofoben. Večje ali daljše so skupine R, manjša je njihova topnost v vodi.

Kadar pa je kislina v mediju, se topnost poveča s tvorbo tako imenovanih aminskih soli. V njih ima dušik pozitiven delni naboj, ki elektrostatično privlači anion ali konjugirano bazo kisline.

Na primer, v razredčeni raztopini HCl amin RNH ₂ reagira na naslednji način:

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

RNH ₂ je bil v vodi netopen (ali rahlo topen), v prisotnosti kisline pa tvori sol, katere raztopina njegovih ionov daje prednost topnosti.

Zakaj se to zgodi? Odgovor se skriva v eni glavnih lastnosti aminov: ti so polarni in bazični. Kot osnovni, bodo reagirali s kislinami, ki so dovolj močne, da jih lahko protonirajo, v skladu z definicijo Brönsted-Lowryja.

Osnovnost

Amini so močnejše organske baze kot amoniak. Višja kot je gostota elektronov okoli dušikovega atoma, bolj osnovna bo; to pomeni, da bo hitreje deprotoniral kisline v okolju. Če je amin zelo bazičen, lahko proton celo odvzame alkohol.

R-skupine prispevajo gostoto elektronov do dušika z induktivnim učinkom; saj ne smemo pozabiti, da gre za enega najbolj elektronegativnih atomov v obstoju. Če so te skupine zelo dolge ali obsežne, bo induktivni učinek večji, kar bo povečalo tudi negativno območje okoli elektronskega para (··).

Zaradi tega (··) hitreje sprejme ion H ⁺ . Če pa je R zelo obsežen, se bazičnost zmanjša steričnim učinkom. Zakaj? Iz preprostega razloga, da mora H ⁺ prečkati konfiguracijo atomov, preden doseže dušik.

Drug način za utemeljevanje bazičnosti amina je stabiliziranje njegove aminske soli. Zdaj, ko se zmanjša z induktivnim učinkom, lahko zmanjša pozitivni naboj N ⁺ , to bo bolj bazičen amin. Razlogi so enaki pravkar pojasnjeni.

Alkilamini proti arilamini

Alkilamini so veliko bolj bazični kot arilamini. Zakaj? Za preprosto razumevanje je prikazana struktura anilina:

Anilinska molekula. Vir: Calvero. , prek Wikimedia Commons

Zgoraj je v amino skupini par elektronov (··). Ta par "potuje" znotraj obroča v orto in para položajih glede na NH ₂ . To pomeni, da sta oba zgornja oglišč in ena nasproti NH ₂ imajo negativen naboj, medtem ko je dušikov atom pozitivno nabiti.

Ker je dušik pozitivno nabit, ⁺ N, bo odbijal ion H ⁺ . In če to ni dovolj, se elektronski par delokalizira v aromatičnem obroču, zaradi česar je manj dostopen deprotonatnim kislinam.

Osnovnost anilina se lahko poveča, če se skupine ali atomi, ki mu dajejo elektronsko gostoto, vežejo na obroč in tekmujejo s parom (··) in silijo, da je bolj verjetno, da se nahaja na dušikovem atomu, ki je pripravljen delovati kot baza.

Vrste (primarni, sekundarni, terciarni)

Vrste aminov. Vir: Jü prek Wikipedije.

Čeprav uradno ni predstavljen, je bil implicitno omenjen primarni, sekundarni in terciarni amin (zgornja slika, levo desno).

Primarni amini (RNH ₂ ) so enkrat; Sekundarne tisti (R ₂ NH) se disubstituiran z dvema R alkil ali arilnimi skupinami; in terciarni tisti (R ₃ N), so trisubstituiran, in nima vodik.

Vsi obstoječi amini so pridobljeni iz teh treh vrst, zato je njihova raznolikost in interakcija z biološko in nevronsko matrico ogromna.

Na splošno bi lahko pričakovali, da so terciarni amini najbolj osnovni; vendar takšne trditve ni mogoče podati brez poznavanja struktur R.

Usposabljanje

Alkilacija amonijaka

Sprva je bilo omenjeno, da amini izvirajo iz amoniaka; zato jih je najpreprostejši način z alkiliranjem. Če želite to narediti, reagira presežek amoniaka z alkil halogenidom, čemur sledi dodajanje baze za nevtralizacijo aminske soli:

NH ₃ + RX => RNH ₃ ⁺ X ^- => RNH ₂

Upoštevajte, da ti koraki vodijo do primarnega amina. Nastanejo lahko tudi sekundarni in celo terciarni amini, pri čemer se izkoristek za en izdelek zmanjša.

Nekatere metode vadbe, kot je Gabriel sinteza, omogočajo pridobivanje primarnih aminov, tako da ne nastajajo drugi nezaželeni produkti.

Prav tako se lahko ketoni in aldehidi zmanjšajo v prisotnosti amoniaka in primarnih aminov, da nastanejo sekundarni in terciarni amini.

Katalitično hidrogeniranje

Dušikove spojine lahko reduciramo v prisotnosti vodika in katalizatorja do ustreznih aminov.

ArNO ₂ => ArNH ₂

Tudi nitrila, RC2N in amide, RCONR ₂ , se zmanjšata, da dobimo primarne in terciarne amine.

Nomenklatura

Kako se imenujejo amini? Večinoma so imenovani na podlagi R, alkilne ali arilne skupine. K imenu R, ki izhaja iz njegovega alkana, se na koncu doda beseda „amin“.

Tako CH ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₂ je propilamin. Po drugi strani pa ga je mogoče imenovati, če upoštevamo le alkan in ne kot skupino R: propanamin.

Prvi način njihovega poimenovanja je daleč najbolj znan in najbolj uporabljen.

Če sta dve NH ₂ skupini , je alkan imenom in položaji amino skupin so navedene. Tako H ₂ NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ se imenuje: 1,4-butandiamina.

Če obstajajo kisikovih skupin, kot so OH, je treba dati prednost pred NH ₂ , ki je imenovan kot substituent. Na primer, HO ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ se imenuje: 3-aminopropanol.

Glede sekundarnih in terciarnih aminov se za označevanje R skupine uporabljajo črke N. Najdaljša veriga bo ostala pri imenu spojine. Tako CH ₃ NHCH ₂ CH ₃ se imenuje: N-metiletilamina.

Prijave

Barvila

Primarni aromatski amini lahko služijo kot izhodni material za sintezo azo barvil. Sprva amini reagirajo in tvorijo diazonijeve soli, ki tvorijo azo spojine z azo vezanjem (ali diazo vezanjem).

Te se zaradi intenzivnega obarvanja uporabljajo v tekstilni industriji kot barvilo; na primer: metil oranžna, direktno rjava 138, sončno rumena FCF in ponceau.

Droge in droge

Številna zdravila delujejo z agonisti in antagonisti naravnih aminskih nevrotransmiterjev. Primeri:

-Klorofeniramin je antihistaminik, ki se uporablja pri zatiranju alergijskih procesov zaradi zaužitja nekaterih živil, senene mrzlice, ugrizov žuželk itd.

-Hlorpromazin je pomirjevalno sredstvo in ne induktor spanja. Olajša tesnobo in se uporablja celo pri zdravljenju nekaterih duševnih motenj.

-Efedrin in fenilefedrin se uporabljata kot dihalni dekongesti.

-Amitriptilin in imipramin sta terciarni amini, ki se uporabljajo pri zdravljenju depresije. Zaradi svoje strukture jih uvrščamo med triciklične antidepresive.

-Opioidna sredstva za lajšanje bolečin, kot so morfij, kodelina in heroin, so terciarni amini.

Obdelava plina

Za odstranjevanje plinov ogljikovega dioksida (CO ₂ ) in vodikovega sulfida (H ₂ S), ki so prisotni v zemeljskem plinu in v plinu , se uporablja več aminov, vključno z diglikolaminom (DGA) in dietanolaminom (DEA). rafinerije.

Kmetijska kemija

Metilamini so vmesne spojine pri sintezi kemikalij, ki se v kmetijstvu uporabljajo kot herbicidi, fungicidi, insekticidi in biocidi.

Proizvodnja smole

Metilamin se uporablja med proizvodnjo iono izmenjevalnih smol, uporabnih pri deionizaciji vode.

Hranila za živali

Trimetilamin (TMA) se uporablja predvsem pri proizvodnji holin-klorida, dodatka vitamina B, ki se uporablja v krmi piščancev, puranov in prašičev.

Gumarska industrija

Dimetilamin oleat (DMA) je emulgator za uporabo pri proizvodnji sintetične gume. DMA se neposredno uporablja kot modifikator polimerizacije v parni fazi butadiena in kot stabilizator za naravni lateks namesto amoniaka

Topila

Dimetilamin (DMA) in monometilamin (MMA) se uporabljata za sintezo polarnih aprotičnih topil dimetilformamida (DMF), dimetilacetamida (DMAc) in n-metilpirolidona (NMP).

Vloge za DMF vključujejo: uretansko prevleko, akrilno topilo preje, reakcijska topila in ekstrakcijska topila.

DMAc se uporablja pri izdelavi barv preje in topil. Na koncu se NMP uporablja pri prečiščevanju mazivnih olj, odstranjevalcev barve in premaza za emajl.

Primeri

Kokain

Molekula kokaina. Vir: NEUROtiker, prek Wikimedia Commons

Kokain se uporablja kot lokalni anestetik pri določenih vrstah operacij oči, ušes in grla. Kot je razvidno, gre za terciarni amin.

Nikotin

Molekula nikotina. Vir: Jü, z Wikimedia Commons

Nikotin je glavni povzročitelj odvisnosti od tobaka, kemično pa je terciarni amin. Nikotin v tobačnem dimu se hitro absorbira in je zelo strupen.

Morfij

Morfijska molekula. Vir: NEUROtiker, iz Wikimedia Commons

Je eno najučinkovitejših zdravil za lajšanje bolečin, zlasti raka. Spet gre za terciarni amin.

Serotonin

Molekula serotonina. Vir: Harbin, z Wikimedia Commons

Serotonin je aminski nevrotransmiter. Pri depresivnih bolnikih se koncentracija glavnega presnovka serotonina zmanjša. Za razliko od ostalih aminov je ta primarni.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10 ^th izdaja.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Morrison in Boyd. (1987). Organska kemija. (Peta izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Družba Chemours. (2018). Metilamini: uporabe in aplikacije. Pridobljeno: chemours.com
5. Raziskave trga preglednosti. (sf). Amini: pomembna dejstva in uporabe. Pridobljeno: transparentmarketresearch.com
6. Wikipedija. (2019). Amin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
7. Ganong, WF (2003). Medicinska fiziologija. 19. izdaja Uredništvo El Manual Moderno.