Aminy.doc

AMINY

Aminy to związki organiczne – pochodne amoniaku, o wzorze ogólnym R-NH2, w których jeden lub kilka atomów wodoru jest zastąpionych rodnikami alkilowymi (aminy alifatyczne) lub arylowymi (aminy aromatyczne).

Rozróżnia się aminy:

• pierwszorzędowe (zawierające grupę -NH2). Nazwę tworzymy dodając końcówkę „–amina” do nazwy grupy alkilowej lub arylowej

H
R—-N pierwszorzędowa amina
H

• drugorzędowe (zawierają grupę ≡ NH)

H
R—-N drugorzędowa amina
R1
 

i trzeciorzędowe (atom azotu połączony z trzema rodnikami)

H
R—-N drugorzędowa amina
R1
 

Ich nazwy tworzy się podobnie lecz konieczne jest określenie ilości dodatkowych grup R. Zadanie to spełnia litera N, która świadczy o istnieniu grupy R połączonej z atomem azotu. Po literce następuje nazwa odpowiedniej grupy i następnie nazwa macierzystej reszty węglowodorowej z końcówką „–amina”.
Aminy możemy uważać za związki, które powstały przez zastąpienie atomu wodoru w amoniaku grupą węglowodorową R.

Związki te nazywamy AMINAMI PIERWSZORZĘDOWYMI. Grupą funkcyjną amin I-rzędowych jest GRUPA AMINOWA -NH2

Najprostsze grupy R to: metylowa –CH3, etylowa –C2H5 i fenylowa –C6H5
Jeżeli grupy te podstawimy w miejsce wodoru w cząsteczce amoniaku, czyli w miejsce R, otrzymamy następujące aminy:

metyloamina dimetyloamina trimetyloamina
I – rzędowa II – rzędowa III – rzędowa

Otrzymywanie:

Aminy otrzymać można przez redukcję związków nitrowych, działaniem amoniaku lub innych amin na związki chlorowcowe (otrzymujemy aminy różnych rzędowości), redukcję nitryli. Do otrzymywania amin aromatycznych stosuje się głównie redukcję nitrozwiązków, które w przypadku związków aromatycznych otrzymuje się bardzo łatwo w reakcji nitrowania mieszaniną nitrującą.

Z chlorowcowych pochodnych i cyjanków można otrzymać nitryle, po redukcji których dochodzimy do amin pierwszorzędowych o łańcuchu dłuższym o jeden atom węgla w stosunku do wyjściowego związku chlorowcowego.

Właściwości fizyczne:

I-szo i II-go rzędowe aminy z grupami alkilowymi mają charakterystyczny rybi zapach. Wszystkie trzy aminy z grupami metylowymi są dobrze rozpuszczalnymi w wodzie gazami, podobnie jak amoniak. Aminy z wyższymi grupami alifatycznymi są ciekłe lub stałe i ze wzrostem długości łańcuchów węglowych coraz gorzej rozpuszczają się w wodzie.
Aminy aromatyczne są wysokowrzącymi cieczami lub ciałami stałymi o ostrym, charakterystycznym, ale nie rybim zapachu.

Właściwości chemiczne:
Aminy mają podobnie jak amoniak właściwości zasadowe - ich roztwory wodne zawierają jony OH-
Są to więc związki o silnych własnościach zasadowych, reagujące chętnie z kwasami nieorganicznymi i organicznymi oraz dające odczyn zasadowy w roztworach wodnych gdyż w wodzie podlegają one reakcji wg schematu:
R-NH2 + H2O -> RNH3OH <--> RNH3(+) + OH(-)
Zasadowość amin zależy od podstawników przy atomie azotu. Aminy alifatyczne są bardziej zasadowe od amoniaku i ich zasadowość wzrasta wraz z rzędowością, zaś w przypadku amin aromatycznych jest dokładnie na odwrót - mają one mniej zasadowe własności od amoniaku i spadają one ze wzrostem rzędowości, słaby charakter zasadowy amin aromatycznych jest spowodowany oddziaływaniem wolnej pary elektronowej grupy aminowej z sekstetem elektronowym pierścienia aromatycznego.
Z punktu widzenia biochemii najważniejszą reakcją amin jest reakcja z kwasami karboksylowymi prowadząca do powstania wiązań peptydowych.
Z kolei z punktu widzenia chemii organometalicznej najważniejsze są możliwości reakcji amin z chlorkami, bromkami i jodkami metali, prowadzące do powstawania trwałych kompleksów tych metali:
R-NH2 + FeCl2 --> R-NH-Fe-NH-R
 

Zastosowanie:

Aminy mają wiele ważnych zastosowań praktycznych.
Aminy alifatyczne stosowane są jako pół produkty w syntezie organicznej, zwłaszcza do otrzymywania leków środków ochrony roślin i tworzyw sztucznych .
Aminy aromatyczne mają podobne zastosowanie ponadto służą do produkcji barwników.
Amidy kwasowe są to pochodne kwasów karboksylowych i amoniaku lub amin. Mocznik- bezbarwne kryształy bez zapachu rozpuszczalne w wodzie i alkoholu. Jest to pierwszy związek organiczny otrzymywany syntetycznie. Występuje w pocie i moczu ludzi i zwierząt, jako produkt przemiany białek. Otrzymujemy go w przemyśle przez ogrzewane mieszaniny amoniaku i dwutlenku węgla, powstaje początkowo karbaminian amonu, który następnie rozpada się na mocznik z wydzieleniem wody. Stosowany jako nawóz sztuczny jako surowiec do wyrobu żywic mocznikowych.

Mocznik, karbonamid, karbamid, (NH2)2CO, amid kwasu węglowego, bezbarwne igły (układ tetragonalny) lub biały proszek, o temperaturze topnienia 133°C, bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w alkoholu etylowym.
Z mocnymi kwasami tworzy sole, ogrzewany w roztworach wodnych rozkłada się na tlenek węgla(IV) i amoniak, powyżej temperatury 150-160oC ulega kondensacji tworząc biuret, z estrami kwasu malonowego tworzy barbiturany.
Mocznik jest końcowym produktem przemiany białkowej i jest wydalany z moczem w ilości 30-69 g/d. We krwi znajduje się w stężeniu 4,7±2,0 mol/l. Wzrost jego stężenia znamionuje niewydolność nerek i grożące zatrucie mocznicowe (mocznica).
Na skalę przemysłową mocznik jest syntezowany w reakcji amoniaku z tlenkiem węgla(IV) (produktem przejściowym jest karbaminian amonu). Zastosowania: do produkcji tworzyw sztucznych (żywice mocznikowo-formaldehydowe), leków, jako nawóz sztuczny i dodatek do pasz.

Aminy są szeroko stosowane w syntezie chemicznej, do produkcji barwników, kosmetyków, w przemyśle farmaceutycznym.
Niektóre przykłady takich amin:

CHRYZOIDYNA (pomarańczowy barwnik do papieru i skóry)

ORANŻ METYLOWY (wskaźnik pH)

MUSKARYNA (jedna z trucizn muchomora)

ADRENALINA (jeden z hormonów regulujących poziom cukru we krwi)

CZERWIEŃ KONGO (wskaźnik pH)

AMFETAMINA

KONIINA (trucizna z rośliny szczwół plamisty wykorzystana do wykonania wyroku śmierci na Sokratesie)

ORANŻ II (barwnik do wełny i jedwabiu – włókien białkowych)

MORFINA

HEROINA

Aminy aromatyczne tzn. takie, w których grupa aminowa łączy się bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym, mają nieco słabsze właściwości zasadowe niż aminy alifatyczne. W aminach aromatycznych wolna para elektronowa na azocie bierze częściowo udział w mezomerii pierścienia, co powoduje częściowy "ubytek" ładunku ujemnego na azocie i osłabienie jego zasadowości. Przejęcie przez pierścień części ładunku azotu powoduje pojawienie się struktur mezomerycznych z ładunkiem ujemnym w pozycji o- i p-. Istnienie takich form powoduje, że elektrofilowe reakcje podstawienia w pierścieniu przebiegają głównie w pozycjach o- i p-. Podobny efekt dają wszystkie podstawniki, które angażują swoje pary elektronowe w mezomerie pierścienia. Są tzw. podstawniki I-rodzaju.

Podstawowa różnica między aminami aromatycznymi i alifatycznymi to zachowanie w reakcjach z kwasem azotowym(III) - dwuazowania i tworzenia nitrozopochodnych.
Najprostszą aminą aromatyczną jest FENYLOAMINA lub ANILINA:

Anilina to ciecz bezbarwna, brunatniejąca na powietrzu, o charakterystycznym zapachu, słabo rozpuszczalna w wodzie. Jej gęstość jest większa od gęstości wody, jest substancja silnie trującą. Działa toksycznie przez drogi oddechowe, po połknięciu i w kontakcie ze skórą.
Otrzymujemy ją m.in. z benzenu w dwuetapowej reakcji nitrowania/redukcji:

1. Nitrowanie benzenu. Jest to reakcja substytucji elektrofilowej, w której kation nitroniowy NO2+, powstający z HNO3 w wyniku protonowania i odszczepienia cząsteczki H2O w obecności katalizującego H2SO4, zostaje przyłączony do cząsteczki benzenu ze względu na silne działanie elektrofilowe tego jonu. W wyniku tej reakcji powstaje nitrobenzen.

2. Redukcja nitrobenzenu. W jej wyniku grupa nitrowa (NO2) zostaje zredukowana do grupy aminowej (NH2). NO2 redukuje się katalitycznie gazowym wodorem lub przy użyciu takich czynników redukujących jak m.in. metaliczne żelazo, SnCl2.

AMIDY są pochodnymi kwasów karboksylowych lub sulfonowych, w których grupa hydroksylowa została zastąpiona przez grupę aminową –NH2 lub przez podstawione grupy aminowe, czyli –NHR′ lub –NR′R″.

Amidy reagują zarówno z kwasami jak i z zasadami, są więc amfolitami. Ich charakter amfolityczny jest spowodowany występowaniem tautomerii amidowo-imidowej, polegającej na wędrówce protonu między grupą aminową i karbonylową. Forma amidowa tworzy połączenia z kwasami dzięki obecności wolnej pary elektronowej na atomie azotu grupy NH2 forma imidowa może reagować z zasadami odszczepiając proton z grupy hydroksylowej.
 

Amidy kwasów karboksylowych, nazywane także karboksyamidami można przedstawić za pomocą wzoru:

Jest to amid pierwszorzędowy (I-rzędowy) kwasu karboksylowego. Spotykane są także amidy, w których jeden, albo dwa atomy wodoru grupy –NH2 zostały zastąpione przez grupy arylowe lub alkilowe. Są to amidy II i III-rzędowe.

Amidy są przeważnie związkami krystalicznymi chemicznie trwałymi i obojętnymi. W przeciwieństwie do amin nie tworzą one soli z kwasami, ale ulegają hydrolizie. Związki te posiadają wysokie temperatury wrzenia. Amidy, które posiadają niskie masy cząsteczkowe dobrze rozpuszczają się w wodzie w przeciwieństwie do amidów posiadających wyższe masy.

Amidy otrzymywane są w reakcji estrów, halogenków acylowych lub bezwodników kwasowych z aminami lub amoniakiem, a także na skutek ogrzewania soli amonowych kwasów karboksylowych. Przykładowe reakcje otrzymywania przedstawiono poniżej:

otrzymywanie amidów z halogenków acylowych

otrzymywanie amidów w wyniku reakcji amoniaku z kwasem karboksylowym

otrzymywanie amidów na skutek ogrzewania soli amonowych (lub amoniowych)

reakcja otrzymywania amidów z bezwodników kwasowych

Przykładami amidów są: mocznik, acetamid, acetanilid, formamid i benzamid.

Amidy znalazły zastosowanie między innymi w lecznictwie, do produkcji włókien chemicznych, do impregnacji tkanin nieprzemakalnych (amidy kwasu stearynowego).

5