Contenido

Introduccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1. Aminas 2. Nomenclatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

3. Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4. Propiedades Fsicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

5. Basicidad y efectos sobre la basicidad de las aminas. . . . . 8

6. Sales de amonio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

7. Mecanismos de reaccin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.1 Sustitucin aromtica electrofilica de las arilamina. 11

7.2 Sustitucin aromtica electrofilica de la piridina. . . 117.3 Sustitucin aromtica nucleofilica de la piridina. . . 127.4 Alquilacion de aminas con haluros de alquilo. . . . . . 13

7.5 Acilacion de aminas con cloruros de cido. . . . . . . . 137.6 Formacion de sulfoamidas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147.7 Eliminacin de Hofmann. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147.8 Eliminacin de COPE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

8. Sntesis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.1 Aminacin reductiva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 8.2 Acilacion- reduccin de aminas. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 8.3 Sntesis de Gabriel de aminas primarias. . . . . . . . . . .18 8.4 Reduccin de azidas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 8.5 Reduccin de nitrilos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 8.6 Reduccin de nitrocompuestos. . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 8.7 Reordenamiento o transposicin de Hofmann. . . . . . .21 Bibliografa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1

Aminas

1. INTRODUCCION

Las aminas son compuestos orgnicos derivados del amoniaco con uno o mas grupos alquilo o arilo enlazados al tomo de nitrgeno. Estructura de las aminas.Se pueden considerar a las aminas como compuestos nitrogenados derivados del amoniaco (:NH3) en el que uno o ms grupos alquilo o arilo estn unidos al nitrgeno. El tomo de nitrgeno de la molcula de amoniaco contiene un par electrnico libre, de manera que la forma de esta molcula, considerando en ella al par de electrones no enlazantes, es tetradrica ligeramente distorsionada. El par aislado de electrones no enlazantes ocupa una de las posiciones tetradricas. El ngulo del enlace H-N-H del amoniaco es de 107, y tanto la forma de la molcula como el valor anterior se pueden explicar admitiendo una hibridacin sp3 en el tomo de nitrgeno.

Dentro de las aminas esta incluidas algunos de los compuestos biolgicos mas importantes. Las aminas realizan muchas funciones en los seres vivos, tales como la biorregulacion, neurotrasmision y defensa contra los depredadores. Debido a su alto grado de actividad biolgica, muchas aminas se utilizan como drogas y medicamentos. A continuacin se representan las esctuturas y aplicaciones de algunas aminas biolgicamente activas.

OH

NH2OH4-(2-aminoethyl)benzene-1,2-diol

OH

OH

OHNH

CH3

4-[1-hydroxy-2-(methylamino)ethyl]benzene-1,2-diol

Dopamina Epinefrina

NH

O

OH

NH2

2-amino-3-(2,3-dihydro-1H-indol-3-yl)propanoic acid

NHNH

piperazine

L-Triptofano aminoacido Piperazina

O

OH

piperazine benzoate

OH

NCH3

OH

OH

NH N

NH2

2

C H 3 N H 2

metilamina

C H 3 C H N H 2

C H 3

C H 3 C N H 2

C H 3

C H 3 isobutilamina terbutilamina

Alquilaminas primarias

carbono 1rio

carbono 2rio

carbono 3rio

Un solo hidrgeno sustituido N H 3

Alquilminas secundariasdos hidrgenos sustituidos NH3

Alquilminas terciariariastres hidrgenos sustituidos

CH3NHCH3CH3CH2NHCH3dimetilamina

CH3CHNH(CH3)

CH3

N-metil-etanoamina N,N-dimetil-2-propilamina trimetilamina

(CH3)3N

NH3

Ac. Nicotnico Piridosina HistaminaLos alcaloides son un grupo importante de aminas biolgicamente activas,

sintetizados en su mayora por las plantas para protegerse de los insectos y otros animales.

A pesar de que algunos alcaloides se utilizan en medicina (sedantes), la mayor parte de los alcaloides son txicos y producen la muerte si se ingieren en grandes dosis. La morfina, la nicotina o la cocana tienen tambin efectos tales a determinadas dosis. Los alcaloides consumidos en pequeas dosis pueden producir efectos sobre el SNC que producen sedacin, euforia o alucinaciones. Las personas que buscan estos efectos se suelen convertir en adictas a los alcaloides, ya que con el consumo de estos se adquiere una dependencia fsica de lo mismo que es difcil de superar. La adicin a los alcaloides con frecuencia produce la muerte a corto, medio o largo plazo, dependiendo del grado de intoxicacin.

Nicoti na Mezcal ina

Morfina

2. NOMENCLATURA

Grupo Funcional Sufijo: aminaGrupo Funcional Prefijo: amino

Al igual que existen alcoholes primarios, secundarios y terciarios, tambin existen aminas primarias, secundarias, terciarias y "cuaternarias". Se clasifican segn que nitrgeno vaya enlazado a uno, dos o tres grupos alquilo o arilo.

3

NH2

OO

OHCH3

CH3

N

N

CH3

N+

CH3

N+

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

OH

ON

+CH3

CH3

CH3

NH2NH2

O

OH

OHH

NH2H

NH N

HNH

NCH3

NH

N

NH

N NCH3 N

H

N

N N

N N

NH

Las sales de amonio cuaternarias tienen grupos alquilo o arilo enlazados al tomo de nitrgeno. Ela tomo de nitrgeno soporta una carga positiva, igual que las sales de amonio sencillas, como el cloruro de amonio.

I- Br-

AcetilcolinaYoduro de tetraetilamonio Bromuro de N- butilpiridinio

Las aminas con estructura ms complicada se pueden nombrar llamando al grupo -NH2 como amino. El grupo amino se nombra como cualquier otro sustityete, con un localizador que indique su posicin en la cadena o anillo de tomos.

3-aminociclopenteno Ac. Aminobutirico Trans- 3 aminociclohexanol

A continuacin se representan las estructuras y los nombres de alguno de heterociclos nitrogenados A este se le asigna la posicin numero 1.

Aziridina Pirrol Pirrolidina 1-metilpirrolidina Imidasol

Indol Piridina 2- metilpiridina Piperidina

Pirimidina Purina

4

CH3 CH3

NH CH3

CH3 CH3

NH2CH3 NH2

CH3

CH3 NH2

Se pueden nombrar a las aminas de manera semejante a la de los alcoholes. Para ello, se elige como cadena principal la que contenga un mayor nmero de tomos de carbono y el compuesto se nombra sustituyendo la terminacin -o de alcano por la terminacin -amina. La posicin del grupo amino y de los sustituyentes o cadenas laterales se indica mediante los correspondientes localizadores. Se emplea el prefijo N- para cada cadena aliftica que se encuentre sobre el tomo de nitrgeno.

1Propilamina 2-propilamina 2metil-1-prpilamina N-metil-1- Propilamina

Si hay presente otro grupo funcional de ms prioridad el grupo amino se nombra como un sustituyente de la cadena principal. El orden de prioridad de los grupos es:

3. ESTRUCTURA

El enlace de hidrgeno en las aminas que al menos poseen un enlace N-H es importante para mantener la cohesin intermolecular y los puntos de ebullicin y fusin son mayores que en los alcanos. Sin embargo, para pesos moleculares y tamaos semejantes, los alcoholes tienen constantes fsicas ms altas, por lo que los enlaces N-H...N son ms dbiles que los O-H...O. Las aminas secundarias o, incluso las terciarias en las que el enlace de hidrgeno no es posible, tienen puntos de ebullicin ms altos debido a su mayor tamao y al correspondiente aumento de las fuerzas de Van Der Waals.

La estructura de las alquilaminas es anloga a la del amonaco, es decir los sustituyentes tienen un ordenamiento piramidal en torno al N. El ngulo HNH

5

N ( C H 3 ) 3 C O 2 H

S O 3 H C O 2 R

C H O

C O

R O H

A r O H S H

N R 2

C = C

C C

R

X

O O

M g X

+

C N

C O N R 2

C O X

+

-

N R 2

-

+ iones onio (un ejemplo) cido carboxilico

cido sulfnico ster

haluro de acilo amida

aldehido

cetona

alcohol

fenol tiol

amina

nitrilo

amina perxido

organometlico

alqueno

alquino

alquilo

otros sustituyentes

(un ejemplo)

CH3CH3

NH2

H

(106) es ligeramente menor que el del amonaco (107) y los ngulos CNH y CNC ligeramente superiores (varan de 108 a 112)

Cuando el nitrgeno se encuentra sustituido por tres grupos diferentes es un centro quiral, sin embargo, los enantimeros no se pueden aislar por la rpida inversin del nitrgeno (la barrera de interconversin es de 6 kcal/mol, aproximadamente la mitad de la que requiere el ciclohexano para invertir la silla). La inversin transcurre a travs de un estado de transicin plano (confrmero de mxima energa en la curva de Ep vs rotacin) y es ms rpida que la de una sombrilla que se abre en un viento fuerte, por lo que a este fenmeno se le conoce como efecto sombrilla

A pesar de que la mayora de las aminas quirales no se pueden resolver en enantimeros, hay varios tipos de aminas que si pueden resolverse:

Aminas cuya quiralidad se debe a la presencia de tomos de carbono asimtricos:

(S)-2- butamina (R)-2-butamina

Sales de amonio cuaternario con tomos de nitrgeno asimtricos: No es posible la inversin por lo que pueden existir como un par de enantimeros aislables cuando el nitrgeno est sustituido por cuatro grupos diferentes:

6

C

HH

H

N

H H

-125o

112o106o

N

HH

142.5o

CO

HN

H

H

180o

anilina formamida

metilamina

N R 1

R 2 R 3 N

R 1 R 2 R 3

N R 1 R 2

R 3

ET plano con dos electrones en un orbital sp 2

sp 2

sp 3

sp 3

N R 1

R 2 R 3

espejo

Las imgenes especulares son interconvertibles a temperatura ambiente

Si la coloco frente a la amina inicial se ve que es la imagen

CH3CH3

NH2

H

CH3CH2CH2CH3 CH3CH2OCH2CH3 (CH3CH2)2N CH3CH2CH2CH2OH

butanope -0.4oC

terpe 34.5oC

dietilamina pe 56oC

n-butanolpe 117oC

(R) (S)

4. PROPIEDADES FISICAS

Las aminas son ms polares que los alcanos pero menos que los alcoholes y como resultado de la menor polarizacin del enlace NH en relacin con el OH forman puentes de hidrgeno ms dbiles. De esta forma, para molculas de peso molecular comparable, el punto de ebullicin de las aminas es menor que el de los alcoholes (fuerzas intermoleculares ms dbiles) pero mayor que el de los alcanos o que el de los teres (no forman puentes de hidrgeno)

Las aminas terciarias, que no poseen enlaces NH, tienen puntos de ebullicin comparables a los de los alcanos:

Punto de Fusin, Puntos de ebullicin y Solubilidad en agua de algunas aminasNombre Estructura Masa

MolecularPf

(C)Pe

(C)Solubilidad

(g/100 g H2O)

Aminas PrimariasMetilamina CH3NH2 31 -93 -7 Muy solubleEtilamina CH3CH2NH2 45 -81 17

n- propilamina CH3CH2CH2NH2 59 -83 48Isopropilamina (CH3)2CHNH2 59 -101 33n-butilamina CH3CH2CH2CH2NH2 73 -50 77Isobutilamina (CH3)2CHCH2NH2 73 -86 68

Sec-butilamina CH3CH2CH(NH2)CH3 73 -104 63Terc-butilamina (CH3)3CNH2 73 -68 45Ciclohexilamina Ciclo-C6H11NH2 99 -17.7 134 Ligeramente

soluble

7

N+

CH3CH3

CH3

N+

CH3CH3

CH3

CH3CH2CH2NH2 CH3CH2NHCH3 (CH3)3N (CH3)3CH

pe 50 oC pe 34 oC

propilamina N-metiletilaminape 3 oC

trimetilamina isobutano

pe -10 oC

no forman puentes de hidrgenoforman puentes de hidrgeno

Bencilamina C6H5CH2NH2 107 185Alilamina CH2=CH-CH2NH2 57 53 Muy soluble

anilina C6H5NH2 93 -6 184 3.7Aminas Secundarias

Dimetilamina (CH3)2NH2 45 -96 7 Muy solubleEtilenamina CH3CH2NHCH3 59 37 Muy solubleDietilamina (CH3CH2)2NH 73 -42 56 Muy soluble

di-n-propilamina (CH3CH2CH2)2NH 101 -40 111 Ligeramente soluble

Diisopropilamina [(CH3)2CH]2NH 101 -61 84 Ligeramente soluble

Di-n-butilamina (CH3CH2CH2CH2)2NH 129 -59 159 Ligeramente soluble

N-metilamina C6H5NHCH3 107 -57 196 Ligeramente soluble

difenilamina (C6H5)2NH 169 54 302 insolubleAminas Terciarias

trimetilamina (CH3)3N 59 -117 3.5 91trietilamina (CH3CH2)3N 101 -115 90 14

tri-n-propilamina (CH3CH2CH2)3N 143 -94 156 Ligeramente soluble

N,N-dimetianilina C6H5N(CH3)2 121 2 194 1.4trifenilamina (C6H5)3N 251 126 365 insoluble

5. BASICIDAD Y EFECTOS SOBRE LA BASICIDAD DE LAS AMINAS

Una amina puede comportarse como una base de Lewis, o como un nuclefilo, debido al par de electrones no enlazantes sobre el tomo de nitrgeno. Una amina puede actuar tambin como base de Bronsted - Lowry aceptando el protn de un cido.

En solucin acuosa las aminas son bases dbiles y aceptan un protn del agua en una reaccin cido base reversible:

Como las aminas son bases fuertes, sus disoluciones acuosas son bsicas. Una amina puede sustraer un protn del agua, formando un in amonio y un in hidroxilo. A la constante de equilibrio de esta reaccin se le llama constante de basicidad de la amina y se representa por Kb.

8

(CH3)3N H OH (CH3)3NH OH+ ++ -

La basicidad de las aminas se puede evaluar determinando el pKa del cido conjugado. Mientras ms bsica es la amina ms dbil es su cido conjugado (a mayor estabilidad del cido conjugado mayor basicidad de la amina) la tabla muestra los pKa de los cidos conjugados de una serie de aminas:

Valores de pKb de algunas aminas representativasAmina Kb pKb pKa de

R3NHAmoniaco 1.8X10-5 4.74 9.26

Alquilaminas PrimariasMetilamina 4.3X10-4 3.36 10.64Etilamina 4.4X10-4 3.36 10.64

n-propilamina 4.7X10-4 3.32 10.68Isopropilamina 4.0X10-4 3.40 10.60n-butilamina 4.8X10-4 3.32 10.68

Ciclohexilamina 4.7X10-4 3.33 10.67Bencilamina 2.0X10-5 4.67 9.33

Aminas SecundariasDimetilamina 5.3X10-4 3.28 10.72Dietilamina 9.8X10-4 3.01 10.99

di-n-propilamina 10.0X10-4 3.00 11.00Aminas Teciarias

Trimetilamina 5.5X10-4 4.26 9.74Trietilamina 5.7X10-4 3.24 10.76

Tri-n-propilamina 4.5X10-4 10.65 10.65

De los datos mostrados en la tabla se aprecia que en agua: Las alquilaminas son ms bsicas que el amonaco Las diferencias de estabilidad entre los cidos conjugados de las alquilaminas es

pequea (un rango de 1 unidad de pKa) siendo el cido conjugado de las aminas secundarias el ms estable

Las arilaminas son bases mucho ms dbiles que el amonaco (un rango de 5 unidades de pKa)

La razn de la baja basicidad de la anilina es que la carga positiva del catin anilinium no puede deslocalizarse en el anillo mientras que el par electrnico del nitrgeno de la amina libre s se deslocaliza:

9

NH2 NH3+H2O OH-+ +

anilina estabilizada por deslocalizacin electrnica favorecida

catin anilinium: la carga + no se deslocaliza desfavorecida

RNH2 R3NR2NHNH3