AMINAS
Dra. Ana M. Bruno
2016
AMINAS Algunas aminas biológicamente activas
AMINAS
Muchas drogas de adicción son alcaloides
AMINAS Estructura de las aminas
El amoniaco tiene una estructura tetraédrica algo distorsionada, con una
de las posiciones del tetraedro ocupada por un par de electrones no
enlazantes. Esta geometría es debida a la hibridación sp3 del nitrógeno,
de forma que el par de electrones solitario hace que el ángulo H-N-H se
comprima desde 109,5º (ángulo de la estructura tetraédrica perfecta)
hasta 107º.
AMINAS
Interconversión de aminas
Los dos enantioméros de una amina son fácilmente interconvertibles
a través de un procedimiento conocido como la INVERSIÓN DEL
NITRÓGENO (Inversión de Walden).
ca. 6 Kcal/mol
N sp2
La resolución de las aminas es complicada porque la inversión del nitrógeno
interconvierte los enantiómeros.
AMINAS
Aminas quirales Aminas cuya quiralidad se debe
a la presencia de átomos de carbono asimétricos
AMINAS
Sales de amonio cuaternario con átomos de nitrógeno asimétrico.
La inversión de la configuración no es posible,
ya que no hay par de electrones sin compartir.
Aminas quirales
El nitrógeno debe tener 4 grupos diferentes alrededor de él para que sea quiral
AMINAS
Clasificación
R1 N
H
H
R1 N
R2
H
amina primaria amina secundaria amina terciaria
R1 N
R2
R3
R1 N
R2
R3
R4 X
a) Según el número de hidrógenos sustituidos:
Sales de amonio cuaternarias
AMINAS
Clasificación
b) Según la naturaleza del resto orgánico:
Alifáticas: R es un resto alquílico.
Aromáticas: R es un resto arilo (Ar)
Mixtas: Ar-NH-R
AMINAS
N
NH
¨
HN
AMINAS HETEROCICLICAS
Saturadas
Aromáticas
pirrolidina piperidina
pirrol piridina
AMINAS
Nomenclatura:
etilmetilamina
trietilamina
H N
C2H5
CH3
H N
CH3
CH3
C2H5 N
C2H5
C2H5
dimetilamina
AMINAS
HN CH3
N-metilanilina
N CH3
CH3
N,N-dimetilanilina
AMINAS
H2N OH
COOH
NH2
3-aminopropanol
ácido 2-amino-butanoico
Los órdenes prioritarios al nombrarlas:
-COOH > -SO3H > -CN > -CO > -OH > -NH2 > -X > -R
AMINAS
Propiedades físicas de las aminas Las aminas son fuertemente polares debido a que el gran momento dipolar
del par de electrones sin compartir se suma a los momentos dipolares de los
enlaces C-N y H-N.
El enlace de hidrógeno N-H es más débil que el enlace de hidrógeno O-H, por
tanto las aminas tienen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes con
masas moleculares similares.
AMINAS
Nº de Onda (cm-1)
Intensidad Asignación Compuesto
3500 y
3400*
media
media
estiramiento N-H Aminas 1rias libres
3500-3310 media estiramiento N-H Amina 2rias libres
Propiedades espectroscópicas:
Espectros en el infrarrojo:
Las absorciones de mayor utilidad son las correspondientes a las
bandas de estiramiento N-H, en tanto que las absorciones C-N no son
de mucha utilidad ya que ocurren en una región espectral que contiene
muchas bandas pertenecientes a otros compuestos.
*Los alcoholes también absorben en este intervalo pero en el caso de las aminas las bandas suelen ser mas agudas y menos intensas que las del hidroxilo
AMINAS
BUTILAMINA
AMINAS
Propiedades Químicas
Basicidad:
CH3 NH2
..CH3 NH3 OHH2O
Ke [H2O] = Kb =
[CH3NH3] [OH+
]
[CH3NH2]
La constante de basicidad Kb se acostumbra expresarla como pKb donde:
pKb = - log Kb
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Bases Alifáticas:
R1 N
H
H
H R1 N
R2
H
H R1 N
R2
R3
H
La introducción de grupos alquilo incrementa la basicidad por efecto inductivo
dador de electrones, teniendo mayor disponibilidad de los mismos para captar un
protón.
El catión formado por ganancia de un protón puede estabilizarse por solvatación,
mediante enlaces de hidrógeno, con las moléculas de agua.
Cuantos más átomos de hidrógeno estén unidos al nitrógeno en el catión, mayor es la
posibilidad de solvatación a través de puentes de hidrógeno entre éste y el agua
3 puentes de H
con el agua
2 puentes de H
con el agua
1 puentes de H
con el agua
R1 N
H
H
R1 N
R2
H
amina primaria amina secundaria amina terciaria
R1 N
R2
R3
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Metilamina CH3NH2 pKb= 3,36
Dimetilamina (CH3)2NH pKb= 3,23
Trimetilamina (CH3)3N pKb= 4,20
Las aminas secundarias resultan ser más básicas por presentar
efecto inductivo dador de electrones de los restos alquilos unidos al
nitrógeno y además por formar más de un puente de hidrógeno
Las alquilaminas secundarias cíclicas son
las más básicas por tener el par electrónico
totalmente disponible y un nulo
impedimento estérico.
NHpirrolidina
pKb= 2,73
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Bases Aromáticas:
Las bases aromáticas pueden ser más o menos básicas según el
sustituyente que posea el anillo.
Los sustituyentes dadores de electrones (-CH3, -NH2, -OCH3) aumentan la
basicidad de la amina.
Los sustituyentes atractores de electrones (-Cl, -NO2, -CN) disminuyen la
basicidad de la amina.
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Bases Heterocíclicas:
Al pasar de:
sp3 sp2 sp
A mayor carácter s menor basicidad
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NOMBRE ESTRUCTURA pKb
Amoníaco NH3 4,74
Alquilamina primaria
Etilamina CH3CH2NH2 3,19
Metilamina CH3NH2 3,34
Alquilamina secundaria Pirrolidina 2,73
Dimetilamina (CH3)2NH 3,27
Dietilamina (CH3CH2)2NH 3,51
NH
AMINAS NOMBRE ESTRUCTURA pKb
Alquilamina terciaria
Trimetilamina (CH3)3N 4,19
Arilamina
Anilina 9,37
Amina Heterocíclica
Piridina
8,75
Pirrol 13,6
Nitrilos Etanonitrilo CH3CN 11
NH2
N
NH
AMINAS
AMINAS ALIFÁTICAS > AMONÍACO > AMINAS AROMÁTICAS
Aminas secundarias cíclicas
Aminas secundarias alifáticas
Aminas primarias y terciarias
Con grupo dador de e-
Anilina
Con grupo atractor de e-
AMINAS
Preparación de Aminas
1) Síntesis de Gabriel:
Reacción de alquilación para obtener aminas primarias alifáticas
O
O
O
NH3
ONH
O
O
KOH
etanolN
O
O
K R X
DMFN
O
O
R+
SN2
N
O
O-
NH
O
O
KOH N
O
O
N
O
O-
K+
AMINAS
N-alquilftalimida
Ftalhidracida
NH
NH
O
O
RNH2
COOH
COOH
RNH3
H2O / HCl
H2O / NaOHCOO
COO
RNH2
N
O
O
R
H2NNH2
Na+
Na+
VENTAJAS: Un método indirecto para llevar a cabo la transformación de un RX
en RNH2, con buen rendimiento sin que se formen aminas secundarias y/o
terciarias como subproductos.
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2) Reacciones de reducción para obtener aminas primarias, secundarias y
terciarias:
Aminas Primarias:
RCONH2[ R ]
[ R ] = H4LiAl
RCH2NH2
[ R ]RNH2ArNO2
RN3[ R ]
RNH2
[ R ] = H2 / Pt ó Pd /C; Fe / HCl; SnCl2 / H3O+
[ R ] = H2 / Pd /C; SnCl2 / H3O+; H4LiAl
R2C=NOH[ R ]
R2CHNH2 [ R ] = Na / Etanol; H2 / Ni
RCN[ R ]
RCH2NH2 [ R ] = H4LiAl
AMINAS
Aminas Secundarias
RCONHR'[ R ]
[ R ] = H4LiAl
RCH2NHR'
RCONHR2'[ R ]
[ R ] = H4LiAl
RCH2NR2'
Aminas Terciarias
AMINAS
Ar NH2
R NH2
NaOH
RNO2
ArNO2 Fe / FeSO4
H2O / H2SO4
ArNH3 HSO4
RNH3 HSO4
2.a- Reducción de nitrocompuestos:
ArNO2 ArNH2H2 / Pt
etanol
RNO2
ArNO2 SnCl2/ HCl ArNH3 Cl
RNH3 Cl
Ar NH2
R NH2
NaOH
La reducción puede ser:
* Hidrogenación catalítica usando hidrógeno
* Reducción Metal / H+
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RCH2X + CNNaDMF
RCH2CN
(Difícil y poco usada)
2.b- Reducción de nitrilos:
RCH2CN
H2 / Cat
1. LiAlH4/ éter
2. H2O
RCH2CH2NH2
RCH2CH2NH2
Aumenta la longitud de la cadena carbonada, generando una amina primaria
que posee un átomo de carbono más que el halogenuro de alquilo del cual deriva.
Es una secuencia en dos etapas: desplazamiento SN2 con CN- seguida
por la reducción del ciano compuesto obtenido.
Desventaja de la hidrogenación catalítica es la obtención de aminas secundarias
como subproductos.
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2.c- Reducción de amidas
Amina terciaria
RCH2NR2'R CO
NR'2 2- H2O
1- H4LiAl/ THFanh
CO
OHR
1- Cl2SO
2- NH3
R CO
NH2
RCH2NH2
Amina primaria
R CO
NHR'RCH2NHR'
Amina secundaria
2- H2O
1- H4LiAl/ THFanh
2- H2O
1- H4LiAl/ THFanh
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2d- Reducción de azidas:
+
H4LiAl/ éter1-
2- H2ORCH2NH2
H2 / PdRCH2NH2 + N2
RCH2N=N=N
RCH2X N3Na+
N3NaRCH2OSO2R' +
Esta reacción ofrece un método muy útil para obtener aminas primarias
como único producto.
Nucleófilo fuerte
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2e- Reducción de oximas:
ONH2OH
N OHZn / AcOH
NH2
Se preparan rápidamente por reacción directa de la hidroxilamina
con los aldehídos o cetonas correspondientes.
La reducción de una oxima a una amina primaria suele ser satisfactoria
tanto por reducción con H2/Ni como con Zn/AcH ó H4AlLi/éter.
oxima
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3) Aminación reductiva :
RCO
H+ NH3
[ ]RCH2NH2[ ]
HRCH=NH
R C
O
R + NH3 ] R2 CH NH2C NHR2[H ][
Aminas secundarias
RCO
H+ R'NH2
[ ]RCH2NHR'[ ]
HRCH=NR'
R C
O
R + R'NH2 ] R2 CH NHR'C NR'R2[H ][
: H2 / Pt ó NaBH4 /MeOH[H]
Aminas primarias
“Adición nucleofílica donde el amoníaco ataca al
carbonilo formando como intermediario una
carbinolamina no aislable, la cual pierde agua dando
una imina. Luego por medio de una reducción da
como producto final la amina.”
AMINAS
3) Aminación reductiva :
La aminación reductiva de cetonas forma aminas unidas a un carbono secundario los que son difíciles de preparar por amonólisis debido a la tendencia de los RX secundarios a dar eliminación.
Ej: La ciclohexanona se convierte en ciclohexilamina con buen rendimiento, ya que no se puede obtener a partir del derivado halogenado correspondiente por amonólisis (da el producto de eliminación).
OH
H2SO4
PBr3
O
Br
K2Cr2O7 NH3
H2 / Ni
NH3
NH2
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4) Transposición de Hofmann:
R CO
NH2
Br2 / NaOH
H2ORNH2 + CO2
Ar CO
NH2
Br2 / NaOH
H2OArNH2 + CO2
Partiendo de una amida se obtiene una amina primaria con un carbono menos
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5) Alquilación: Reacción de halogenuros con NH3 o Aminas
R X + NH3
SN2RNH3X
+ - K2CO3
EtOHR NH2
R X + RNH2SN2
R2NH2X+ - K2CO3
EtOHR NH
R
amina primaria
amina secundaria
R X + R2NHSN2
R3NH X+ - K2CO3
EtOHR N
R
R
R X + R3NSN2 R4N X
+ - K2CO3
EtOHR4N X
+-
amina terciaria
sal de amonio cuaternaria
Este método no es muy útil en la práctica debido a la polialquilación
generando una mezcla de diferentes tipos de aminas.
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5) Alquilación: Reacción de halogenuros con NH3 o Aminas
Este método no es muy útil en la práctica debido a la polialquilación
generando una mezcla de diferentes tipos de aminas.
Los derivados halogenados terciarios dan reacciones de eliminación,
y en el caso de los halogenuros de arilo por ser muy poco reactivos sólo se podrían
convertir en aminas si están adecuadamente sustituidos en posición orto-para.
No se puede utilizar como reactivo el ioduro de metilo
por tener gran capacidad de cuaternizar a las aminas