Ammine

1. Ammine Composti organici derivati dall'ammoniaca per sostituzione di 1, 2 o 3 idrogeni con gruppi organici. Come l'ammoniaca, anche le ammine sono basiche; rappresentano le più importanti basi organiche presenti in natura.

2. Attività Biologica • Neurotrasmettitori: dopamine • Bioregulatori: epinephrine • Vitamine: niacin, B6 • Alcaloidi: nicotine, morphine, cocaine • Amminoacidi

3. => Molti sono biologicamente attivi

4. Ammine vengono classificate come • Ammine primarie •  Ammine secondarie •  Ammine terziarie • Ammine quaternarie sono cationi •  Gli elettroni dell'atomo di N sono ibridati sp3, e la molecola ha forma piramidale.

5. Ibridazione sp3 L'atomo di azoto delle ammine porta un doppietto elettronico non condiviso; per questo motivo gli orbitali dell’azoto sono ibridati sp3, geometria quasi tetraedrica. Quando i gruppi legati all’azoto sono diversi, i due enantiomeri teorici si interconvertono molto rapidamente a causa dell'inversione piramidale (simile a quello di un ombrello che si rovescia per il vento) ed i racemi non sono risolvibili.

7. Nomenclatura Ammine alifatiche: gruppo alchilico + ammina Ammine legate ad un anello aromatico: derivati dell'anilina o del sistema aromatico. In questo sistema, il nome delle ammine secondarie e terziarie è composto da un prefisso che comprende tutte le catene carboniose, ad eccezione di quella più lunga:

8. Nomenclatura Se sono presenti altri gruppi funzionali, l'amminogruppo viene sempre considerato un sostituente: Le ammine aromatiche sono considerate dei derivati dell'anilina.

9. H Ammine alifatiche H H H H C H H C H H C H H C H H C N H H C H H C H N H 2 2 metanammina amminometano metilammina H C H H C H N H 2 etanammina amminoetano etilammina H N H 2 1-propanammina 1-amminopropano 1-propilammina 2-propanammina 2-amminopropano 2-propilammina H H C H H H N H C H C H 2 5 3 H H H C H H N N C H H 3 H H C H H H C H H 3 H N,N-dimetil-etanammina N,N-dimetil-amminoetano dimetil etilammina H H N-metil-cicloesanammina N-metil-amminocicloesano dimetil cicloesilammina N-metil-etanammina N-metil-amminoetano metil etil ammina

10. C H 3 C H 3 H C C C H 3 3 N H N C H N H 3 2 N-metilbenzenammina N-metil-amminobenzene metilfenilammina N-metil-anilina N-metil-N-2(2-metilpropil)benzenammina N-metil-N-tert-butil-amminobenzene metil-tert-butil-fenilammina N-metil-N-isopropil-anilina benzenammina amminobenzene fenilammina anilina Ammine aromatiche

11. C H 3 N H N H N H C H 2 2 3 C H C H C H H N C H 2 2 2 2 C H O H C H O H C H C H 2 2 H O H O 2-feniletanammina O H O H 1-fenil-2-propanammina (anfetammina) nor-adrenalina adrenalina H N H 2 N H 2 N H C H N H 2 H C H H H H C H H C H H H H C H H C H H C H H H H C H H C H O H H C H 2-amminoetanolo (etanolammina) H H H C H pirrolidina N H 2 1,4-butandiammina (putrescina) N H 2 1,5-pentandiammina (cadaverina)

13. 1,5-pentandiamine or cadaverine => Proprietà fisiche • Le ammine I e II possono formare legami H con l'acqua, e hanno solubilità simile a quella degli alcoli. Quelle fino a 5-6 atomi di C sono molto solubili in acqua • Le ramificazioni aumentano la solubilità. • La maggior parte delle ammine puzza di pesce marcio • Le ammine 3° si comportano similmente agli eteri. • Il loro comportamento basico fa sì che la loro solubilità aumenta molto in ambiente acido. Questo le distingue dagli alcoli.

14. Compound Compound CH3(CH2)2CH3 CH3CH3 CH3OH CH3(CH2)2OH CH3NH2 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2NH2 CH3CH2OH CH3CH2NHCH3 CH3CH2NH2 (CH3)3CH (CH3)2CHOH (CH3)2CHNH2 (CH3)3N Mol.Wt. Mol.Wt. 30 58 32 60 31 44 59 46 59 45 58 60 59 59 BoilingPoint ºC BoilingPoint ºC -88.6º -0.5º 65º 97º -6.0º -42º 48º 78.5º 37º 16.6º -12º 82º 34º 3º Proprietà fisiche • Le ammine sono generalmente liquide eccetto la metil- e dimetil-ammina, che sono gassose. • I punti di ebollizione sono molto superiori a quelli dei corrispondenti alcani, ma inferiori a quelli degli alcoli. I legami idrogenoN-H...N sono piu' deboli di quelli O-H...O Le ammine 1° hanno 2 idrogeni per legame H, quelle 2° hanno 1 H, quelle terziarie nessuno. Questo, e la ramificazione ha effetto sul p.e.

15. Proprietà fisiche

16. Basicità delle ammine

17. Basicità delle ammine • Sono dei derivati dell’ammoniaca e quindi sono basi di Broensted. • La loro basicità è influenzata enormemente dai sostituenti. • La loro basicità può esser espressa con pKb, o come pKa dell’acido coniugato • Le ammine alchiliche semplici hanno pKa 9.5-11, le loro soluzioni pH 11-12

18. pKa delle ammine

19. Nelle ammine gli orbitali dell’azoto sono ibridati sp3. Il lone pair che abita uno dei quattro orbitali conferisce carattere basico alle ammine. I gruppi alchilici legati all’azoto,per effetto induttivo positivo,aumentano la densità di carica nell’orbitale atomico.

20. Sostituenti alchilici • L’ammoniaca (pKa= 9.3) è meno basica delle ammine 1° (metilammina pKa=10,64) < di quelle 2° (dimetilammina pKa= 10,71). La differenza è dovuta all’effetto induttivo del gruppo alchilico • Le ammine 3° sono livemente meno basiche (trimetilammina pKa=9.77). Questo è dovuto a fattori sterici. • Le ammine 3° sono nucleofili più forti etilammina trimetilammina

21. I gruppi elettron-donatori aumentano la basicità delle ammine, mentre i gruppi elettron-attrattori la diminuiscono. acetammina Le soluzioni acquosedelle ammine sono basiche, quelle delle ammidi sono praticamente neutre.

22. Basicità delle amminedelocalizzazione degli elettroni Le ammine aromatiche sono molto meno basiche delle ammine alifatiche e dell'ammoniaca. L'anilina, ad esempio, è circa un milione di volte meno basica della cicloesilammina.

23. Kb = 4,2 • 10-10 Kb = 5,5 • 10-4 cicloesanammina benzenammina

24. Basicità delle ammine • L’ibridizzazione dell’N influenza la basicità. Nell’anilina N ha parziale configurazione sp2 ed il doppietto elettronico è meno disponibile (pKa =4.6) • Questo è ancor più evidente nella p-nitroanilina (pKa = 1) • Lo stesso vale per le amidi, in cui il doppietto è delocalizzato (pKa = -1)

25. Basicità: delocalizzazione degli elettroni • In alcuni casi la delocalizzazione degli elettroni può aumentare la basicità, come nella guanidina (pKa = 13.6)

26. Acidità delle ammine Ammine e ammidi primarie e secondarie si possono, in certe condizioni, comportare come acidi (cedendo un protone). I fattori che diminuiscono la basicità della ammine ne aumenta la acidità. Le ammine primarie sono acidi estremamente deboli, molto più deboli degli alcoli Le ammidi sono acidi molto più forti delle ammine. Iloro valori di pKa (circa 15) sono vicini a quelli degli alcoli:

27. Sali delle ammine Molti sali di ammine, di origine naturale o sintetica, rivestono notevole importanza biologica. Due esempi sono la squalammina, uno steroide con attività antimicrobica recentemente isolato dallo squalo bianco, e il cloridrato di (+)-metanfetammina, uno stimolante che è molto tossico e che produce assuefazione.

28. Composti di ammonio quaternario • Un azoto con 4 sostituenti alchilici porta una carica positiva • Tra i prodotti biologici importanti vi è la colina, un precursore della acetilcolina (neurotrasmettitore)

29. Electrophile RCH2–X RCH2–OSO2R R2C=O R(C=O)X RSO2–Cl HO–N=O Name Alkyl Halide Alkyl Sulfonate   Aldehyde   or Ketone Acid Halideor Anhydride Sulfonyl Chloride Nitrous Acid Reazioni delle ammine • Ammoniaca e le ammine sono nucleofili e danno prodotti con elettrofili con reazioni di sostituzione elettrofila dell’N 2 R2ÑH   +   E(+)   R2NHE(+)  R2ÑE  +   H(+) (legato a una base)

30. H O O 2 H H N R ' O R C R C N N R ' R C H H H H H aldimmina (base di Schiff) R ' Le ammine primarie agiscono da nucleofili nei confronti dei composti carbonilici. L’allontanamento di una molecola di acqua dall’intermedio della reazione porta alla formazione di una base di Schiff(è il vecchio nome dato alle aldimmine e alle chetimmine) Le ammine secondarie e terziarie non possono dare questa reazione.

31. + H H O O O R C R C N R ' R C H H N N X H - X H R ' R ' Le ammine agiscono da nucleofili nei confronti dei derivati degli acidi carbossilici (esteri, alogenuri acilici, anidridi). La reazione è una sostituzione nucleofila di 2° ordine. Se si è partiti da un alogenuro acilico e da un’ammina primaria, per allontanamento dello ione alogenuro dall’intermedio si forma un’ammide protonata che, per successivo allontanamento di in protone, dà luogo alla formazione di un’ammide monoalchilsostituita.

32. R2C=O   +   R'NH2   R'NH–(R2)C–O–H   2C=NR'   +   H2O Reazioni con gruppo carbonilico L’N agisce da nucleofilo e attacca facilmente il carbonio carbonilico. L‘addotto si riarrangia ed il prodotto è una aldimmina o chetimmina (basi di Schiff)

33. Reazione con acido nitroso • L’acido nitroso è instabile e viene preparato dal suo sale. • Esso è in equilibrio con lo ione nitrosonio • Tutte le ammine in ambiente acido si salificano

34. Reazione con acido nitroso • Con amine primarie si ottiene alcoli o alcheni Con ammine 2° si ottengono nitrosamine Con ammine 3° si ottengono Sali di trialchilnitrosammonio

35. Reazione con acido nitroso • Le amine ariliche 1° reagiscono con acido nitroso a dare Sali di diazonio, che sono intermedi per sostituzioni aromatiche

36. Sali delle ammine di importanza biologica adrenalina anfetamina nicotina

37. R–S(–) Na(+)   +   (CH3)2CH–Br     (CH3)2CH–S–R   +   Na(+) Br(–) Composti con Zolfo. • Gli analoghi degli alcoli con S sono detti tioli o mercaptani • Gli analoghi degli eteri con S sono detti solfuri • H2S è un acido molto più forte di H2O, quindi è facile ottenere i tiolati (basi coniugate dei tioli) che sono ottimi nucleofili

38. Stati di ossidazione • Il gruppo tiolico si ossida facilmente e reversibilmente a disolfuro • Questo può ossidarsi a acido sulfonico

39. Basicità delle ammine

40. FINE