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UNIDAD VIII. COMPUESTOS NITROGENADOS. AMINAS. Compuestos nitrogenados derivados del amoníaco (NH 3 ), donde uno o más grupos alquilos o arilos están unidos al nitrógeno. El átomo de N posee un par de e - libre, de manera que la forma de la molécula es tetraédrica. Estructura de la Aminas.
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UNIDAD VIII COMPUESTOS NITROGENADOS
AMINAS • Compuestos nitrogenados derivados del amoníaco (NH3), donde uno o más grupos alquilos o arilos están unidos al nitrógeno. • El átomo de N posee un par de e- libre, de manera que la forma de la molécula es tetraédrica.
Inversión del Nitrógeno • Cuando en la amina el N está unido a tres grupos distintos, este N se convierte en un centro estereogénico. • Esta situación indicaría a la amina como una sustancia activa ópticamente. Pero en realidad la amina no presenta actividad óptica, por la interconversión de enantiómeros.
Inversión del Nitrógeno La interconversión es muy rápida, por lo que las dos formas enantiómeras no pueden separarse.
Propiedades Físicas de las Aminas • Sustancias muy polares (por la presencia del par de e- aislados). • Las aminas primarias y secundarias pueden formar enlace puente de H (por el enlace N-H). • Las aminas terciarias no pueden formar enlace puente de H, pero pueden aceptar puente de H con moléculas que contengan enlaces O-H y N-H.
Propiedades Físicas de las Aminas • Como el N es menos electronegativo que el O, el enlace N-H está menos polarizado que el enlace O-H. Por lo que las aminas forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes de pesos moleculares semejantes. Por lo que poseen menor punto de ebullición que los alcoholes análogos. • Las aminas terciarias, que no pueden formar puentes de hidrógeno, tienen puntos de ebullición más bajos que los de las aminas primarias o secundarias de pesos moleculares semejantes. • Todas las aminas forman puentes de H con disolventes como el agua y alcoholes. Por eso las aminas de bajo peso molecular son relativamente solubles en ellos.
Nomenclatura de las Aminas • Se nombra primeros los grupos alquilos unidos al Nitrógeno seguido de la palabra amina. Se pueden usar los prefijos di o tri para indicar dos o tres grupos sustituyentes iguales.
Nomenclatura de las Aminas • Las aminas con estructura más complicada se pueden nombrar llamando al grupo -NH2 como amino. El grupo amino se nombra como cualquier otro sustituyente, con un localizador que indique su posición en la cadena o anillo de átomos.
Nomenclatura de las Aminas • Otra forma de nomenclatura es elegir la cadena principal que contenga el mayor número de átomos de carbono y se la nombra sustituyendo la terminación -o del alcano por la terminación -amina. La posición del grupo amino y de los sustituyentes o cadenas laterales se indica mediante los correspondientes localizadores. Se emplea el prefijo N- para cada cadena alifática que se encuentre unido al átomo de nitrógeno.
Nomenclatura de las Aminas Secundarias • Las aminas secundarias o terciarias, se nombran tomando el sustituyente más grande como cadena principal, todos los demás grupos se nombran utilizando la letra N- seguida por el nombre del sustituyente.
Basicidad de las Aminas • Son bases fuertes. Pueden sustraer un protón del agua, formando un ión amonio y un ión hidroxilo. A la constante de equilibrio de esta reacción se le llama constante de basicidad de la amina y se representa por Kb.
Basicidad de las Aminas Los valores de Kb para la mayoría de las aminas son del orden de 10-3 y el equilibrio de la reacción de disociación se encuentra desplazado hacia la izquierda.
Basicidad de las Aminas • Las alquilaminas son bases más fuertes que el amoniaco. Esta diferencia se explica por el efecto electrón-dador de los grupos alquilo, que estabilizan la carga positiva del nitrógeno, lo que provoca una disminución de la energía potencial del catión correspondiente y desplaza el equilibrio hacia la derecha. • De acuerdo al anterior razonamiento, se debería esperar que las aminas secundarias fuesen bases más fuertes que las aminas primarias, y las aminas terciarias fuesen bases más fuertes que las aminas secundarias. La situación real es más complicada debido a la solvatación.
Basicidad de las Aminas • Como los iones amonio tienen carga positiva, están fuertemente solvatados por el agua, aumentando su estabilidad. Si el átomo de nitrógeno en el catión amonio presenta muchos grupos alquilo, la solvatación se ve dificultada porque las moléculas de agua no se pueden acercar al átomo de nitrógeno que porta la carga positiva. • Los grupos alquilo sobre los átomos de nitrógeno en las aminas ejercen dos efectos contrapuestos: por una parte estabilizan al catión amonio por efecto inductivo electrón-dador, pero por otra desestabilizan al catión amonio al impedir una buena solvatación. En síntesis, las aminas primarias, secundarias y terciarias muestran valores semejantes de basicidad. • Las aminas aromáticas son bases mucho más débiles que las aminas alifáticas. Esta disminución de la basicidad se debe a la deslocalización por resonancia de los electrones no enlazantes de la amina.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos • El nitrógeno tiene la capacidad de formar enlaces sencillos, dobles y triples con los átomos de carbono, lo que determina que sean varios los grupos funcionales nitrogenados posibles. • Los derivados nitrogenados de los hidrocarburos son: amidas, nitrilos, aminas y nitrocompuestos.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Amidas • Se sustituye el grupo –OH de un ácido por el grupo amino –NH2 (–NHR o –NRR’ en el caso de amidas sustituidas). • Una amida importante es la urea, que se encuentra en la orina de los mamíferos. • Se utiliza como fertilizante y para fabricar plásticos y adhesivos.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Amidas • Nomenclatura Se nombran sustituyendo la terminación -oico o -ico del ácido correspondiente por -amida; o sustituyendo la terminación -o del hidrocarburo del que procede el correspondiente ácido por el sufijo -amida. Si se trata de amidas sustituidas, hay que nombrar además los radicales unidos al nitrógeno, anteponiendo la letra N.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Amidas • Nomenclatura: Amidas como grupo funcional: se nombran reemplazando el sufijo -o del alcano por -amida.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Amidas • Nomenclatura: Grupo amida unido a ciclos: en compuestos cíclicos se nombra el ciclo y se termina con el sufijo -carboxiamida.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Amidas • Nomenclatura: Amidas como sustituyentes: cuando no es grupo funcional se ordena alfabéticamente con el resto de sustituyentes utilizando el prefijo carbamoíl.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrilos • Se caracterizan por tener el grupo funcional -ciano, -C N. • Moléculas reactivas de amplia aplicación en síntesis orgánica. Por ej, la hidrólisis de nitrilos en presencia de ácido fuerte o base fuerte da lugar a ácidos carboxílicos; la hidrogenación catalítica de nitrilos permite la preparación de aminas primarias. • La cafeína, la nicotina, la morfina, forman una clase muy importante de aminas que se produce en algunos vegetales.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrilos • Nomenclatura: Se nombran añadiendo la terminación -nitrilo al nombre del hidrocarburo de igual numero de átomos de carbono. Al grupo -C N como sustituyente se le designa mediante el prefijo ciano-.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrilos • Nomenclatura: Nitrilos como grupo funcional: se nombran terminando el nombre del alcano en -nitrilo (metanonitrilo, etanonitrilo, propanonitrilo).
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrilos • Nomenclatura: Grupo ciano unido a ciclos: los nitrilos que contienen un ciclo como cadena principal se nombran terminando en -carbonitrilo el nombre del cicloalcano.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrilos • Nomenclatura: Nitrilo como sustituyente: cuando el nitrilo actúa como sustituyente se denomina ciano y precede al nombre de la molécula, ordenándose alfabéticamente con el resto de sustituyentes.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrocompuestos • Los nitroderivados son compuestos cuyas moléculas poseen el grupo funcional nitro (–NO2). • Los derivados aromáticos que poseen varios grupos nitro en la molécula se caracterizan por ser bastante inestables termodinámicamente, por lo que se utilizan como explosivos.
Derivados Nitrogenados de los Hidrocarburos. Nitrocompuestos • Nomenclatura: Este grupo funcional siempre se considera un sustituyente del hidrogeno, por lo que se nombran anteponiendo el prefijo nitro- al nombre del hidrocarburo, indicando con un número su posición en la cadena carbonada.
