Classificazione Ammine e composti azotati prof.ssa Silvia ecchia Le ammine sono derivati dell ammoniaca in cui uno o più idrogeni è stato sostituito da un alchile o un arile. Sono le basi più forti presenti negli organismi viventi in ammino acidi, peptidi, proteine, basi eterocicliche degli acidi nucleici, alcaloidi, etc. e sono catalizzatori di importanti reazioni biologiche. ' 3 2 ' ammoniaca 1 o 2 o ' '' 3 o '' ''' ione tetraalchilammonio quaternario Classificazione Le ammine vengono suddivise in: ammine alifatiche: ammine nelle quali l azoto è legato solo agruppi alchilici 3 C C 2 C 3 benzildimetilammina ammina 3 Inversione dell azoto ammine aromatiche: ammine nelle quali l azoto è legato ad uno o più gruppi arilici -metilanilina C 3 ammina 2 aromatica ammine eterocicliche: ammine nelle quali l azoto è inserito in un anello aromatico o alifatico piridina pirrolo piperidina pirrolidina
Inversione dell azoto La barriera dell inversione è molto bassa: le ammine non sono separabili. orbitale sp 2 2 anfetamina Alcaloidi ALCALIDI 2 dopamina anfetamina (trasmissione nervosa) C 3 Alcaloidi 2 2 dopamina (trasmissione nervosa) C 3 ~6 kcal/mole orbitale sp 3 orbitale sp 3 I sali di ammonio quaternario sono separabili. 2 C 3 C 3 C 3 C 3 efedrina (adrenalina) efedrina (adrenalina) mescalina C 3 C 3 2 metilenediossimetanfetamina metilenediossimetanfetamina novocaina (MDMA, ecstasy ) (MDMA, ecstasy ) C 3 C 3 mescalina 2 novocaina 2 Composti Azotati 2 3 C C 3 MECLATUA Coniina Serotonina C 3 Caffeina 3 C C 3 Cl C 3 3 C Muscarina icotina C 3 3 C Atropina Ph 2 C 3 3 C 3 C S Cl C 3 Chinino tiamina Vit B 1 Morfina
MECLATUA MECLATUA Ammine eterocicliche 2 anilina omenclatura MECLATUA indolo piridina piperidina pirimidina sp 3 trigonale piramidale Proprietà fisiche Le amine sono composti moderatamente polari legami idrogeno ---- sono più deboli di ---- (differenza in elettronegatività tra e (3.0 2.1 = 0.9) è < di quella tra e (3.5 2.1 = 1.4)) C 3 C 3 C 3 2 C 3 PM 30.1 31.1 32.0 p.eb., C 88.6 < 6.3 < 65.0 2 p.eb., C 48 < 34 < 3 pirrolo pirrolidina imidazolo Sono solubili in acqua.
Solubilità e odore Ammine corte (<6 C) sono solubili in acqua. Tutte le ammine sono accettori di legame idrogeno da acqua e alcoli. La ramificazione aumenta la solubilità. La maggior parte delle ammine puzzano di pesce in putrefazione. LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; L'ALCILAZIE DELL'AMMIACA E DELLE AMMIE 2 2 2 2 putrescina 1,4-butandiammina cadaverina 1,5-pentandiammina nella carne in putrefazione 11 LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; L'ALCILAZIE DELL'AMMIACA E DELLE AMMIE 1. Alchilazione diretta ammine 1 Sintesi di Ammine Le ammine reagiscono con gli alogenuri 1 con meccanismo S 2. Problema: polialchilazione: si formano miscele di prodotti mono-, di-, and tri-alchilati e infine sali di tetralchilammonio. X X X X 3 2 2 3 4 + X u B u B 3 + X 3+ + X 3 + 3+ X 2 + 4+ X dovrebbe La reazione 2 + X 2 + 2 + X fermarsi qui 3 + 2 2+ X 2 + 4+ X etc. etc. L alchilazione non può essere controllata! Per fare un ammina 1 si usa un largo eccesso (10:1) di ammoniaca con un alogenuro 1 o un tosilato 1 (S 2). 13
LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; L'ALCILAZIE DELL'AMMIACA E DELLE AMMIE LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; LA IDUZIE DI CMPSTI AZTATI Il metodo migliore di preparazione delle ammine aromatiche primarie è la riduzione dei corrispondenti nitrocomposti Le ammidi possono essere ridotte ad ammine con LiAl4 LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; LA IDUZIE DI Sintesi di Ammine 3b. iduzione di nitrili Il cianuro C èun buon nucleofilo per S 2. La riduzione del nitrile con 2 /cat o LiAl 4 fornisce il gruppo C 2 2 (1 C in più rispetto alla catena originaria) Br X ac CMPSTI AZTATI ac DMS 2 C C 2 cat. 2 C 1) LiAl 4 2) 2 C 2 2 Sintesi di Ammine LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; LA IDUZIE AMIATIVA DI ALDEIDI E CETI 4. Aminazione riduttiva di aldeidi o chetoni È una interessante reazione che ha il suo equivalente biologico nella biosintesi degli ammino acidi. Si fa reagire un aldeide o un chetone in presenza di un agente riducente ( 2 /i, sodio cianoboroidruro a(c) 3 B 3, litio cianoboroidruro Li(C) 3 B 3, sodio acetatoboroidruro a(ac) 3 B) con: 1. ammoniaca: si ottiene un ammina primaria 2. un ammina primaria: si ottiene un ammina secondaria 3. un ammina secondaria: si ottiene un ammina terziaria 21
LA PEPAAZIE DELLE AMMIE; LA IDUZIE AMIATIVA Sintesi DI ALDEIDI di Ammine E CETI 4. Aminazione riduttiva di aldeidi o chetoni 1) immina 3 1) LiAl 4 + 2) 3 + 2 ammina 1 BASICITA Il doppietto di elettroni non condivisi sull'atomo di azoto domina il comportamento chimico delle ammine. È grazie a tale doppietto che le ammine sono basi e nucleofili. 2) 3) C 3 2 C 3 1) LiAl 4 C 3 + 2) 3 + immina ammina 2 3 C 3 C C 3 (C 3 ) 2 a(c 3 C) 3 B C 3 + C 3 C sale di imminio 22 L ammoniaca ha pk a = 9.26. Le alchil ammine sono di solito basi più forti dell ammoniaca (pk a 9.8 11) La basicità dipende da: Solvatazione: aumentando il numero di gruppi alchilici, la solvatazione dello ione diminuisce (e con essa la stabilizzazione dell acido coniugato), per cui le ammine 2 e 3 hanno basicità simile alle 1. gni delocalizzazione del doppietta diminuisce la basicità. BASICITA I gruppi alchilici sono elettron-repulsori rispetto all'idrogeno e questo effetto stabilizza lo ione ammonio rendendo più basiche le ammine più sostituite; per contro, la sostituzione porta ad una meno efficace solvatazione dello ione ammonio coniugato. I due effetti tendono a compensarsi. BASICITA delle AMMIE AMATICE
BASICITA AMMIE vs AMMIDI ACIDITA AMMIE vs AMMIDI catione stabilizzato per risonanza LA EAZIE DELLE AMMIE C GLI ACIDI FTI; I SALI DELLE AMMIE EAZII DELLE AMMIE ACILAZIE DELLE AMMIE C I DEIVATI DEGLI ACIDI CABSSILICI Le ammine sono nucleofili all'azoto. eagiscono con il carbonile dei derivati degli acidi (alogenuri acilici, anidridi ed esteri) in accordo col meccanismo della sostituzione nucleofila acilica.
CMPSTI DI AMMI QUATEAI Stati di ossidazione dell azoto Mentre l ossigeno ha 2 soli stati di ossidazione, 2 e 1, l azoto ne ha molti, da 3 a +5. Stato X Formule (nomi) _3 3 (ammine) 4(+) (ammonio) C= (immine) C (nitrili) _2 2 2 (idrazine) C= 2 (idrazoni) _1 = (azo composti) 2 (idrossil ammina) 3 (ammina ossido) 0 2 (azoto) 2(+) (diazonio) +1 = (nitroso) +3-2 (nitro) = (nitrito) 36 I SALI DI DIAZI AMATICI Le ammine aromatiche primarie reagiscono con l'acido nitroso a 0 C per dare ioni arildiazonio. La reazione prende il nome di DIAZTAZIE. Si possono dialogare solo le ammine primarie
LA DIAZCPULAZIE; I CLATI AZICI Il diazogruppo può essere sostituito da vari nucleofili, in reazioni che sviluppano come sottoprodotto azoto gassoso. acido! carbossilico! aromatico La conversione dei sali di diazonio in cloruri, bromuri o cianuri arilici si realizza con l'ausilio di sali rameosi e prende il nome di reazione di Sandmeyer. Gli ioni arildiazonio sono elettrofili deboli, perché la carica positiva è delocalizzata per risonanza; reagiscono con gli anelli aromatici fortemente attivati (in particolare con fenoli e ammine aromatiche) formando AZCMPSTI. Questa reazione di sostituzione elettrofila aromatica si chiama DIAZCPULAZIE. eazione di diazocopulazione Tutti gli azo composti sono colorati e molti trovano impiego nell industria come CLATI per tessuti e nella fotografia a colori. X u u azocomposto E>Z A meno che l azocomposto non sia stabilizzato, la reazione retroscinde. La più importante applicazione è la SE aromatica di aromatici attivati da parte del sale di diazonio. Gli azocomposti che si formano sono colorati dal giallo al blu, dipendentemente dalla sostituzione e sono usati come coloranti. Z Z X + Y Il gruppo Z elettronattrattore aumenta la elettrofilicità dell Z Il gruppo Y elettrondonatore aumenta la nucleofilicità dell anello: -, 2,, Y 44