AMIINIT: RAKENNE, OMINAISUUDET, TYYPIT, KÄYTÖT, ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Amiinit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka on johdettu ammoniakista. Niissä tapahtuu kovalenttisia sidoksia hiilen ja typen välillä. Typpimolekyyli on luonnollisesti kineettisesti inertti; mutta biologisen kiinnittymisen ansiosta se muuttuu ammoniakkiksi, joka puolestaan ​​käy läpi myöhemmät alkylointireaktiot.

Kun ammoniakki "alkyloidaan", se korvaa yhden, kaksi tai kolme kolmesta vedystä hiiliatomeilla. Nämä hiilivedyt voivat hyvinkin olla peräisin alkyyli (R) - tai aryyli (Ar) -ryhmästä. Siksi on olemassa alifaattisia amiineja (lineaarisia tai haaroittuneita) ja aromaattisia.

Yleinen kaava amiinille. Lähde: MaChe, Wikimedia Commonsista.

Alifaattisten amiinien yleinen kaava on esitetty yllä. Tätä kaavaa voidaan käyttää aromaattisissa amiineissa ottaen huomioon, että R voi olla myös aryyliryhmä Ar. Huomaa samankaltaisuus amiini ja ammoniakki, NH ₃. Käytännössä H on korvattu R-sivuketjulla.

Jos R koostuu alifaattisista ketjuista, sinulla on niin kutsuttu alkyyliamiini; kun taas jos R on luonteeltaan aromaattinen, aryyliamiini. Ja aryyliamiinit, kaikkein tärkeintä on alaniini: aminoryhmä, -NH ₂, joka on liitetty bentseenirenkaaseen.

Kun molekyylirakenteessa on hapetettuja ryhmiä, kuten OH ja COOH, yhdistettä ei enää kutsuta amiiniksi. Siinä tapauksessa amiinia pidetään substituenttina: aminoryhmä. Näin tapahtuu esimerkiksi aminohapoissa, samoin kuin muissa biomolekyyleissä, joilla on valtava merkitys elämälle.

Koska typpeä on monissa elämän välttämättömissä yhdisteissä, niitä pidettiin tärkeinä amiineina; eli 'vitamiineja'. Monet vitamiineista eivät kuitenkaan ole edes amiineja, ja vielä enemmän, kaikki eivät ole elintärkeitä. Tämä ei kuitenkaan poista sen suurta merkitystä elävissä organismeissa.

Amiinit ovat vahvempia orgaanisia emäksiä kuin itse ammoniakki. Ne ovat helposti uutettavia kasviaineista, ja niillä on yleensä vahva vuorovaikutus organismien hermosolujen kanssa; siksi monet lääkkeet ja lääkkeet koostuvat amiineista, joilla on monimutkaiset rakenteet ja substituentit.

Rakenne

Mikä on sen rakenne? Vaikka se vaihtelee R: n luonteesta riippuen, typpiatomin elektroninen ympäristö on sama kaikille: tetraedrinen. Mutta koska typpiatomissa on pari jakamattomia elektroneja (··), molekyylin geometriasta tulee pyramidi. Näin on ammoniakin ja amiinien kanssa.

Amiinit voidaan edustaa tetraedrillä, samoin kuin hiiliyhdisteillä. Siten, NH ₃ ja CH ₄ on piirretty tetrahedra, jossa pari (··) sijaitsee yksi pisteiden yläpuolella typpi.

Molemmat molekyylit ovat akraalisia; kuitenkin, ne alkavat osoittaa kiraalisuus kuin niiden H: t on korvattu R. amiini R ₂ NH on akiraalinen, jos kaksi R: t ovat erilaisia. Sillä ei kuitenkaan ole mitään konfiguraatiota erottaa yksi enantiomeeri toisesta (kuten tapahtuu kiraalisissa hiilikeskuksissa).

Tämä johtuu siitä, että enantiomeerit:

R ₂ N-H-- H-NR ₂

heidät vaihdetaan sellaisella vauhdilla, että kumpikaan heistä ei pysty eristäytymään; ja siksi amiinien rakenteita pidetään kiraalisina, vaikka kaikki typpiatomin substituentit ovat erilaisia.

Amiinien ominaisuudet

Vastakkaisuus

Amiinit ovat polaarisia yhdisteitä, koska NH ₂ aminoryhmä, jossa on elektronegatiivinen typpiatomi, lisäisivät dipolimomentti molekyylin. Huomaa, että typellä on kyky luovuttaa vety sidoksia, mikä aiheuttaa amiineilla yleensä korkeat sulamis- ja kiehumispisteet.

Kuitenkin, kun tätä ominaisuutta verrataan hapetettujen yhdisteiden, kuten alkoholien ja karboksyylihappojen, ominaisuuksiin, ne johtavat pienempiin voimakkuuksiin.

Esimerkiksi kiehumispiste etyyliamiinin, CH ₃ CH ₂ NH ₂ (16,6 ° C) on pienempi kuin etanolin, CH ₃ CH ₂ OH (78 ° C).

Siten osoitetaan, että OH-vedyn sidokset ovat vahvempia kuin NH: n sidokset, vaikka amiini voi muodostaa useamman kuin yhden sillan. Tämä vertailu on voimassa vain, jos R on sama molekyylipaino kahden yhdisteiden (CH ₃ CH ₂ -). Toisaalta, etaani kiehuu -89ºC, CH ₃ CH ₃, joka on kaasu huoneenlämpötilassa.

Koska amiinissa on vähemmän vetyä, se muodostaa vähemmän vedysidoksia ja sen kiehumispiste laskee. Tämä havaitaan vertaamalla kiehumispiste dimetyyliamiinin, (CH ₃) ₂ NH (7 ° C), kanssa etyyliamiinia (16,6 ° C).

Fyysiset ominaisuudet

Kemiamaailmassa puhuttaessa amiinista syntyy tahaton teko nenän pitämiseen. Tämä johtuu siitä, että yleensä niillä on yleensä epämiellyttäviä hajuja, joista jotkut muistuttavat mätää kaloja.

Lisäksi nestemäisillä amiineilla on yleensä kellertäviä sävyjä, jotka lisäävät niiden tuottamaa visuaalista epäluottamusta.

Vesiliukoisuus

Amiineja ovat yleensä veteen liukenemattomia, koska, vaikka se kykenee muodostamaan vetysidoksia H ₂ O, niiden suurin orgaaninen komponentti on hydrofobinen. Mitä suurempi tai pidempi R-ryhmä on, sitä alhaisempi niiden liukoisuus veteen.

Kun väliaineessa on happo, liukoisuus kuitenkin kasvaa muodostamalla ns. Amiinisuoloja. Niissä typellä on positiivinen osittainen varaus, joka houkuttelee sähköstaattisesti hapon anionia tai konjugaattiemästä.

Esimerkiksi, laimeaan HCl-liuosta, amiinin RNH ₂ reagoi seuraavasti:

RNH ₂ + HCI: => RNH ₃ ⁺ CI ^- (primäärinen amiini suola)

RNH ₂ oli liukenematon (tai hieman liukoinen) vedessä, ja hapon läsnäolo se muodostaa suolan, jonka solvaatiota sen ionien suosii sen liukoisuutta.

Miksi näin tapahtuu? Vastaus on yksi amiinien pääominaisuuksista: ne ovat polaarisia ja emäksisiä. Koska emäksiset, ne reagoivat riittävän vahvojen happojen kanssa protonoidakseen niitä Brönsted-Lowry-määritelmän mukaan.

emäksisyys

Amiinit ovat vahvempia orgaanisia emäksiä kuin ammoniakki. Mitä korkeampi elektronitiheys typpiatomin ympärillä, sitä emäksisempi se on; ts. se hajottaa ympäristössä olevat hapot nopeammin. Jos amiini on hyvin emäksinen, se voi jopa poistaa protonin alkoholista.

R-ryhmät edistävät elektroneiden tiheyttä typessä induktiivisella vaikutuksella; koska emme saa unohtaa, että se on yksi olemassa olevimmista sähköä negatiivisista atomista. Jos nämä ryhmät ovat erittäin pitkiä tai tilaa vieviä, induktiivinen vaikutus on suurempi, mikä lisää myös negatiivista aluetta elektroniparin ympärillä (··).

Tämä saa (··) hyväksymään H ⁺ -ionin nopeammin. Kuitenkin, jos R ovat erittäin tilaa vieviä, emäksisyys laskee steerisen vaikutuksen avulla. Miksi? Yksinkertaisesta syystä, että H ^{+: n} on ylitettävä atomien konfiguraatio ennen typen saavuttamista.

Toinen tapa päätellä amiinin emäksisyyttä on stabiloida sen amiinisuola. Nyt se, joka vähenee induktiivisella vaikutuksella, voi vähentää positiivista varausta N ⁺, se on emäksisempi amiini. Syyt ovat samat, jotka juuri selitettiin.

Alkyyliamiinit vs. aryyliamiinit

Alkyyliamiinit ovat paljon emäksisempiä kuin aryyliamiinit. Miksi? Aniliinin rakenne esitetään yksinkertaisen ymmärtämiseksi:

Aniliinimolekyyli. Lähde: Calvero., Wikimedia Commonsin kautta

Yllä aminoryhmässä on elektronipari (··). Parin "liikkuu" sisällä renkaan orto- ja para-asemissa suhteessa NH ₂. Tämä tarkoittaa, että kaksi ylempää pistettä ja yksi vastakkainen NH ₂ ovat negatiivisesti varautuneita, kun taas typpiatomi on positiivisesti varautunut.

Koska typpi on positiivisesti varautunut, ⁺ N, se hylkää H ⁺ -ionin. Ja jos tämä ei riitä, elektronipari delokalisoituu aromaattisen renkaan sisällä, mikä tekee siitä vähemmän deprotonaattihappojen saatavuuden.

Aniliinin emäksisyys voi kasvaa, jos ryhmät tai atomit, jotka antavat sille elektronisen tiheyden, kytketään renkaaseen, kilpailemalla parin kanssa (·) ja pakottaen sen todennäköisemmin sijaitsemaan typpiatomissa, valmiina toimimaan emäksenä.

Tyypit (ensisijainen, toissijainen, korkea-asteen)

Amiinityypit. Lähde: Jü Wikipedian kautta.

Vaikka niitä ei ole muodollisesti esitetty, on viitattu implisiittisesti primaarisiin, sekundaarisiin ja tertiäärisiin amiineihin (yläkuva, vasemmalta oikealle).

Primaaristen amiinien (RNH ₂) on monosubstituoitu; sekundäärisiä (R ₂ NH) on disubstituoitu, jossa on kaksi R-alkyyli- tai aryyliryhmiä; ja tertiäärisen ne (R ₃ N), ovat trisubstituoituja, ja se ei ole vety.

Kaikki olemassa olevat amiinit ovat johdettu näistä kolmesta tyypistä, joten niiden monimuotoisuus ja vuorovaikutukset biologisen ja hermoston matriisin kanssa ovat valtavat.

Tertiaaristen amiinien voidaan yleensä odottaa olevan emäksisimpiä; tällaista vaatimusta ei kuitenkaan voida tehdä tietämättä R: n rakenteita.

koulutus

Ammoniakin alkylointi

Aluksi mainittiin, että amiinit ovat johdettu ammoniakista; siksi yksinkertaisin tapa niiden muodostamiseksi on alkylointi. Tätä varten ylimäärä ammoniakkia saatetaan reagoimaan alkyylihalogenidin kanssa, mitä seuraa emäksen lisääminen amiinisuolan neutraloimiseksi:

NH ₃ + RX => RNH ₃ ⁺ X ^- => RNH ₂

Huomaa, että nämä vaiheet johtavat primaariseen amiiniin. Toissijaisia ​​ja jopa tertiäärisiä amiineja voidaan myös muodostaa, jolloin saanto yhdelle tuotteelle vähenee.

Jotkut koulutusmenetelmät, kuten Gabriel-synteesi, tekevät mahdolliseksi primääristen amiinien saamisen siten, että muita ei-toivottuja tuotteita ei muodostu.

Myös ketonit ja aldehydit voidaan pelkistää ammoniakin ja primaaristen amiinien läsnä ollessa, jolloin saadaan sekundaarisia ja tertiäärisiä amiineja.

Katalyyttinen hydraus

Typpiyhdisteet voidaan pelkistää vedyn ja katalyytin läsnä ollessa vastaaviksi amiineiksi.

Arnö ₂ => ArNH ₂

Nitriilit, RC≡N, ja amidit, RCONR ₂, ovat myös pelkistetään, jolloin saadaan primaarinen ja tertiääriset amiinit, vastaavasti.

nimistö

Kuinka amiinit nimetään? Suurimman osan ajasta ne nimetään R: n, alkyyli- tai aryyliryhmän perusteella. R-nimikkeeseen, joka on johdettu sen alkaanista, lisätään loppuun sana "amiini".

Siten, CH ₃ CH ₂ CH ₂ NH ₂ on propyyliamiinia. Toisaalta se voidaan nimetä ottaen huomioon vain alkaani eikä R-ryhmä: propaanamiini.

Ensimmäinen tapa nimetä ne on ylivoimaisesti tunnetuin ja eniten käytetty.

Kun on kaksi NH ₂ ryhmää, alkaanin on nimetty ja kantoja aminoryhmien on lueteltu. Näin ollen, H ₂ NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ on nimeltään: 1,4-butaanidiamiini.

Jos on olemassa hapettuneita ryhmiä, kuten OH, se on annettava etusija NH ₂, joka on nimetty substituenttina. Esimerkiksi, HOCH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ on nimeltään: 3-aminopropanolia.

Ja mitä tulee sekundaarisiin ja tertiäärisiin amiineihin, R-ryhmiä käytetään osoittamaan kirjaimia N. Pisin ketju pysyy yhdisteen nimellä. Siten, CH ₃ NHCH ₂ CH ₃ on nimeltään: N-metyylietyyliamiinia.

Sovellukset

väriaineet

Primaariset aromaattiset amiinit voivat toimia lähtöaineena atsovärien synteesissä. Aluksi amiinit reagoivat muodostaen diatsoniumsuoloja, jotka muodostavat atsoyhdisteitä atsokytkennän (tai diatsokytkennän) avulla.

Näitä käytetään voimakkaan värjäytymisensä vuoksi tekstiiliteollisuudessa värjäysmateriaalina; esimerkiksi: metyylioranssi, suora ruskea 138, auringonlaskun keltainen FCF ja ponceau.

Huumeet

Monet lääkkeet toimivat luonnollisten amiinien välittäjäaineiden agonistien ja antagonistien kanssa. esimerkkejä:

-Kloorifeniramiini on antihistamiini, jota käytetään allergisten prosessien hallintaan joidenkin elintarvikkeiden nauttimisen, heinänuhan, hyönteisten puremien jne. Vuoksi.

-Klooripromatsiini on sedatiivinen aine, ei unen aiheuttaja. Se lievittää ahdistusta ja sitä käytetään jopa joidenkin mielenterveyden häiriöiden hoidossa.

-Efedriiniä ja fenyyliefedriiniä käytetään hengitysteiden dekongestanteina.

-Amitriptyliini ja imipramiini ovat tertiäärisiä amiineja, joita käytetään masennuksen hoidossa. Rakenteensa vuoksi ne luokitellaan trisyklisiksi masennuslääkkeiksi.

-Opioidiset kipulääkkeet, kuten morfiini, kodeliini ja heroiini, ovat tertiäärisiä amiineja.

Kaasun käsittely

Useita amiineja, mukaan lukien diglykolamiini (DGA) ja dietanoliamiini (DEA), käytetään maakaasussa ja maakaasussa olevien hiilidioksidin (CO ₂) ja rikkivedyn (H ₂ S) kaasujen poistamiseen. jalostamoissa.

Maatalouden kemia

Metyyliamiinit ovat välituoteyhdisteitä kemikaalien synteesissä, joita käytetään maataloudessa rikkakasvien torjunta-aineina, sienitautien, hyönteismyrkkyinä ja biosideinä.

Hartsin valmistus

Metyyliamiineja käytetään ioninvaihtohartsien valmistuksessa, joita voidaan käyttää veden deionisointiin.

Eläinravinteet

Trimetyyliamiinia (TMA) käytetään pääasiassa koliinikloridin, B-vitamiinilisäaineen, valmistukseen kanojen, kalkkunoiden ja sikojen rehuissa.

Kumiteollisuus

Dimetyyliamiinioleaatti (DMA) on synteettisen kumin valmistuksessa käytettävä emulgaattori. DMA: ta käytetään suoraan polymeroinnin modifioijana butadieenin höyryfaasissa ja stabilointiaineena luonnonkumilateksille ammoniakin sijasta

liuottimet

Dimetyyliamiinia (DMA) ja monometyyliamiinia (MMA) käytetään syntetisoimaan polaarisia aproottisia liuottimia dimetyyliformamidia (DMF), dimetyyliasetamidia (DMAc) ja n-metyylipyrrolidonia (NMP).

DMF: n sovelluksia ovat: uretaanipäällyste, akryylilankaliuottimet, reaktioliuottimet ja uuttoliuottimet.

DMAc: tä käytetään lankavärien ja liuottimien valmistuksessa. Lopuksi, NMP: tä käytetään voiteluöljyjen, maalinpoistoaineiden ja emalipinnoitteiden jalostamiseen.

esimerkit

kokaiini

Kokaiinimolekyyli. Lähde: NEUROtiker, Wikimedia Commonsin kautta

Kokaiinia käytetään paikallispuudutusaineena tietyntyyppisissä silmä-, korva- ja kurkkuleikkauksissa. Kuten nähdään, se on tertiäärinen amiini.

nikotiini

Nikotiinimolekyyli. Lähde: Jü, Wikimedia Commonsista

Nikotiini on tupakkariippuvuuden pääaine ja kemiallisesti se on tertiäärinen amiini. Tupakansavun nikotiini imeytyy nopeasti ja erittäin myrkyllistä.

Morfiini

Morfiinimolekyyli. Lähde: NEUROtiker, Wikimedia Commonsista

Se on yksi tehokkaimmista kivunlievittäjistä lievittää kipua, erityisesti syöpää. Se on jälleen tertiäärinen amiini.

serotoniini

Serotoniinimolekyyli. Lähde: Harbin, Wikimedia Commonsista

Serotoniini on amiinin välittäjäaine. Masennuspotilailla serotoniinin päämetaboliitin pitoisuus laskee. Toisin kuin muut amiinit, tämä on ensisijainen.

Viitteet

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. Amiineja. (10 ^th painos.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
3. Morrison ja Boyd. (1987). Orgaaninen kemia. (Viides painos). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Chemours -yhtiö. (2018). Metyyliamiinit: käyttö ja sovellukset. Palautettu osoitteesta: chemours.com
5. Avoimuustutkimus. (SF). Amiinit: tärkeät tosiasiat ja käyttötarkoitukset. Palautettu osoitteesta: transparentmarketresearch.com
6. Wikipedia. (2019). Amine. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
7. Ganong, WF (2003). Lääketieteellinen fysiologia. 19. painos. Toimituksellinen El Manual Moderno.