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

AMINAS

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-

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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

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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

AMINAS

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