Amină

Amină primară	Amină secundară	Amină terțiară

Aminele sunt compuși organici care conțin în molecula lor gruparea amino (-NH₂) legată de un radical hidrocarbonat. Aminele sunt asemănătoare din punct de vedere structural cu amoniacul, fiind substanțe derivate formal de la amoniac unde unul sau mai mulți atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu substituenți precum grupe alchil sau aril. Formula generală a aminelor primare este de forma $R-NH_{2}\,$, a aminelor secundare $R_{1}-NH-R_{2}\,$, iar a aminelor terțiare $R_{1}-N-R_{2},R_{3}\,$, .

Nu trebuie făcută confuzie între amine și amide. Acestea din urmă au formula chimică R-C(O)NH₂, unde C(O) reprezintă o grupă carbonil. Aminele și amidele au structuri și deci proprietăți diferite, deci distincția este din punct de vedere chimic foarte importantă.

Aminele în care unul sau ambii atomi de hidrogen din grupa NH₂ a aminelor primare sau unicul atom de hidrogen al aminelor secundare este sau sunt înlocuiți cu un atom M de metal,de obicei metal alcalin, se numesc amiduri și sunt săruri ale metalelor, îndeosebi ale metalelor alcaline. Astfel, (CH₃)₂N^-Li⁺ se numește dimetilamidură de litiu. Acestea sunt combinații litice și sodice ale aminelor.

Clasificare

Amine primare, secundare și terțiare

Deoarece aminele pot fi considerate ca produși rezultați din înlocuirea atomilor de hidrogen din amoniac cu radicali alchil, ele pot fi:

Amine primare - din molecula de amoniac se înlocuiește un singur atom de hidrogen.

• 
  Structura aminei primare
• 
  etil amină
• 
  2 propil amină

Amine secundare - Din molecula de amoniac se înlocuiesc doi atomi de hidrogen.

• 
  Structura aminei secundare
• 
  dimetil amină
• 
  etil metil amină

Amine terțiare - Din molecula de amoniac se înlocuiesc toți trei atomii de hidrogen.

• 
  Structura aminei terțiare
• 
  trimetil amină
• 
  dietil metil amină

Amine alifatice, aromatice și mixte

În locul hidrogenilor din molecula de amoniac se vor lega radicali. În funcție de tipul acestora, aminele pot fi:

Amine alifatice - Radicalul (sau radicalii) care se leagă de atomul de azot este unul alchil.

• 
  enamină

Amine aromatice - Radicalul (sau radicalii) care se leagă de atomul de azot este unul aril.

• 
  fenil amină (anilină)
• 
  α naftil amină

Amine mixte - Radicalii care se leagă de atomul de azot sunt o parte alchil și alta aril.

• 
  etil fenil metil amină

Monoamine și poliamine

Toate aminele prezentate anterior sunt monoamine, însemnând că în moleculă există doar o singură grupare -NH₂. Poliaminele au două sau mai multe grupări în moleculă.

• 
  1,2 etilen diamină
• 
  1,4 butilen diamină
• 
  fucsină

Nomenclatură

Aminele se denumesc folosind denumirea radicalilor corespunzători urmați de cuvântul amină. Radicalii sunt denumiți în ordine alfabetică, iar numărul de grupe amino este evidențiat prin prefixele di, tri.

Proprietăți fizice

Legăturile de hidrogen influențează semnificativ proprietățile aminelor primare și secundare, ca și a derivaților lor. Prin urmare, punctele de fierbere ale aminelor sunt ridicate.

Aminele inferioare, precum metil-, dimetil-, etilamina sunt gaze cu un miros de amoniac și sunt solubile în apă. Aminele cu masă moleculară medie sunt lichide, parțial solubile în apă și au un miros de pește descompus (trimetilamina). Aminele superioare, similar alcanilor superiori, sunt solide, inodore și practic insolubile în apă. Cu cât numărul de carboni din catenă este mai mare, solubilitatea lor în apă scade.

Aminele alifatice sunt solubile în solvenți organici, în special în cei polari. Aminele primare reacționează cu cetonele, precum acetona, și majoritatea aminelor sunt incompatibile cu cloroformul sau tetraclorura de carbon.

Aminele aromatice, precum anilina, au punctele de fierbere mai joase decât restul, datorită imposibilității de a crea legături de hidrogen puternice. Tot de aceea solubilitatea lor în apă este redusă, deși se dizolvă în solvenți organici. Aceste amine sunt toxice și sunt foarte ușor absorbite prin piele.

Obținere

Alchilarea amoniacului

Cu halogeni

Alchilarea amoniacului se face în mai multe etape, rezultând în final un amestec de amine primare, secundare, terțiare și o sare cuaternară de amoniu. Din acest amestec componenții se separă foarte greu, de aceea această metodă nu are un randament bun.

Alchilarea amoniacului

Alchilarea aminelor primare

Alchilarea aminelor secundare

Alchilarea aminelor terțiare

Cu alcooli

$NH_{3}+R-OH\rightarrow NH_{2}-R+H_{2}O$

Cu sulfat acid de metil

Pentru a obține amine secundare sau terțiare mixte se folosește în mod special reacția anilinei cu sulfatul acid de metil (CH₃OSO₃H).

$CH_{3}O\underbrace {H} +\underbrace {HO} SO_{3}H\Longleftrightarrow CH_{3}OSO_{3}H+H_{2}O$

$+CH_{3}OSO_{3}H\rightarrow$ $+H_{2}SO_{4}\,$

$+CH_{3}OSO_{3}H\rightarrow$ $+H_{2}SO_{4}\,$

Reducerea nitroderivaților

$R-NO_{2}+3H_{2}\rightarrow R-NH_{2}+2H_{2}O$, în prezență de nichel

$R-NO_{2}+6[H]\rightarrow R-NH_{2}+2H_{2}O$

Reducerea amidelor

Reducerea nitrililor

$R-C\equiv N+2H_{2}\rightarrow R-CH_{2}-NH_{2}$

Degradarea oxidativă Hoffman

Proprietăți chimice

Bazicitatea

Aminele au un dublet electronic neparticipant la atomul de azot. Prezența acestor electroni neparticipanți conferă aminelor un caracter bazic, ei putând accepta un proton.

$R-NH_{2}+HOH\iff \left[R-N^{+}H_{3}\right]O^{-}H$ (hidroxid de alchilamoniu)

Cu apa reacționează mai ales aminele inferioare și cele medii, cele superioare sunt puțin solubile în apă cu urmarea gradului foarte scăzut de reacție corespunzător solubilității reduse.

Ionul hidroxid de alchilamoniu apare în compuși rezultați din reacția cu acizi îndeosebi hidracizi (exceptând acidul azotos HNO₂, care are caracter oxidant și distruge grupa amino).

$R-NH_{2}+HCl\rightarrow \left[R-N^{+}H_{3}\right]Cl^{-}$ (clorhidratul aminei sau clorură de alchil-, arilamoniu)

Nu toate aminele sunt la fel de bazice. Aminele aromatice sunt mai puțin bazice chiar decât amoniacul. Aminele primare sunt mai bazice decât amoniacul, iar la cele secundare bazicitatea este și mai crescută.

Aminele se pot autoioniza, proces numit autoprotoliză, prin care apar ionii de alchil- sau arilamoniu și alchilamidură sau arilamidură. Se exemplifică pentru aminele primare:

2RNH
2 RNH−
(ion alchil(aril)amidură) + RNH+
3 (ion alchil(aril)amoniu)

Alchilare

Alchilarea aminelor primare duce la apariția aminelor secundare. Alchilarea acestora produce amine terțiare, iar dacă alchilarea se continuă, apar săruri cuaternare de amoniu.

Alchilarea aminelor primare

Alchilarea aminelor secundare

Alchilarea aminelor terțiare

Acilare

Acilarea aminelor înseamnă înlocuirea unuia sau a ambilor atomi de hidrogen de la gruparea amino. Deci pot fi acilate doar aminele primare și secundare, pentru că doar acestea dispun de atomi de hidrogen legați de azot. Reacția se produce tratând aminele cu acizi organici, cloruri acide sau anhidride acide.

Acilarea cu un acid organic

Acilarea cu o clorură acidă

Acilarea cu anhidrida acetică

Folosită industrial este reacția de obținere a vitaminei H.

Obținerea vitaminei H

Protejarea grupei amino prin acilare se face față de următorii reactanți: permanganat de potasiu (KMnO₄), bicromat de potasiu (K₂Cr₂O₇), oxigen diatomic (O₂), acid azotos (HNO₂) și halogeni (X).

Diazotare

La această reacție participă doar aminele primare alifatice sau aromatice, reactantul folosit fiind acidul azotos (HNO₂). Deoarece HONO este instabil, el se prepară chiar în mediul în care se dorește a fi folosit.

$NaNO_{2}+HCl\rightarrow HNO_{2}+NaCl$

Din diazotarea aminelor alifatice rezultă alcooli și apă. Grupa amino din amină este înlocuită de hidroxilul din acoladă, rezultând astfel alcoolul. Grupa amino se desface și ea, atomii de azot unindu-se, iar cei doi atomi de hidrogen se leagă de oxigenul rămas din acid, formând apa.

$R-NH_{2}+\underbrace {HO} NO\rightarrow N_{2}+R-OH+H_{2}O$

Din diazotarea aminelor aromatice rezultă săruri de diazoniu.

Diazotarea aminelor aromatice

Sărurile de diazoniu sunt foarte instabile, de aceea ele sunt supuse, imediat după obținere, altor reacții.

O altă reacție la care pot fi supuse sărurile de diazoniu este reacția de cuplare cu fenoli sau amine aromatice (care pot fi primare, secundare sau terțiare). Din această reacție rezultă azoderivați, care sunt folosiți drept coloranți în industria textilă.

Utilizări

Anilina este cel mai important termen al seriei. Ea se folosește ca materie primă pentru industria coloranților, a medicamentelor și a detergenților.

Aminele primare aromatice sunt materie primă pentru fabricarea coloranților. În reacție cu acidul azotos (HNO₂), formează sări de diazoniu, care se supun imediat (datorită instabilității) unor reacții de cuplare, rezultând azoderivați. Aceștia sunt puternic colorați și deci folosiți în special în industria textilă.

Printre substanțele medicamentoase rezultate din amine se numără clorfeniramina, clorpromazina, efedrina, fenilefrina, amfetamina, metamfetamina, metcatinona.