1. Budowa i nazewnictwo
Aminy to związki organiczne – pochodne amoniaku, o wzorze ogólnym R-NH2, w których jeden lub kilka atomów wodoru jest zastąpionych rodnikami alkilowymi (aminy alifatyczne) lub arylowymi (aminy aromatyczne).
Rozróżnia się aminy:
• pierwszorzędowe (zawierające grupę -NH2). Nazwę tworzymy dodając końcówkę „–amina” do nazwy grupy alkilowej lub arylowej.
• drugorzędowe (zawierają grupę ≡ NH) i trzeciorzędowe (atom azotu połączony z trzema rodnikami). Ich nazwy tworzy się podobnie lecz konieczne jest określenie ilości dodatkowych grup R. Zadanie to spełnia litera N, która świadczy o istnieniu grupy R połączonej z atomem azotu. Po literce następuje nazwa odpowiedniej grupy i następnie nazwa macierzystej reszty węglowodorowej z końcówką „–amina”.
Aminy możemy uważać za związki, które powstały przez zastąpienie atomu wodoru w amoniaku grupą węglowodorową R.
Związki te nazywamy AMINAMI PIERWSZORZĘDOWYMI. Grupą funkcyjną amin I-rzędowych jest GRUPA AMINOWA -NH2
Najprostsze grupy R to: metylowa –CH3, etylowa –C2H5 i fenylowa –C6H5
Jeżeli grupy te podstawimy w miejsce wodoru w cząsteczce amoniaku, czyli w miejsce R, otrzymamy następujące aminy:
metyloamina dimetyloamina trimetyloamina
I – rzędowa II – rzędowa III – rzędowa
2. Otrzymywanie
Aminy otrzymać można przez redukcję związków nitrowych, działaniem amoniaku lub innych amin na związki chlorowcowe (otrzymujemy aminy różnych rzędowości), redukcję nitryli. Do otrzymywania amin aromatycznych stosuje się głównie redukcję nitrozwiązków, które w przypadku związków aromatycznych otrzymuje się bardzo łatwo w reakcji nitrowania mieszaniną nitrującą.
Z chlorowcowych pochodnych i cyjanków można otrzymać nitryle, po redukcji których dochodzimy do amin pierwszorzędowych o łańcuchu dłuższym o jeden atom węgla w stosunku do wyjściowego związku chlorowcowego:
3. Właściwości fizyczne:
I-szo i II-go rzędowe aminy z grupami alkilowymi mają charakterystyczny rybi zapach. Wszystkie trzy aminy z grupami metylowymi są dobrze rozpuszczalnymi w wodzie gazami, podobnie jak amoniak. Aminy z wyższymi grupami alifatycznymi są ciekłe lub stałe i ze wzrostem długości łańcuchów węglowych coraz gorzej rozpuszczają się w wodzie.
Aminy aromatyczne są wysokowrzącymi cieczami lub ciałami stałymi o ostrym, charakterystycznym, ale nie rybim zapachu.
Właściwości chemiczne
Aminy mają podobnie jak amoniak właściwości zasadowe - ich roztwory wodne zawierają jony OH-
Są to więc związki o silnych własnościach zasadowych, reagujące chętnie z kwasami nieorganicznymi i organicznymi oraz dające odczyn zasadowy w roztworach wodnych gdyż w wodzie podlegają one reakcji wg. schematu:
R-NH2 + H2O -> RNH3OH <--> RNH3(+) + OH(-)
Zasadowość amin zależy od podstawników przy atomie azotu. Aminy alifatyczne są bardziej zasadowe od amoniaku i ich zasadowość wzrasta wraz z rzędowością, zaś w przypadku amin aromatycznych jest dokładnie na odwrót - mają one mniej zasadowe własności od amoniaku i spadają one ze wzrostem rzędowości, słaby charakter zasadowy amin aromatycznych jest spowodowany oddziaływaniem wolnej pary elektronowej grupy aminowej z sekstetem elektronowym pierścienia aromatycznego.
Z punktu widzenia biochemii najważniejszą reakcją amin jest reakcja z kwasami karboksylowymi prowadząca do powstania wiązań peptydowych.
Z kolei z punktu widzenia chemii organometalicznej najważniejsze są możliwości reakcji amin z chlorkami, bromkami i jodkami metali, prowadzące do powstawania trwałych kompleksów tych metali:
R-NH2 + FeCl2 --> R-NH-Fe-NH-R
4. Zastosowanie
Aminy mają wiele ważnych zastosowań praktycznych.
Aminy alifatyczne stosowane są jako pół produkty w syntezie organicznej, zwłaszcza do otrzymywania leków środków ochrony roślin i tworzyw sztucznych .
Aminy aromatyczne mają podobne zastosowanie ponadto służą do produkcji barwników.
Amidy kwasowe są to pochodne kwasów karboksylowych i amoniaku lub amin. Mocznik- bezbarwne kryształy bez zapachu rozpuszczalne w wodzie i alkoholu. Jest to pierwszy związek organiczny otrzymywany syntetycznie. Występuje w pocie i moczu ludzi i zwierząt, jako produkt przemiany białek. Otrzymujemy go w przemyśle przez ogrzewane mieszaniny amoniaku i dwutlenku węgla, powstaje początkowo karbaminian amonu, który następnie rozpada się na mocznik z wydzieleniem wody. Stosowany jako nawóz sztuczny jako surowiec do wyrobu żywic mocznikowych. Aminy są szeroko stosowane w syntezie chemicznej, do produkcji barwników, kosmetyków, w przemyśle farmaceutycznym.
Niektóre przykłady takich amin:
CHRYZOIDYNA (pomarańczowy barwnik do papieru i skóry)
ORANŻ METYLOWY (wskaźnik pH)
MUSKARYNA (jedna z trucizn muchomora)
ADRENALINA (jeden z hormonów regulujących poziom cukru we krwi)
CZERWIEŃ KONGO (wskaźnik pH)
AMFETAMINA
KONIINA (trucizna z rośliny szczwół plamisty wykorzystana do wykonania wyroku śmierci na Sokratesie)
ORANŻ II (barwnik do wełny i jedwabiu – włókien białkowych)
MORFINA
HEROINA
5. Aminy aromatyczne
Aminy aromatyczne tzn. takie, w których grupa aminowa łączy się bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym, mają nieco słabsze właściwości zasadowe niż aminy alifatyczne. W aminach aromatycznych wolna para elektronowa na azocie bierze częściowo udział w mezomerii pierścienia, co powoduje częściowy "ubytek" ładunku ujemnego na azocie i osłabienie jego zasadowości. Przejęcie przez pierścień części ładunku azotu powoduje pojawienie się struktur mezomerycznych z ładunkiem ujemnym w pozycji o- i p-. Istnienie takich form powoduje, że elektrofilowe reakcje podstawienia w pierścieniu przebiegają głównie w pozycjach o- i p-. Podobny efekt dają wszystkie podstawniki, które angażują swoje pary elektronowe w mezomerie pierścienia. Są tzw. podstawniki I-rodzaju.
Podstawowa różnica między aminami aromatycznymi i alifatycznymi to zachowanie w reakcjach z kwasem azotowym(III) - dwuazowania i tworzenia nitrozopochodnych.
Najprostszą aminą aromatyczną jest FENYLOAMINA lub ANILINA:
Anilina to ciecz bezbarwna, brunatniejąca na powietrzu, o charakterystycznym zapachu, słabo rozpuszczalna w wodzie.
Otrzymujemy ją w reakcji redukcji wodorem nitrobenzenu:
6. Czwartorzędowe sole amoniowe
Wyczerpujące alkilowanie amin poprzez ich reakcje z chlorowcopochodnymi alkilowymi prowadzi w końcowym etapie przemian do powstania czwartorzędowych soli amoniowych. Czwartorzędowe sole amoniowe można działaniem Ag2O przeprowadzić w czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe. Zasadowość wodorotlenku amoniowego nie pochodzi już z faktu możliwości przyłączenia protonu do wolnej pary na azocie (tej wolnej pary już nie ma, została związana przez czwarty podstawnik alkilowy) lecz od obecności łatwo dysocjującej grupy —OH. Wodorotlenki amoniowe maja moc równą mocy wodorotlenków metali alkalicznych.
Czwartorzędowe wodorotlenki amoniowe ogrzewane do temperatur powyżej 125C rozkładają się, dając jako produkty reakcji rozkładu odpowiednią trzeciorzędową aminę, wodę oraz alken.
Reakcja ta znana jest pod nazwą eliminacji Hofmanna i często służy do ustalania struktury cząsteczek zawierających azot.
