Il ammine sono composti organici derivati dall'ammoniaca. In essi ci sono legami covalenti tra carbonio e azoto. Naturalmente, la molecola di azoto è cineticamente inerte; ma grazie alla fissazione biologica si trasforma in ammoniaca, che a sua volta subisce successive reazioni di alchilazione.
Quando l'ammoniaca è "alchilata", sostituisce uno, due o tre dei suoi tre idrogeni con atomi di carbonio. Questi atomi di carbonio possono provenire da un gruppo alchile (R) o arile (Ar). Quindi, ci sono ammine alifatiche (lineari o ramificate) e aromatiche.
La formula generale per le ammine alifatiche è mostrata sopra. Questa formula può essere utilizzata per le ammine aromatiche, considerando che R può anche essere un gruppo arilico Ar. Notare la somiglianza tra ammina e ammoniaca, NH3. In pratica, una H è stata sostituita da una catena laterale R..
Se R è costituito da catene alifatiche, hai ciò che è noto come alchilammina; mentre se R è di natura aromatica, un'arilammina. Delle arilamine, la più importante di tutte è l'alanina: un gruppo amminico, -NHDue, legato all'anello benzenico.
Quando ci sono gruppi ossigenati in una struttura molecolare, come OH e COOH, il composto non è più chiamato ammina. In tal caso, l'ammina è considerata un sostituente: il gruppo amminico. Ad esempio, ciò si verifica negli amminoacidi, così come in altre biomolecole di enorme importanza per la vita..
Poiché l'azoto si trova in molti dei composti essenziali per la vita, questi erano considerati ammine vitali; cioè "vitamine". Tuttavia, molte delle vitamine non sono nemmeno ammine e, inoltre, non tutte sono vitali per la vita. Tuttavia, ciò non nega la sua grande importanza negli organismi viventi..
Le ammine sono basi organiche più forti dell'ammoniaca stessa. Sono facilmente estraibili dalla materia vegetale e generalmente hanno forti interazioni con la matrice neuronale degli organismi; quindi molti farmaci e farmaci sono costituiti da ammine con strutture e sostituenti complessi.
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Qual è la sua struttura? Sebbene vari a seconda della natura di R, l'ambiente elettronico dell'atomo di azoto è lo stesso per tutti: tetraedrico. Ma poiché c'è una coppia di elettroni non condivisi sull'atomo di azoto (··), la geometria molecolare diventa piramidale. È così con l'ammoniaca e le ammine.
Le ammine possono essere rappresentate da un tetraedro, proprio come i composti del carbonio. Quindi, NH3 e CH4 sono disegnati come tetraedri, dove la coppia (··) si trova in uno dei vertici sopra l'azoto.
Entrambe le molecole sono achirali; tuttavia, iniziano a presentare la chiralità poiché le loro H sono sostituite da R. L'ammina RDueNH è achirale se le due R sono diverse. Tuttavia, manca qualsiasi configurazione per differenziare un enantiomero da un altro (come nel caso dei centri di carbonio chirali).
Questo perché gli enantiomeri:
RDueN-H | H-NRDue
vengono scambiati a un ritmo tale che nessuno dei due può isolarsi; e quindi, le strutture delle ammine sono considerate achirali anche se tutti i sostituenti sull'atomo di azoto sono diversi.
Le ammine sono composti polari, poiché il gruppo amminico NHDue, avendo un atomo di azoto elettronegativo, contribuisce al momento di dipolo della molecola. Si noti che l'azoto ha la capacità di donare legami idrogeno, il che fa sì che le ammine abbiano generalmente punti di ebollizione e fusione elevati..
Tuttavia, quando questa proprietà viene confrontata con quella dei composti ossigenati, come gli alcoli e gli acidi carbossilici, si ottengono magnitudini inferiori..
Ad esempio, il punto di ebollizione dell'etilammina, CH3CHDueNHDue (16,6 ° C) è inferiore a quella dell'etanolo, CH3CHDueOH (78ºC).
Pertanto, è dimostrato che i legami idrogeno O-H sono più forti di quelli di N-H, anche se un'ammina può formare più di un ponte. Questo confronto è valido solo se R ha lo stesso peso molecolare per i due composti (CH3CHDue-). D'altra parte, l'etano bolle a -89ºC, CH3CH3, essendo un gas a temperatura ambiente.
Poiché un'ammina ha meno idrogeno, forma meno legami idrogeno e il suo punto di ebollizione si abbassa. Questo si vede confrontando il punto di ebollizione della dimetilammina, (CH3)DueNH (7ºC), con quello dell'etilammina (16,6ºC).
Nel mondo della chimica, quando parli di un'ammina, si verifica l'atto involontario di tapparti il naso. Questo perché in generale tendono ad avere odori sgradevoli, alcuni dei quali assomigliano a quelli del pesce marcio..
Inoltre, le ammine liquide tendono ad avere toni giallastri, che aumentano la sfiducia visiva che generano..
Le ammine tendono ad essere insolubili in acqua perché, nonostante siano in grado di formare legami idrogeno con H.DueOppure, la sua principale componente organica è idrofobica. Più grandi o lunghi sono i gruppi R, minore è la loro solubilità in acqua..
Quando c'è un acido nel mezzo, tuttavia, la solubilità è aumentata dalla formazione di quelli che sono noti come sali di ammina. In essi, l'azoto ha una carica parziale positiva, che attrae elettrostaticamente l'anione o la base coniugata dell'acido..
Ad esempio, in una soluzione diluita di HCl, l'ammina RNHDue reagisce come segue:
RNHDue + HCl => RNH3+Cl- (sale primario di ammina)
RNHDue Era insolubile (o leggermente solubile) in acqua, e in presenza dell'acido forma un sale, la cui solvatazione dei suoi ioni ne favorisce la solubilità.
Perché succede questo? La risposta sta in una delle principali proprietà delle ammine: sono polari e basiche. Poiché sono di base, reagiranno con acidi abbastanza forti da protonarli, secondo la definizione di Brönsted-Lowry..
Le ammine sono basi organiche più forti dell'ammoniaca. Maggiore è la densità elettronica attorno all'atomo di azoto, più sarà fondamentale; cioè deprotonerà più rapidamente gli acidi nell'ambiente. Se l'ammina è molto semplice, può persino rubare il protone dagli alcoli.
I gruppi R contribuiscono alla densità elettronica dell'azoto per effetto induttivo; poiché, non dobbiamo dimenticare che è uno degli atomi più elettronegativi esistenti. Se questi gruppi sono molto lunghi o voluminosi, l'effetto induttivo sarà maggiore, il che aumenterà anche la regione negativa attorno alla coppia di elettroni (··).
Ciò fa sì che (··) accetti lo ione H più rapidamente+. Tuttavia, se R sono molto voluminosi, la basicità diminuisce per effetto sterico. Perché? Per il semplice motivo che l'H+ deve attraversare una configurazione di atomi prima di raggiungere l'azoto.
Un altro modo per ragionare sulla basicità di un'ammina è stabilizzare il suo sale di ammina. Ora, quello che diminuisce per effetto induttivo può diminuire la carica positiva N+, sarà un'ammina più basica. I motivi sono gli stessi appena spiegati.
Le alchilammine sono molto più basilari delle arilammine. Perché? Per capirlo semplicemente, viene mostrata la struttura dell'anilina:
Sopra, nel gruppo amminico, c'è la coppia di elettroni (··). Questa coppia "viaggia" all'interno dell'anello nelle posizioni orto e para rispetto a NHDue. Significa che i due vertici superiori e l'opposto di NHDue sono caricate negativamente, mentre l'atomo di azoto, positivamente.
Poiché l'azoto è caricato positivamente, +N, respingerà lo ione H.+. E se ciò non bastasse, la coppia di elettroni viene delocalizzata all'interno dell'anello aromatico, rendendola meno accessibile agli acidi deprotonati..
La basicità dell'anilina può aumentare se i gruppi o gli atomi che le conferiscono densità elettronica sono legati all'anello, competendo con la coppia (··) e costringendola ad essere localizzata con maggiore probabilità sull'atomo di azoto, pronta a fare da base.
Sebbene non sia stato presentato formalmente, è stato fatto riferimento implicitamente alle ammine primarie, secondarie e terziarie (immagine in alto, da sinistra a destra).
Ammine primarie (RNHDue) sono i monosostituiti; quelli secondari (RDueNH), vengono disostituiti, con due gruppi R alchilici o arilici; e quelle terziarie (R3N), sono trisostituiti e mancano di idrogeno.
Tutte le ammine esistenti derivano da questi tre tipi, quindi la loro diversità e interazioni con la matrice biologica e neuronale sono enormi.
In generale, ci si può aspettare che le ammine terziarie siano le più basiche; Tuttavia, una tale affermazione non può essere fatta senza conoscere le strutture di R.
In un primo momento è stato detto che le ammine derivano dall'ammoniaca; pertanto, il modo più semplice per formarli è alchilandoli. Per fare ciò, un eccesso di ammoniaca viene fatto reagire con un alogenuro alchilico, seguito dall'aggiunta di una base per neutralizzare il sale amminico:
NH3 + RX => RNH3+X- => RNHDue
Notare che questi passaggi portano a un'ammina primaria. Possono anche essere formate ammine secondarie e persino terziarie, quindi la resa per un singolo prodotto diminuisce.
Alcuni metodi di allenamento, come la sintesi di Gabriel, consentono di ottenere ammine primarie in modo che non si formino altri prodotti indesiderati.
Inoltre, chetoni e aldeidi possono essere ridotti in presenza di ammoniaca e ammine primarie, per dare origine ad ammine secondarie e terziarie..
I composti nitro possono essere ridotti in presenza di idrogeno e di un catalizzatore alle ammine corrispondenti.
ArNODue => ArNHDue
Nitrili, RC≡N e ammidi, RCONRDue, vengono anche ridotti per fornire rispettivamente ammine primarie e terziarie.
Come si chiamano le ammine? Il più delle volte sono denominati in base a R, il gruppo alchile o arile. Al nome di R, derivato dal suo alcano, viene aggiunta alla fine la parola "ammina".
Quindi, CH3CHDueCHDueNHDue è propilammina. D'altra parte, può essere nominato considerando solo l'alcano e non come un gruppo R: propanammina.
Il primo modo per nominarli è di gran lunga il più conosciuto e il più utilizzato.
Quando sono presenti due gruppi NHDue, viene chiamato l'alcano e vengono elencate le posizioni dei gruppi amminici. Pertanto, l'HDueNCHDueCHDueCHDueCHDueNHDue si chiama: 1,4-butandiammina.
Se ci sono gruppi ossigenati, come OH, dovrebbe essere data la priorità su NHDue, che sembra essere chiamato come un sostituente. Ad esempio, HOCHDueCHDueCHDueNHDue Si chiama: 3-Aminopropanol.
E per quanto riguarda le ammine secondarie e terziarie, le lettere N sono usate per indicare i gruppi R. La catena più lunga rimarrà con il nome del composto. Così il cap3NHCHDueCH3 Si chiama: N-metiletilammina.
Le ammine aromatiche primarie possono servire come materiale di partenza per la sintesi di coloranti azoici. Inizialmente, le ammine reagiscono per formare sali di diazonio, che formano composti azoici attraverso l'accoppiamento azoico (o accoppiamento diazo)..
Questi, per la loro intensa colorazione, vengono utilizzati nell'industria tessile come materiale da tintura; ad esempio: arancio metile, marrone diretto 138, giallo tramonto FCF e ponceau.
Molti farmaci lavorano con agonisti e antagonisti dei neurotrasmettitori di ammine naturali. Esempi:
-La clorofeniramina è un antistaminico utilizzato nel controllo dei processi allergici dovuti all'ingestione di alcuni alimenti, raffreddore da fieno, punture di insetti, ecc..
-La clorpromazina è un sedativo, non un agente che induce il sonno. Allevia l'ansia ed è anche utilizzato nel trattamento di alcuni disturbi mentali.
-L'efedrina e la fenilefedrina sono usate come decongestionanti delle vie aeree.
-L'amitriptilina e l'imipramina sono ammine terziarie utilizzate nel trattamento della depressione. A causa della loro struttura, sono classificati come antidepressivi triciclici..
-Gli analgesici oppioidi come la morfina, la codeline e l'eroina sono ammine terziarie.
Diverse ammine, tra cui diglicolamina (DGA) e dietanolammina (DEA), vengono utilizzate per l'eliminazione dell'anidride carbonica (CODue) e acido solfidrico (H.DueS) presente nel gas naturale e nelle raffinerie.
Le metilammine sono composti intermedi nella sintesi di sostanze chimiche utilizzate in agricoltura come erbicidi, fungicidi, insetticidi e biocidi.
Le metilammine sono utilizzate durante la produzione di resine a scambio ionico, utilizzabili nella deionizzazione dell'acqua.
La trimetilammina (TMA) viene utilizzata principalmente nella produzione di cloruro di colina, un integratore di vitamina B utilizzato nell'alimentazione di polli, tacchini e maiali..
La dimetilammina oleato (DMA) è un emulsionante per l'uso nella produzione di gomma sintetica. Il DMA viene utilizzato direttamente come modificatore di polimerizzazione nella fase vapore del butadiene e come stabilizzante per il lattice di gomma naturale al posto dell'ammoniaca
Dimetilammina (DMA) e monometilammina (MMA) sono utilizzate per sintetizzare i solventi polari aprotici dimetilformammide (DMF), dimetilacetammide (DMAc) e n-metilpirrolidone (NMP).
Le applicazioni per DMF includono: rivestimento in uretano, solvente per filati acrilici, solventi di reazione e solventi di estrazione.
DMAc è utilizzato nella produzione di coloranti per filati e solventi. Infine, l'NMP viene utilizzato nella raffinazione di oli lubrificanti, sverniciatori e rivestimenti a smalto..
La cocaina viene utilizzata come anestetico locale in alcuni tipi di interventi chirurgici agli occhi, alle orecchie e alla gola. Come visto, è un'ammina terziaria.
La nicotina è l'agente principale della dipendenza dal tabacco e chimicamente è un'ammina terziaria. La nicotina nel fumo di tabacco viene assorbita rapidamente ed è altamente tossica.
È uno degli antidolorifici più efficaci per alleviare il dolore, in particolare il cancro. È, ancora una volta, un'ammina terziaria.
La serotonina è un neurotrasmettitore amminico. Nei pazienti depressi la concentrazione del principale metabolita della serotonina è ridotta. A differenza delle altre ammine, questa è primaria.
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