- Kết cấu
- Tính chất của amin
- Phân cực
- Tính chất vật lý
- Khả năng hòa tan trong nước
- Cơ bản
- Alkylamines vs arylamines
- Các loại (tiểu học, trung học, đại học)
- Đào tạo
- Alkyl hóa amoniac
- Quá trình hydro hóa xúc tác
- Danh pháp
- Các ứng dụng
- Chất màu
- Thuốc và ma túy
- Xử lý khí
- Hóa nông nghiệp
- Sản xuất nhựa
- Chất dinh dưỡng động vật
- Ngành cao su
- Dung môi
- Ví dụ
- Cocain
- Nicotine
- Morphine
- Serotonin
- Người giới thiệu
Các amin là các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ amoniac. Trong chúng xảy ra liên kết cộng hóa trị giữa cacbon và nitơ. Về mặt tự nhiên, phân tử nitơ trơ về mặt động học; nhưng nhờ quá trình cố định sinh học, nó được chuyển hóa thành amoniac, sau đó trải qua các phản ứng alkyl hóa tiếp theo.
Khi amoniac được "alkyl hóa", nó thay thế một, hai hoặc ba trong số ba hydro của nó bằng các nguyên tử cacbon. Các nguyên tử cacbon này có thể đến từ nhóm alkyl (R) hoặc aryl (Ar). Do đó, có các amin béo (mạch thẳng hoặc phân nhánh) và thơm.
Công thức chung của một amin. Nguồn: MaChe, từ Wikimedia Commons.
Công thức chung cho các amin béo được hiển thị ở trên. Công thức này có thể được sử dụng cho các amin thơm, coi rằng R cũng có thể là một nhóm aryl Ar. Lưu ý sự giống nhau giữa amin và amoniac, NH 3 . Trên thực tế, chữ H đã được thay thế bằng chuỗi bên R.
Nếu R bao gồm các chuỗi béo, bạn có chất được gọi là ankylamin; trong khi nếu R có bản chất thơm là arylamin. Trong số các arylamin, quan trọng nhất là alanin: một nhóm amin, -NH 2 , gắn vào vòng benzen.
Khi có các nhóm oxy trong cấu trúc phân tử, chẳng hạn như OH và COOH, hợp chất đó không còn được gọi là amin nữa. Trong trường hợp đó, amin được coi là nhóm thế: nhóm amin. Ví dụ, điều này xảy ra trong các axit amin, cũng như trong các phân tử sinh học khác có tầm quan trọng to lớn đối với sự sống.
Bởi vì nitơ được tìm thấy trong nhiều hợp chất cần thiết cho sự sống, chúng được coi là các amin quan trọng; tức là 'vitamin'. Tuy nhiên, nhiều loại vitamin thậm chí không phải là amin, và hơn thế nữa, không phải tất cả chúng đều quan trọng cho sự sống. Tuy nhiên, điều này không phủ nhận tầm quan trọng to lớn của nó đối với cơ thể sống.
Amin là bazơ hữu cơ mạnh hơn bản thân amoniac. Chúng có thể dễ dàng chiết xuất từ thực vật và thường có tương tác mạnh mẽ với ma trận tế bào thần kinh của sinh vật; do đó nhiều loại thuốc và thuốc bao gồm các amin có cấu trúc phức tạp và nhóm thế.
Kết cấu
Cấu trúc của nó là gì? Mặc dù nó thay đổi tùy thuộc vào bản chất của R, nhưng môi trường điện tử của nguyên tử nitơ là giống nhau đối với tất cả chúng: tứ diện. Nhưng, vì có một cặp electron không chia sẻ trên nguyên tử nitơ (··), dạng hình học phân tử trở thành hình chóp. Điều này xảy ra với amoniac và amin.
Các amin có thể được biểu diễn bằng một tứ diện, cũng như với các hợp chất cacbon. Do đó, NH 3 và CH 4 được vẽ là tứ diện, trong đó cặp (··) nằm ở một trong các đỉnh trên nitơ.
Cả hai phân tử đều là achiral; tuy nhiên, chúng bắt đầu thể hiện tính không đối xứng khi H của chúng được thay thế bằng R. Amin R 2 NH là achiral nếu hai R khác nhau. Tuy nhiên, nó thiếu bất kỳ cấu hình nào để phân biệt một đồng phân đối quang này với đồng phân đối quang khác (như trường hợp của các trung tâm carbon bất đối).
Điều này là do các chất đối quang:
R 2 N-H - H-NR 2
chúng được trao đổi với tốc độ đến nỗi không ai trong số chúng có thể tự cô lập mình; và do đó cấu trúc của các amin được coi là achiral mặc dù tất cả các nhóm thế trên nguyên tử nitơ đều khác nhau.
Tính chất của amin
Phân cực
Amin là những hợp chất phân cực, vì nhóm amin NH 2 , có một nguyên tử nitơ âm điện, góp phần vào mômen lưỡng cực của phân tử. Lưu ý rằng nitơ có khả năng tặng liên kết hydro, điều này làm cho các amin nói chung có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
Tuy nhiên, khi so sánh đặc tính này với đặc tính của các hợp chất có oxy, chẳng hạn như rượu và axit cacboxylic, chúng dẫn đến cường độ thấp hơn.
Ví dụ, nhiệt độ sôi của etylamin, CH 3 CH 2 NH 2 (16,6 ° C) thấp hơn của etanol, CH 3 CH 2 OH (78 ° C).
Như vậy, chứng tỏ rằng liên kết hiđro OH mạnh hơn liên kết NH, mặc dù một amin có thể tạo nhiều hơn một cầu nối. So sánh này chỉ đúng nếu R có cùng khối lượng phân tử đối với hai hợp chất (CH 3 CH 2 -). Mặt khác, etan sôi ở -89ºC, CH 3 CH 3 , là chất khí ở nhiệt độ phòng.
Vì một amin có ít hydro hơn, nó tạo ra ít liên kết hydro hơn và nhiệt độ sôi của nó bị giảm xuống. Điều này được quan sát bằng cách so sánh điểm sôi của đimetylamin, (CH 3 ) 2 NH (7 ° C), với điểm sôi của etylamin (16,6 ° C).
Tính chất vật lý
Trong thế giới hóa học, khi nói về một amin, bạn sẽ nảy sinh hành động không tự chủ là ngoáy mũi. Điều này là do nói chung, chúng có xu hướng có mùi khó chịu, một số có mùi giống mùi cá thối.
Ngoài ra, các amin lỏng có xu hướng có tông màu hơi vàng, làm tăng sự nhầm lẫn về thị giác mà chúng tạo ra.
Khả năng hòa tan trong nước
Các amin có xu hướng không hòa tan trong nước vì mặc dù có thể tạo liên kết hydro với H 2 O, thành phần hữu cơ đa số của chúng là kỵ nước. Các nhóm R càng cồng kềnh hoặc dài thì khả năng hòa tan trong nước càng thấp.
Tuy nhiên, khi có một axit trong môi trường, độ hòa tan được tăng lên do sự tạo thành muối amin. Trong chúng, nitơ có điện tích dương, hút tĩnh điện anion hoặc bazơ liên hợp của axit.
Ví dụ, trong dung dịch HCl loãng, amin RNH 2 phản ứng như sau:
RNH 2 + HCl => RNH 3 + Cl - (muối của amin bậc một)
RNH 2 không hòa tan (hoặc hòa tan nhẹ) trong nước, và khi có mặt axit, nó tạo thành muối, mà sự hòa tan các ion của nó sẽ tạo điều kiện cho khả năng hòa tan của nó.
Lý do tại sao điều này xảy ra? Câu trả lời nằm ở một trong những tính chất chính của amin: chúng có tính phân cực và tính bazơ. Là chất bazơ, chúng sẽ phản ứng với axit đủ mạnh để tạo proton cho chúng, theo định nghĩa của Brönsted-Lowry.
Cơ bản
Amin là bazơ hữu cơ mạnh hơn amoniac. Mật độ electron xung quanh nguyên tử nitơ càng cao thì nó càng có tính bazơ; tức là, nó sẽ khử axit trong môi trường nhanh hơn. Nếu amin rất bazơ, nó thậm chí có thể lấy proton ra khỏi rượu.
Các nhóm R đóng góp mật độ điện tử vào nitơ bằng hiệu ứng cảm ứng; vì chúng ta không được quên rằng nó là một trong những nguyên tử có độ âm điện cao nhất đang tồn tại. Nếu các nhóm này rất dài hoặc cồng kềnh, hiệu ứng cảm ứng sẽ lớn hơn, điều này cũng làm tăng vùng âm xung quanh cặp electron (··).
Điều này làm cho (··) chấp nhận ion H + nhanh hơn . Tuy nhiên, nếu R rất cồng kềnh, tính cơ bản sẽ giảm do hiệu ứng steric. Tại sao? Vì lý do đơn giản là H + phải vượt qua một cấu hình của nguyên tử trước khi đến nitơ.
Một cách khác để lập luận về tính cơ bản của amin là ổn định muối của amin. Bây giờ, chất giảm do hiệu ứng cảm ứng có thể làm giảm điện tích dương N + , nó sẽ là một amin cơ bản hơn. Các lý do giống nhau chỉ được giải thích.
Alkylamines vs arylamines
Alkylamines là cơ bản hơn nhiều so với arylamine. Tại sao? Để hiểu một cách đơn giản, cấu tạo của anilin như sau:
Phân tử anilin. Nguồn: Calvero. , qua Wikimedia Commons
Trên, trong nhóm amin, là cặp electron (··). Cặp này "đi" trong vòng ở vị trí ortho và para đối với NH 2 . Điều này có nghĩa là hai đỉnh trên và một NH 2 đối nhau mang điện âm, trong khi nguyên tử nitơ mang điện dương.
Vì nitơ mang điện tích dương + N nên nó sẽ đẩy ion H + . Và nếu điều này là không đủ, cặp điện tử sẽ bị phân chia trong vòng thơm, làm cho nó ít tiếp cận với các axit deprotonate.
Tính bazơ của anilin có thể tăng lên nếu các nhóm hoặc nguyên tử tạo cho nó mật độ điện tử liên kết với vòng, cạnh tranh với cặp (··) và buộc nó phải nằm với xác suất lớn hơn trên nguyên tử nitơ, sẵn sàng hoạt động như một cơ sở.
Các loại (tiểu học, trung học, đại học)
Các loại amin. Nguồn: Jü qua Wikipedia.
Mặc dù không được trình bày chính thức, tham chiếu đã ngầm được thực hiện cho các amin chính, phụ và bậc ba (hình trên cùng, từ trái sang phải).
Các amin chính ( RNH 2 ) là đơn phân; những chất thứ cấp (R 2 NH) được thay thế, với hai nhóm R alkyl hoặc aryl; và những cái bậc ba (R 3 N), là ba thế, và nó thiếu hydro.
Tất cả các amin hiện có đều có nguồn gốc từ ba loại này, vì vậy sự đa dạng và tương tác của chúng với ma trận sinh học và tế bào thần kinh là rất lớn.
Nói chung, các amin bậc ba có thể được mong đợi là cơ bản nhất; tuy nhiên, không thể đưa ra yêu cầu như vậy nếu không biết cấu trúc của R.
Đào tạo
Alkyl hóa amoniac
Lúc đầu, người ta đề cập rằng các amin có nguồn gốc từ amoniac; do đó, cách đơn giản nhất để tạo thành chúng là alkyl hóa. Để làm điều này, một lượng dư amoniac được phản ứng với một ankyl halogenua, sau đó thêm một bazơ để trung hòa muối amin:
NH 3 + RX => RNH 3 + X - => RNH 2
Lưu ý rằng các bước này dẫn đến một amin chính. Các amin bậc hai và thậm chí bậc ba cũng có thể được tạo thành, do đó năng suất cho một sản phẩm giảm.
Một số phương pháp đào tạo, chẳng hạn như tổng hợp Gabriel, làm cho nó có thể thu được các amin chính để các sản phẩm không mong muốn khác không được hình thành.
Ngoài ra, xeton và andehit có thể bị khử khi có mặt của amoniac và amin bậc một, để tạo ra amin bậc hai và bậc ba.
Quá trình hydro hóa xúc tác
Các hợp chất nitro có thể bị khử khi có mặt hydro và chất xúc tác cho các amin tương ứng của chúng.
ArNO 2 => ArNH 2
Các nitril, RC≡N, và các amit, RCONR 2 , cũng bị khử để tạo ra các amin bậc một và bậc ba, tương ứng.
Danh pháp
Các amin có tên như thế nào? Hầu hết chúng được đặt tên dựa trên R, nhóm alkyl hoặc aryl. Đối với tên của R, bắt nguồn từ ankan của nó, từ 'amin' được thêm vào ở cuối.
Như vậy, CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 là propylamin. Mặt khác, nó có thể được đặt tên chỉ khi xét đến ankan chứ không phải nhóm R: propanamine.
Cách đặt tên đầu tiên cho đến nay vẫn được biết đến nhiều nhất và được sử dụng nhiều nhất.
Khi có hai nhóm NH 2 , ankan được gọi tên và liệt kê vị trí của các nhóm amin. Như vậy, H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2 được gọi là: 1,4-butanediamine.
Nếu có các nhóm oxy hóa, chẳng hạn như OH, nó phải được ưu tiên hơn NH 2 , thường được đặt tên như một nhóm thế. Ví dụ, HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2 được gọi là: 3-Aminopropanol.
Và đối với amin bậc hai và bậc ba, các chữ cái N được dùng để chỉ các nhóm R. Chuỗi dài nhất sẽ được giữ nguyên với tên của hợp chất. Như vậy CH 3 NHCH 2 CH 3 có tên gọi là: N-Metylenđiamin.
Các ứng dụng
Chất màu
Các amin thơm sơ cấp có thể dùng làm nguyên liệu ban đầu để tổng hợp thuốc nhuộm azo. Ban đầu, các amin phản ứng để tạo thành muối diazonium, các hợp chất này tạo thành các hợp chất azo bằng cách ghép nối azo (hoặc nối đôi diazo).
Những chất này, do có màu đậm, được sử dụng trong ngành dệt may như một vật liệu nhuộm; ví dụ: metyl da cam, nâu trực tiếp 138, vàng hoàng hôn FCF và ponceau.
Thuốc và ma túy
Nhiều loại thuốc có tác dụng với chất chủ vận và chất đối kháng của chất dẫn truyền thần kinh amin tự nhiên. Ví dụ:
-Chloropheniramine là thuốc kháng histamine được sử dụng để kiểm soát các quá trình dị ứng do ăn phải một số loại thực phẩm, sốt cỏ khô, côn trùng cắn, v.v.
-Chlorpromazine là một chất an thần, không phải là một chất gây ngủ. Nó làm giảm lo lắng và thậm chí còn được sử dụng trong điều trị một số rối loạn tâm thần.
-Ephedrin và phenylephedrin được dùng làm thuốc thông mũi đường hô hấp.
-Amitriptyline và imipramine là các amin bậc ba được sử dụng trong điều trị trầm cảm. Do cấu trúc của chúng, chúng được xếp vào nhóm thuốc chống trầm cảm ba vòng.
- Thuốc giảm đau opioid như morphin, codeline và heroin là các amin bậc ba.
Xử lý khí
Một số amin, trong số đó diglycolamine (DGA) và diethanolamine (DEA), được sử dụng để loại bỏ khí carbon dioxide (CO 2 ) và hydro sulfide (H 2 S) có trong khí tự nhiên và trong nhà máy lọc dầu.
Hóa nông nghiệp
Methylamines là các hợp chất trung gian trong quá trình tổng hợp các hóa chất được sử dụng trong nông nghiệp như thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm, thuốc diệt côn trùng và chất diệt khuẩn.
Sản xuất nhựa
Methylamines được sử dụng trong quá trình sản xuất nhựa trao đổi ion, có thể được sử dụng trong quá trình khử ion của nước.
Chất dinh dưỡng động vật
Trimethylamine (TMA) được sử dụng chủ yếu trong sản xuất clorua choline, một chất bổ sung vitamin B được sử dụng trong thức ăn của gà, gà tây và lợn.
Ngành cao su
Dimethylamine oleate (DMA) là chất nhũ hóa để sử dụng trong sản xuất cao su tổng hợp. DMA được sử dụng trực tiếp làm chất điều chỉnh quá trình trùng hợp trong pha hơi của butadien, và làm chất ổn định cho mủ cao su tự nhiên thay cho amoniac
Dung môi
Dimetylamin (DMA) và monometylamin (MMA) được sử dụng để tổng hợp dung môi aprotic phân cực là dimetylformamit (DMF), đimetylacetamit (DMAc) và n-metylpyrolidon (NMP).
Các ứng dụng cho DMF bao gồm: lớp phủ urethane, dung môi sợi acrylic, dung môi phản ứng và dung môi chiết xuất.
DMAc được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm sợi và dung môi. Cuối cùng, NMP được sử dụng trong tinh chế dầu bôi trơn, sơn tẩy màu và lớp phủ men.
Ví dụ
Cocain
Phân tử cocain. Nguồn: NEUROtiker, qua Wikimedia Commons
Cocain được sử dụng như một chất gây tê cục bộ trong một số loại phẫu thuật mắt, tai và cổ họng. Như đã thấy, nó là một amin bậc ba.
Nicotine
Phân tử nicotin. Nguồn: Jü, từ Wikimedia Commons
Nicotine là tác nhân chính gây nghiện thuốc lá và về mặt hóa học nó là một amin bậc ba. Chất nicotin trong khói thuốc được hấp thụ nhanh chóng và có độc tính cao.
Morphine
Phân tử morphin. Nguồn: NEUROtiker, từ Wikimedia Commons
Nó là một trong những loại thuốc giảm đau hiệu quả để giảm đau, đặc biệt là bệnh ung thư. Một lần nữa, nó là một amin bậc ba.
Serotonin
Phân tử serotonin. Nguồn: Cáp Nhĩ Tân, từ Wikimedia Commons
Serotonin là một chất dẫn truyền thần kinh dạng amin. Ở những bệnh nhân trầm cảm, nồng độ của chất chuyển hóa chính của serotonin bị giảm. Không giống như các amin khác, amin này là chính.
Người giới thiệu
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. Các amin. ( Tái bản lần thứ 10. ). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
- Morrison và Boyd. (Năm 1987). Hóa học hữu cơ. (Phiên bản thứ năm). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Công ty Chemours. (2018). Methylamines: công dụng và ứng dụng. Phục hồi từ: chemours.com
- Nghiên cứu thị trường minh bạch. (sf). Amines: sự kiện quan trọng và công dụng. Được khôi phục từ: transparencymarketresearch.com
- Wikipedia. (2019). Amin. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
- Ganong, WF (2003). Sinh lý y tế. Ấn bản thứ 19. Biên tập El Manual Moderno.