TEMA 13

1
TEMA 13

• AMINAS

2
1.- INTRODUCCIÓN
El átomo de nitrógeno está presente en muchas
sustancias de interés biológico e industrial
aminas, aminoácidos, amidas, proteínas,
vitaminas, etc.
3
Las aminas pueden entenderse como derivados del
amoniaco
Se clasifican según el número de radicales
alquilo o arilo unidos al átomos de nitrógeno
amoniaco amina primaria
amina secundaria amina terciaria
amonio cuaternario
Ojo! No confundir con los alcoholes
Origen Familia 1º 2º 3º 4º
H2O Alcoholes CH3CH2OH (CH3)2CHOH (CH3)3COH No existe
NH3 Aminas CH3CH2NH2 (CH3)2NH (CH3)3N                          Sal de amonio
4
2.- NOMENCLATURA
IUPAC el sustituyente más largo da nombre al
compuesto Chemical Abstract el sufijo amina se
une a la cadena principal Nombre común los
sustituyentes se nombran en orden alfabético
5
                                          Propilamina                                Ciclohexilamina                                     Dietilamina
                                                    1,3-propano diamina                                       N-metil-2- propilamina                                         N,N-dimetil-2- propilamina
                                        2-aminoetanol                                    Ácido 2-(N-metilamino) propanoico                   Pirrolidina
                  Piperidina                Piperazina                Morfolina
6
3.- ESPECTROSCOPÍA

• IR -NH una banda -NH2 dos bandas

Absorbancia(cm-1) Interpretation
3500 - 3100 NH tensión
1350 - 1000 C-N tensión
butilamina

7

• 1H NMR - N es menos electronegativo que O por
  tanto desplaza menos la señal.

Resonancia (ppm) Interpretación
 0.5 - 5.0 -NH proton
1.5 - 3.0  CH2-NR2

• 13C NMR C-N típicamente 35 - 50 ppm

• Espectrometría de masasUn átomo de nitrógeno
  produce una masa molecular impar
• Como el N es un buen estabilizador de carga
  positiva, es habitual la rotura en b.
•                                                 
                              

8
4.- PROPIEDADES FÍSICAS
La naturaleza polar del enlace N-H provoca la
formación de puentes de hidrógeno entre las
moléculas de las aminas
Implicaciones - Altos puntos de fusión y
ebullición comparados con los alcanos - Alta
solubilidad en medio acuoso
Compuesto P.eb. P.f. Compuesto P.eb. P.f.
CH3CH2CH3 -42º -188º (CH3)3N 3º -117º
CH3CH2CH2NH2 48º -83º (CH3CH2CH2)2NH 110º -40º
CH3CH2CH2OH 97º -126º (CH3CH2CH2)3N 155º -94º

9
Las aminas son piramidales y el nitrógeno posee
hibridación sp3
Se produce inversión espontánea de la
configuración de las aminas. Consecuencia
racemización
10
En las aminas impedidas y en las sales de amonio
cuaternario el átomo de carbono puede mantener su
configuración y, en consecuencia, constituirse en
centro estereogénico
11
5.- PROPIEDADES ÁCIDO-BASE DE LAS AMINAS
Las aminas muestras un comportamiento
moderadamente básico
Las aminas son más básicas que los alcoholes
Para comparar la basicidad se usa el pKa del
ácido conjugado correspondiente. No olvidar que
pKapKbpKw
R-NH3  pKa 10, R-OH2  pKa -3
Compuesto                               NH3                                            
pKa 11.0 10.7 10.7 9.3 5.2 4.6 1.0 0.0
Las aminas aromáticas son menos básicas que el
amoniaco
Las alquilaminas son más básicas que el amoniaco
12
En las aminas aromáticas se produce la
deslocalización del par de electrones del
nitrógeno por resonancia con los electrones p del
anillo
La presencia de grupos desactivantes en el anillo
(-CN -NO2) disminuye el carácter básico de la
amina aromática porque favorecen la
deslocalización de los electrones del N
13
Las aminas se comportan como ácidos muy débiles,
en todo caso son más fuertes que sus
correspondientes alcanos (pKa 50)
El ión amiduro formado es más estable que el
carbocatión que formarían los alcanos
Los mismos factores que disminuyen la basicidad
de las aminas aumentan su acidez
Compuesto                                                C6H5SO2NH2            
pKa 33 27 19 15 10 9.6

14
Para convertir estas sustancias en sus bases
conjugadas es necesario hacerlos reaccionar con
bases fuertes.
C6H5SO2NH2     KOH              C6H5SO2NH() K()     H2O
(CH3)3COH     NaH              (CH3)3CO() Na()     H2
(C2H5)2NH     C4H9Li              (C2H5)2N() Li()     C4H10

Las sales de amonio son más ácidas que las aminas
15
6.- PREPARACIÓN DE AMINAS
16
(No Transcript)
17
6.1.- ALQUILACIÓN DE AMONIACO O AMINAS CON
HALUROS DE ALQUILO
La reacción es una sustitución nucleofílica que
produce mezclas porque la amina producida es, a
su vez, un nucleófilo que participa en el proceso
18
Mecanismo alquilación amoniaco
Etapa 1 El N nucleofílico del amoniaco ataca al
C del haluro de alquilo desplazando al bromo y
creando un nuevo enlace C-N
Etapa 2 Reacción ácido/base. La base (amoniaco
en exceso) desprotona el nitrógeno positivo
(amonio) creando un producto alquilado, amina
primaria.
19
Mecanismo alquilación amina
Etapa 1 El N nucleofílico de la amina ataca al
carbono C del haluro de alquilo desplazando el
bromo y creando un nuevo enlace C-N
Etapa 2 Reacción ácido-base. La base (amina en
exceso) desprotona el N positivo (amonio) creando
un producto alquilado, una amina secundaria
20
La reacción puede tener lugar intramolecularmente

                                                                              
                                                                       
21
6.2.- ALQUILACIÓN DE FTALIMIDA. SÍNTESIS DE
GABRIEL
Obtención de la ftalimida
22
Mecanismo de la síntesis de Gabriel
Etapa 1 Reacción ácido-base. Desprotonation del
grupo N-H por la base hidróxido. Este protón es
el más ácido que el de una simple amina debido a
la estabilización por resonancia debida a los
grupos CO adyacentes. Esto genera un nucleófilo
fuerte
Etapa 2 El N nucleofílico ataca el C del haluro
de alquilo desplazando el bromo y creando un
nuevo enlace C-N. Este producto puede ser
comparado con una N-alquil amida.
Etapa 3 La imida puede ser rota por un
mecanismo análogo al de las amidas. La hidrólisis
crea el ácido dicarboxílico y la amina.
23
6.3.- REDUCCIÓN DE AZIDAS, NITRILOS,
NITROCOMPUESTOS Y AMIDAS
                                                                       El nitrógeno de las aminas está en un estado de oxidación muy bajo. Por tanto, las aminas pueden obtenerse por reducción de otras funciones nitrogenadas más oxidadas.
24
Tipo compuesto Estado oxidación
R3N (aminas)R4N() (amonio)CNR (iminas)CN (nitrilos) -3
R2NNR2 (hidrazinas)CNNR2 (hydrazonas) -2
RNNR (azocompuestos.)R2NOH (hydroxilamina)R3NO (amina oxido) -1
N2 (nitrógeno)RN2() (diazonio) 0
RNO (nitroso) 1
R-NO2 (nitro)RONO (nitrito ester) 3
sed later.

25
Los grupos azida y cianuro son precursores del
grupo amino. La reducción de ambos grupos con
hidruro de aluminio y litio o con hidrógeno/Pd lo
genera
26
Las azidas o los nitrilos pueden ser obtenidos a
partir de haluros de alquilo mediante sustitución
nucleofílica usando como reactivos N3- o CN-
27
Los nitrocompuestos son reducidos con Fe o Sn en
medio ácido. Es el método más usado para obtener
anilinas.
                                                          
                                                                                                     

28
Reducción de amidas
                                                                          
El grupo CO es convertido en -CH2- por LiAlH4
pero no el menos reactivo NaBH4 Esta reacción
es diferente a la que se produce en otros
compuestos con CO en los que el grupo es
reducido hasta alcohol (por ejemplo los ésteres)

29
La naturaleza de la amina obtenida depende de los
sustituyentes de la amida
30
Mecanismo de la reducción de amidas
Etapa 1 El H nucleofílico del hidruro se
adiciona al carbono electrofílico del grupo
carbonilo. Los electrones del grupo CO se
desplazan hacia el O electronegativo creando un
complejo metal alcóxido
Etapa 2 El intermedio tetraédrico colapsa y
desplaza el oxígeno como parte de un grupo metal
alcóxido saliente. Esto produce un ión imonio
altamente reactivo
Etapa 3  El H nucleofílico del hidruro se
adiciona (reducción rápida) al C electrofílico
del sistema iminio. Los electrones p electrons de
CN se desplazan al N catiónico neutralizando la
carga y creando la amina
31
6.4.- AMINACIÓN REDUCTIVA DE ALDEHIDOS Y CETONAS
(VIA IMINAS)
El amoníaco y las aminas son nucleófilos que
pueden atacar a aldehídos y cetonas. Si en el
medio de reacción se introduce un reductor, la
imina intermedia puede reducirse, obteniéndose
una nueva amina
Etapa 1.- buffer ácido
Etapa 2.- hidrogenación catalítica
32
La etapa de hidrogenación se puede realizar con
cianoborohidruro de sodio
33
6.5.- TRANSPOSICIÓN DE HOFMANN
34
PREPARACIÓN DE AMINAS PRIMARIAS (RESUMEN)
Ex NitrogenReactant CarbonReactant 1st ReactionType Initial Product 2nd ReactionConditions 2nd ReactionType Final Product
1. N3() RCH2-X or R2CH-X SN2 RCH2-N3 orR2CH-N3 LiAlH4 or4 H2 Pd Hydrogenolysis RCH2-NH2 orR2CH-NH2
2. C6H5SO2NH() RCH2-X or R2CH-X SN2 RCH2-NHSO2C6H5 orR2CH-NHSO2C6H5 Na in NH3 (liq) Hydrogenolysis RCH2-NH2 orR2CH-NH2
3. CN() RCH2-X or R2CH-X SN2 RCH2-CN orR2CH-CN LiAlH4 Reduction RCH2-CH2NH2 orR2CH-CH2NH2
4. NH3 RCHO or R2CO Addition /Elimination RCHNH orR2CNH H2 Nior NaBH3CN Reduction RCH2-NH2 orR2CH-NH2
5. NH3 RCOX Addition /Elimination RCO-NH2 LiAlH4 Reduction RCH2-NH2
6. NH2CONH2(urea) R3C() SN1 R3C-NHCONH2 NaOH soln. Hydrolysis R3C-NH2
35
PREPARACIÓN DE AMINAS PRIMARIAS (EJEMPLOS)
36
PREPARACIÓN DE AMINA SECUNDARIAS Y TERCIARIAS
(EJEMPLOS)
37
7.- REACCIONES DE LAS AMINAS
DENSIDADES ELECTRÓNICAS EN LA METILAMINA
El N de la amina es una zona de alta densidad
electrónica debido a su par de electrones no
compartidos
Los H del grupo amino tienen baja densidad
electrónica
El grupo NH es mal grupo saliente. Previamente
necesita reconvertirse
Las aminas pueden reaccionar como bases o
nucleófilos
El N de la amina es una base Lewis
38
Las reacciones más importantes de las aminas
(nucleófilos) se producen con electrófilos -Susti
tución nucleofílica con los haluros de alquilo -
Adición nucleofílica con aldehidos y cetonas -
Sustitución nucleofílica acílica con derivados de
ácidos carboxílicos
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
7.1.- ALQUILACIÓN DE AMINAS
Etapa 1 El N nucleofílico de la amina ataca al
carbono C del haluro de alquilo desplazando el
bromo y creando un nuevo enlace C-N
Etapa 2 Reacción ácido-base. La base (amina en
exceso) desprotona el N positivo (amonio) creando
un producto alquilado, una amina secundaria
42
7.2.- REACCIÓN DE AMINAS PRIMARIAS CON ALDEHIDOS
Y CETONAS
43
                                                                                                   La catálisis ácida produce la protonación de algunas moléculas de cetona, aumentando la electrofilia del carbono carbonílico. Se produce entonces la adición nucleófila del nitrógeno amínico sobre el carbono carbonílico, que cambia de hibridación sp2 a sp3.                                    
                                                                                    El intermedio tetraédrico protonado cede un protón a la amina que aun no ha reaccionado, produciendose un aminoalcohol geminal (ambas funciones sobre el mismo carbono) de alta estabilidad.                                    
                                                                            Parte de las moléculas de aminoalcohol sufren protonación en el OH, que es otro centro básico, dando lugar a un intermedio con un buen grupo saliente el agua.                                    
44
                                                                              El enlace C-O debilitado por la protonación se rompe heterolíticamente, produciéndose la eliminación de agua y dando lugar a una sal de imonio intermedia. El carbono vuelve a recuperar la hibridación sp2.                                    
                                                                                  La amina en exceso desprotona la sal de imonio, obteniendose así la imina final.                                    
45
El mecanismo de formación de la imina por ataque
de una amina a una cetona se denomina de adición
nucleófila-eliminación.
                                                                                  
La reacción no es termodinámicamente favorable en
muchos casos, así que hay que desplazar los
equilibrios retirando el agua mediante algún
agente desecante (tamiz molecular) o de un
aparato Dean-Stark.
46
7.3.- PREPARACIÓN DE AMIDAS
Sustitución nucleofílica acílica
47
7.4.- ELIMINACIÓN DE HOFMANN
48
Las sales de amonio cuaternario sufren
eliminación E2 cuando son calentadas con Ag2O
disuelto en agua
Las aminas se convierten en ioduro de amonio
cuaternario cuando son tratadas con exceso de
ioduro de metilo
La regioselectividad es Hofmann. El alqueno
mayoritario es el menos sustituido
El calentamiento del hidróxido promueve una 1-2
eliminación dando lugar a un alqueno y una amina
49
Mecanismo de la eliminación de HOFMANN Mecanismo de la eliminación de HOFMANN
La etapa inicial es un ejemplo de la alquilación de una amina con ioduro de metilo. La eliminación tiene lugar cuando se calienta, entonces el hidróxido ataca el protón más accesible, se forma el enlace p del alqueno CC y el grupo saliente, un grupo amino neutro, se desprende                          
50
7.5.- SUSTITUCIÓN AROMÁTICA ELECTROFÍLICA
Para evitar la polisustitución se protege el
grupo amino convirtiéndolo en amido
51
7.6.- NITROSACIÓN DE AMINAS
Se denomina nitrosación a la reacción de las
aminas con el ácido nitroso. Dependiendo del tipo
de amina, la reacción da lugar a un tipo u otro
de producto
                                                      El ácido nitroso se descompone en medio ácido, dando lugar al catión nitrosilo, fuertemente electrófilo.

52
                                             
Dependiendo de si la amina es primaria,
secundaria o terciaria, la sal de N-nitrosoamonio
evoluciona de manera diferente.
53
Aminas primarias y aminas aromáticas
1-Aminas HONO (solución ácida fría)          Nitrogeno Gas Evolucion desde una solución clara
54
Las sales de diazonio aromáticas, derivadas de
anilinas, son más estables y pueden reaccionar de
forma controlada con una gran cantidad de
nucleófilos.
                                              

55
Se consigue así la sustitución formal del grupo
NH2 por una gran variedad de grupos funcionales
Nu-                               Nu-                              
H2O                                HBF4                           
KI                           H3PO2                           
CuX (Cl, Br ó CN)                            (XCl, Br ó CN)                                           

56
(No Transcript)
57
Aminas secundarias
La presencia de un sólo hidrógeno sobre la amina
hace que la reacción se detenga en la
N-nitrosoamina.
2-Aminas HONO (solución ácida fía)          Aceite insoluble (N-Nitrosoamina)
58
Aminas terciarias
Las aminas terciarias no tienen ningún hidrógeno
sobre el nitrógeno y la sal de N-nitrosoamonio no
puede evolucionar. Sin embargo, se descomponen
con facilidad. La reacción no tiene utilidad
sintética.
3-Aminas HONO (solución ácida fría)          Solución clara (formación sal amonio)