presentacion aminas de quimica organica II

1. Aminas alifáticas y aromáticas

2. Objetivos
1. Analizar la quiralidad en torno al nitrógeno
2. Analizar la basicidad
3. Predecir propiedades físicas
4. Evidenciar la importancia de las aminas en moléculas biológicamente activas
5. Estudiar algunos métodos de obtención
6. Estudiar sus reacciones como nucleófilo
7. Estudiar las sales de benceno diazonio como herramienta de síntesis
8. Revisar la teoría del color

3. Las aminas son bases orgánicas

4. Aminas biológicamente activas

5. Neurotransmisores como la dopamina
Biorreguladores como la epinefrina
Vitaminas como la niacina B6
Alcaloides, que son aminas biogénicas
Aminoácidos.
Algunas funciones

6. Clasificación y nomenclatura

7. Clasificación
R
N
R
Alkyl
R = H or Alkyl
R
N
R
R = H, Alkyl or Aryl
aromáticas
alifáticas
N sp3 y el par no enlazante en sp3 N sp2 y el par de electrones en un p

8. Por el número de sustituyentes sobre el N
amoniaco Primaria secundaria terciaria

9. Heterocíclicas. Nombres comunes

10. Nomenclatura IUPAC
CH3NH2
CH3CHCH2NH2
CH3
H2N H
Metanamina 2-metil-1-propanamin (R)-trans-3-Pentenamina
➢ Aminas Primarias. Radical + amina

12. Aminas secundarias y terciarias
Se nombran como derivados N-sustituidos de una amina primaria

13. Aril aminas (ArNH2)

14. Grupos amino como sustituyentes
Heterociclos

15. Sales de amonio cuaternario:: cuando todos los sustituyentes son carbonados
C4H9
N
C4H9
C4H9
C4H9
F Floruro de tetrabutilamonio

17. Estructura

18. Estructura de las aminas
Alifáticas
El amoniaco tiene una estructura tetraédrica algo distorsionada, con una de las
posiciones del tetraedro ocupada por un par de electrones no enlazantes. Esta
geometría es debida a la hibridación sp3 del nitrógeno, de forma que el par de
electrones solitario hace que el ángulo H-N-H se comprima desde 109,5º
(ángulo de la estructura tetraédrica perfecta) hasta 107º.

19. N
CH3
¨
H
H
1.74 A
1.01 A
105.9º
112.9º
Geometría tetraédrica aprox (piramidal)
Si los 4 sustituyentes son diferentes (se considera el par de é libre como 1
sustituyente), existe quiralidad en torno al nitrógeno.

21. Ej. Etilmetilamina
Enantiómeros No superponibles. Actividad óptica? Barrera energética entre 5 y
7 kcal/mol similar a la que requiere la rotación del enlace sigma (confórmeros).
La inversión piramidal tiene lugar unas 1000 veces /s. Las sales de amonio dan
dos eneantiomeros (no interconvierten)

22. Las aminas que no adquieren el estado de transición
con hibridación sp2 para la inversión del nitrógeno.
Sales de amonio cuaternarias
Aminas quirales

23. Sales de amonio cuaternario
Aminas con sustit. quirales

24. Aromáticas
El par de electrones libres se
encuentra en un orbital p
El nitrógeno tiene hibridación sp2 en la aromáticas (anilina), lo
que le permite conjugarse con el sistema pi del anillo

25. Anilina
Hibridación para N entre sp2 y sp3.
Menor disponibilidad sobre el N, mayor
sobre el anillo. Serán menos nucleófilas
y menos básicas que las alifáticas
Los electrones se deslocalizan en el anillo
142.5°

26. Piperidina: cicloalifática
Fenciclidina (PCP): “polvo de ángel”

27. Espectroscopia de aminas

28. Espectroscopia IR

30. Espectroscopia HRMN

31. Relación estructura – propiedades físicas

32. Relación estructura – propiedades físicas
Las aminas son fuertemente polares debido a que el gran momento dipolar del
par de electrones solitario se suma a los momentos dipolares de los enlaces C-N y
H-N. El NH es menos polar que el OH. El enlace de hidrogeno es mas débil. Asi,
sus puntos de ebullición son menores que los de los acholes correspondientes. Las
aminas terciarias tienen el MENOR punto de ebullición ya que no establecen
enlaces de hidrogeno en el liquido puro.

33. Punto de ebullición
Tabla 2. Aminas isomeras
Tabla 1. Comparación de Peb. De aminas, alcanos u alcoholes
El peb. De las aminas es menos que el de los alcoholes debido a que los puentes
de hidrógeno son más débiles que los generados por los alcoholes

34. ➢Solubilidad
Aminas primarias, secundarias y terciarias, Puentes de hidrógeno,
solubles en agua (hasta C6).

37. La cocaína generalmente se consume en forma de clorhidrato. Cuando el
clorhidrato de cocaína se trata con hidróxido de sodio y se extrae con éter se vuelve
a transformar en la base volátil, utilizada para fumar.
La cocaína se encuentra normalmente como una sal de clorhidrato porque es
sólida y se puede manejar fácilmente. Al neutralizar el clorhidrato de cocaína se
convierte en una base libre que es más volátil.

38. Catalizadores de transferencia de fase
Estos catalizadores facilitan el contacto entre fases llevando el
nucleófilo desde la fase aq. Hacia la orgánica para reaccionar con el
electrófilo, y luego, favorecen la salida del grupo saliente desde la fase
org. Hacia la aq.

41. ➢Olor

42. Reactividad
Metilamina
Alta densidad electrónica sobre el N

44. Basicidad de las aminas

45. Las aminas son bases de Brondsted y de Lewis, pero su fuerza estará
influenciada por los sustituyentes. La basicidad de las aminas se
utiliza como metodo de caracterización y purificación

46. Cualquier característica estructural que estabilice al ión amonio, en
relación con la amina libre, desplaza la reacción hacia la derecha
haciendo que la amina sea una base más fuerte. Por el contrario,
cualquier característica estructural que tienda a estabilizar a la amina
libre, en relación con el ión amonio, desplaza la reacción hacia la
izquierda, haciendo que la amina sea una base más débil. Las
alquilaminas son bases más fuertes que el amoniaco. Por ejemplo la
metilamina (amina primaria, pKb= 4.74) es más básica que el amoniaco
(pKb= 3.36).

48. Efecto inductivo dador
Estabiliación del ácido conjugado por unines de H-con el agua
Aminas alifáticas

49. Una base muy util que es un debil nucleofilo. LDA

50. Factores que afectan la basicidad
✓Hibridación
✓Efectos electrónicos
✓Efectos estéricos
3ria> 2ria> 1 aria
2ria > 3ria > 1ria >> aromáticas
Efecto inductivo en aminas alifáticas
Todos los grupos que estabilicen al catión generado por deslocalización de la
carga favorecerán la basicidad. Se puede ver tambien desde el sustrato: los
grupos que intensifiquen la basicidad del sustrato, incrementarán la basicidad.
Por lo tanto, los grupos dadores de electrones, favorecerán la basicidad.
Esto es cierto para las aminas alifáticas en estado gaseoso
En solución, presentan un orden aparentemente anómalo, como resultado de
una combinación de factores electrónicos y de solvatación diferencial (G = H –
TS)

51. Hibridación
Orbital que ocupa el
par libre
pKa
A mayor carácter s, los electrones se encuentran más retenidos y disminuye
la basicidad.

53. La conjugación del par libre sobre el N con el sistema pi disminuye la
disponibilidad de éste y la basicidad. Las aminas aromáticas son
bases más débiles que las alifáticas
Aromáticas: conjugación y efecto inductivo de los
sustituyentes

54. Pka = 1
➢Resonancia

55. La anilina está
estabilizada por el
traslapamiento del
par solitario con el
anillo aromático.
En el ión anilinio
no es posible este
traslapamientos.
El nitrógeno de la
anilina tiene los
electrones no
enlazantes paralelos
a los orbitales p del
anillo, por lo que se
puede producir
solapamiento.

58. Aminas conjugadas
Ej. 4-dimetilaminopyridina (DMAP)
Parece poseer una fuerza similar a la piridina, pero es 100 veces mas
básica. Se usa como catalizador de transferencia de acilo

59. Heterociclos aromáticos
La baja basicidad del pirrol, indica que los electrones del nitrógenos forman
parte del sistema aromático
El imidazol es más básico que el pirrol pues el nitrógeno sp2 que es parte del
doble enlace es similar a la piridina y de basicidad comparable
Piperidina pirrol imidazol

60. Guanidina
pKa = 13. El catión generado se estabiliza, mientras que la base conjugada
Presenta una pequeña estabilización.

62. Ácido débil ( base
fuerte)
Ácido fuerte (base
débil)

63. Aminas como bases de resolución de mezclas racémicas

64. Síntesis

65. Métodos de obtención de aminas
Clasificación por tipo de amina
Primarias
✓Adición de exceso de amoníaco a un halogenuro de
alquilo 1º
✓Aminación reductiva
✓Reducción de amidas
✓Adición de azida sódica a RX , seguida de reducción
✓Adición de CN-, seguida de reducción
✓Síntesis de la ftalimida de Gabriel
✓Reducción de nitro compuestos
✓Reordenamineto de Hofmann

66. Secundarias
➢Aminación reductiva
➢Reducción de amidas secundarias
Terciarias
➢Aminación reductiva
➢Reducción de amidas terciarias

67. Síntesis de aminas

68. Mecanismo SN2
a) Adición de exceso de amoníaco a un halogenuro de alquilo
(amonolisis)

72. Desventaja: falta de quimioselectividad. La amina generada es más
nucelófila que el amoníaco y se obtiene una mezcla de producto y
finalmente, la sal de amonio cuaternario.
Usos: se utiliza cuando el producto generado es menos reactivo que
el reactivo de partida. Ejemplos.
Quimioselectvidad por impedimento estérico
El par de electrones libre sobre el nitrógeno está estéricamente bloqueado
por la presencia de los grupos voluminosos.

73. Quimioselectividad por efecto electrónico

74. b) Reducción de amidas
Por reducción de amidas sustituidas se obtenien aminas secundarias y
terciarias

75. Mecanismo general (visto en derivados de ácido)

76. c) Aminación reductiva (visto en aldehidos y cetonas)
La reacción se lleva a cabo en medio ácido ya que el ion iminio es más reactivo debido a la
mayor polarización del enlace C-N. Los hidruros comunes son estables en este medio.

77. También se puede realizar con hidrógeno y catalizador. El mecanismo
corresponde a las ultimas etapas de la reducción de amidas. Se pueden
sintetizar aminas secundarias

78. Aminas terciarias
Se forma la enamina y luego se hidrogena

80. d) Alquilación y reducción de azidas

81. e) Reducción de nitrilos, iminas y oximas

84. f) Síntesis de la ftalimida de Gabriel
No hay polisustitución por lo tanto aventaja a la reacción de
amoníaco con halogenuros de alquilo. Se usa para aminas primarias
no aromaticas (???)
La sintesis de Gabriel utiliza la ftalimida potásica. Él anión se genera
fácilmente en presencia de ftalimida con hidróxido de sodio o potasio. El
anión generado, se hace reaccionar con un halogenuro de alquilo en una
SN2. El producto es una N-alquiftalimida, poco nucleófila que no puede
seguir reaccionando con más RX.
pKa 9

85. Mecanismo

87. g) Reacción de Ritter
Las aminas del tipo t-alquil-NH2 no se pueden sintetizar mediante
ninguno de los métodos descritos anteriormente. El análisis de este tipo
de aminas se inicia con una etapa de IGF que conduce a una amida. Esta
amida se puede obtener mediante la reacción de Ritter entre un alcohol
terciario y acetonitrilo (CH3CN) en presencia de una cantidad catalítica de
ácido
El mecanismo de la reacción de Ritter se inicia con la protonación del
alcohol y la subsiguiente deshidratación, lo que genera un carbocatión
terciario. El carbocatión reacciona con el acetonitrilo y forma un
intermedio que resulta atacado por el agua. El compuesto resultante es la
forma azo-enólica de una acetamida que se tautomeriza a la forma
carbonílica más estable.

90. g) Reducción de nitrocompuestos (lab e industrial)
Reductor: Fe/HCl; Sn/HCl
Especialmente aminas aromáticas primarias

92. h) Transposición de Hofmann
Se produce una transposición 1,2 del grupo R a un atomo
electrónicamente deficiente (fuerza impulsora) en un mecanismo
concertado, tipo Sn2 intramolecular. R ayuda a la expulsión de Br a
medida que migra (ayuda anquimérica). Avales del mecanismo:
intermediarios propuestos aislados. Se obtienen aminas primarias con
un carbono menos

93. Trasnposicion 1,2
El grupo vecino actua como nucleofilo interno

94. La desprotonación de la N-bromo amida da lugar a otro anión
estabilizado por resonancia. El átomo de bromo de la N -bromo
amida desprotonada es un grupo saliente potencial. Sin embargo,
para que el bromuro se elimine, el grupo alquilo ha de emigrar
hacia el nitrógeno en un mecanismo CONCERTADO. R ayuda a
expulsar al Br en una migración tipo Sn2 intramolecular (hay
evencias del mecanismo)
El primer paso consiste en la sustitución de uno de los átomos de
hidrógeno del nitrógeno por un halógeno. La amida desprotonada
es nucleofílica y atacará a la molécula de bromo formando la N-
bromo amida.
Hidrogeno mas
acido por
presencia de Br

95. Un grupo hidroxilo del agua ataca al carbono del isocianato, y
tras la protonación, produce el ácido, que se ioniza en el medio
basico
Los isocianatos reaccionan rápidamente con agua para dar lugar a
ácidos carbámicos.

96. Por calentamiento pasa a isocianato que se hidroliza, desplanzado los equilibrios por
formación de buenos grupos salientes (primero nitrógeno y luego CO2)
i) Reordenamiento de Curtius

97. Reacciones de las aminas

98. ❖Como nucleófilos
Pueden reaccionar en adición nucleofílica sobre aldehídos y cetonas, en
adición-eliminación sobre derivados de ácidos y en sustitución sobre RX.
Sulfonación
❖Como bases
Frente a ácidos pueden formar las sales de amonio.
❖Como activantes en sustitución electrofílica
aromática (visto QOI)
❖Con ácido nitroso
❖Eliminación de Hofmann
Electrofil
o
RCHB
2B–X RCHB
2B–OSOB
2BR RB
2BC=O R(C=O)X RSOB
2B–Cl HO–N=O

99. La amina secundaria da una sulfonamida N.N-sustituida y permanece insoluble
Reacción con cloruro de bencensulfonilo. Test de
Hinsberg
Aminas primarias, la sulfonamida es soluble en base y precipita en ácido

100. La amina terciaria no reacciona para formar sulfonamida sino que genera una sal
que se disuelve por acidificación

101. Sustitución electrofílica aromática
Control en SAE

102. Acilación. Protección de aminas. Disminución de la
activación en SAE
La acilación permite introducir un activante moderado para SAE. La
anilina NO puede nitrarse ya que se destruiria la aromaticidad del anillo
por oxidación del mismo. Un vez realizada la SAE, la amida puede
revertir a la amina por hidrólisis.

103. Eliminación de Hofmann. Pirólisis de hidróxidos de amonio
cuaternario
Consiste en la metilación exhaustiva de una amina, seguida de la
formación del hidróxido y seguido de tratamiento con AgO2. La sal
generada se calienta y si esta posee H beta, se produce la eliminación
por un mecanismo concertado de carácter carbaniónico. Los productos
que se generan son ALQUENOS con orientación según Hofmann. Esta
es inversa a la de Saitzev debido a que le intermediario posee carga
opuesta.
Hidrogenos beta

104. En el ejemplo . Se puede ver claramente las condiciones para esta
reacción:
a) las aminas pueden forman sales de amonio cuaternaria fácilmente
por metilación exhaustiva (primer paso) con ICH3. El numero de
moles de ICH3 utilizada da idea del tipo de amina que se está
utilizando.
b) Si el compuesto posee dos H beta, el producto mayoritario será el
alqueno menos sustituido. Esto es consistente con el mecanismo de
caracter carbaniónico propuesto. Eliminación tipo E2, concertada. El
grupo saliente es voluminosa y debe estar en anti respecto del H beta

105. Metilación exhaustiva seguida de tratamiento
alcalino
Eliminación por acción de la base
Estado trans
coplanar

106. El producto de
Hofmann tiene menor
Eac. Y por lo tanto
procede mas rápido.
Esto implica que le
proceso está
controlado por la
remoción del protón. El
H más ácido será el
removido
preferentemente,
resultando en la olefina
menos sutituida

108. Estereoquimica del catión
CH3 CH2 CH CH3
N(Me)3
+
1
2
3
4
H CH3
N(Me)3
+
H
CH3
H
looking down C2-C3
N(Me)3
H CH3
Me
H H
+
Rota sobre C3 en el sentido de las agujas del reloj
Estable pero no
apta para E-2
Apta para E-2, pero poco estable
Si hay mas de un H en posición beta, veamos cuál se favorece. Eso determina el
Alqueno que se obtendrá.
C2-C3
C1-C2

109. H
H H
N(Me)3
H3CH2C H
+
looking down C1-C2
H
H H
CH2CH3
H N(Me)3
+
Se rota según las agujas del reloj
Ambas son aptas para E-2 CH2CH3
H
H
H
C1-C2
Define el alqueno según Hofmann

110. Eliminación de Hofmann de la 2-butanamina.
La conformación más estable del enlace C2-C3 no tiene protones C3 en
relación anti con el grupo saliente; sin embargo, a lo largo del enlace C1-C2,
cualquier conformación alternada tiene una relación anti entre un protón y el
grupo saliente.

111. Productos de oxidación de una amina
Algunos estados de oxidación de las aminas y sus
productos de oxidación.
Las aminas se pueden oxidar fácilmente con
peróxido de hidrógeno o MCPBA. También se
pueden oxidar mediante el aire.

112. Las aminas terciarias se oxidan a óxidos de amina,
frecuentemente con buen rendimiento. Para esta oxidación se
puede utilizar tanto H2O2 como un peroxiácido.
El óxido de amina tiene una carga positiva en el nitrógeno

113. Reacciones con ácido nitroso

114. El ac. Nitroso debe formarse in situ en el momento de la reacción
En presencia de ác fuerte se genera el electrófilo, ión nitrosonio
(electrófilo débil)

115. Aminas primarias alifáticas

117. Mezcla de productos. Se elimina fácilmente nitrógenos y genera una carbocatión
intermediario

118. Con aminas alifáticas secundarias; nitrosaminas
Se ha demostrado que pequeñas cantidades de N-nitrosoaminas provocan cáncer
en animales de laboratorio, lo que ha causado preocupación acerca de la práctica
normal de emplear nitrito sódico como conservante de carnes como tocino, jamón
y salchichas. El nitrito sódico se añade a algunos alimentos para inhibir el
crecimiento de la Clostridium botulinum, la bacteria que produce la toxina botulina.
Cuando se ingiere esta carne, el nitrito sódico se combina con el ácido gástrico
formando ácido nitroso, que convierte las aminas del alimento en N-
nitrosoaminas. Como los nitritos están presentes normalmente en muchos otros
alimentos, no se sabe hasta qué punto se corre un riesgo adicional al emplear el
nitrito como conservante.

119. Con aminas alifáticas terciarias-
Las aminas terciarias reaccionan con el ácido nitroso para formar sales de N-
nitrosoamonio.
Como no hay un protón N-H ácido en la sal de N-nitrosoamonio terciario, es
imposible la pérdida de protón para dar la N-nitrosoamina y se produce un
equilibrio entre la amina y la sal de N-nitrosoamonio

120. Aminas primarias aromáticas. Sales de benceno diazonio
Electrófilo débil. A diferencia de las alifáticas, se estabilizan por resonancia.

121. Aminas aromáticas secundarias y terciarias.
Una nitrosamina
Proceden con nitrosación del anillo debido a la alta reactividad del
mismo en SAE

122. La sintesis debe hacerse entre 0-5 ºC y con ácidos fuertes pero no oxidantes.
El mecanismo propuesto es el siguiente.
Formación de ac. Nitroso in
situ.
Descomp. Del añcido nitroso
para generar el electrófilo,
notronio
Mecanismo de formación de sales de bencenodiazonio

123. Ataque Un de la amina
Solido cristalino soluble en agua y estable a baja temperatura pero que se
descompone facilmente y reacciona con agua si se eleva la temperatura mas
alla de 5°C.

124. (March, 636)
Existen distintas evidencias que soportan el mecanismo propuesto:
a) Si bien el mecanismo se lleva a cabo en medio ácido, la reacción se lleva a cabo sobre la
amina como base. Se sabe que las aminas aromáticas son poco básicas y por lo tanto habrá
una conc. Suficiente de amina libre para reaccionar.
b) En ácido diluido, la especie atacante es el N2O3, que se descompone para generar el
electrófilo NO+.
c) La reacción es de segundo orden respecto al ác. Nitroso.

125. Reacciones de las sales de diazonio

126. Reacciones de sustitución (N2 = BGS)

127. Reacciones de acoplamiento (PhN2+ = electrófilo débil, SAE)
Requiere de un anillo activado: Fenol o amina

128. Reacciones de sustitución

129. Hidrólisis. Sustitución por OH
Se calienta la sal de diazonio y se observa la eliminación de gas nitrógeno

130. Sustitución por yodo
La adición de KI a la solución de sal de diazonio en frio, genera el
producto esperado. Fuerte control de la temperatura ( puede haber
producción de fenol como reac. Competitiva).

131. Sustitución utilizando sales de cobre. Reacción de
Sandmayer (Cl, Br, CN-)
Las sales de cobre actúan en la transferencia de electrones en el mecanismo

132. Mecanismo

133. Sustitución por F. Reacción de Schiemann
Los fluroboratos de diazonio son aislables y con gran rendimiento. Por calor se
descomponen dando el compuesto fluorado

134. Desaminación. Sustitución por H
El ácido hipofosforoso (H3PO2) reacciona con las sales de arenodiazonio,
reemplazando el grupo diazonio por hidrógeno.
El grupo amino se puede utilizar para activar el anillo y beneficiarse de su
capacidad de direccionamiento.

135. Usos en SAE. Dirección inusual

136. Reacciones de acoplamiento. Azo compuestos
Se forma un puente nitrógeno. En general son coloreados por la alta
conjugación del sistema. Se pueden utilizar como colorantes azoicos (
solubles en agua)
La reacción es una SAE donde la sal de diazonio es el electrófilo (débil)
y el sustrato un núcleo bencénico activado

137. Con 2 - naftol
Con fenoles y compuestos relacionados
pH aprox. 8 para tener el fenol como fenóxido (activavante más
fuerte), pero no tan básico como para que la sal de diazonio se
mantenga y no se descomponga, perdiéndose el electrófilo.

138. pH controlado: 7-8

139. Con aminas y compuestos relacionados
El acoplamiento en este caso genera un producto amarillo, el azo
benceno. Para reaccionar con aminas se requiere de un pH controlado
alrededor de 5-6 para mantener a la amina en solución, pero dejando
suficiente amina libre para reaccionar. Por otra parte, de esta forma
se evita el ataque sobre el nitrogeno ( nucleófilo)
pH 5-7: maxima concentracion de arildiazoni y suficiente amina libre

140. pH< 3.3
pH > 4.4

141. Apéndice. Requerimientos de color
CH3(CH=CH)nCH3
 For a substance to have color,
it must absorb within the 400-
700 nm region of the
spectrum.
 Substances which absorb near
350 nm often ‘tail’ into the
visible region and appear
yellowish .
Extended Conjugation
(>7 double bonds) is required for color
in organic compounds

142. En los colorantes el color es consecuencia de la presencia de un cromoforo
(grupo que produce el color), que poseen sistemas conjugados extendidos que
absorbe energia de la luz (foton). La energía absorbida permite la promoción
de un electron a un niverl de energia mayor. Asi, como la energía y la
longitud de onda se relacionan en forma inversa, los que requieran mayor
energia absorberán luz de menor longitud de onda. La luz que reflejan ( la que
se ve) es la complementaria. A mayor conjugacion menor serà la energìa
requerida para provocar el salto electronico. También pueden contener
auxocromos que son grupos unidos al cromoforo que modifican la capacidad
de éste de absorber luz.
 --→*, alta energía (UV lejano y UV)
n →  * , 150-250 nm
N -→ * y -→ * , 200-700 nm (visible)

144. clorofila
La presencia de un metal
modifica el color.