El documento presenta un estudio detallado sobre aminas, incluyendo su estructura, nomenclatura, propiedades, y métodos de síntesis. Se abordan varias reacciones y la importancia biológica de las aminas, destacando su rol en neurotransmisores y vitaminas. Además, se discuten los mecanismos de reacción y la obtención de aminas primarias, secundarias y terciarias mediante diversos métodos.

1. Unidad IV. Aminas
Dr. Edgar García-Hernández
División de Estudios de Posgrado e Investigación/Departamento de
Ingeniería Química y Bioquímica
e-mail: edgar.gh@itzacatepec.edu.mx
2016 ITZ
1
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Zacatepec

2. Competencia específica
Identifica, compara y analiza, las características
estructurales, y las propiedades de aminas y derivados,
esto permite aplicar los mecanismos de reacción y los
métodos de síntesis de estos compuestos de importancia
en la industria y el ambiente.
2

3. Contenido
4.1. Características estructurales y nomenclatura.
4.2. Basicidad de las aminas.
4.3. Obtención de aminas.
4.3.1. Reducción de nitrilos, amidas y compuestos nitro.
4.3.2. Sustitución nucleofílica.
4.3.3. Aminación reductiva de aldehídos y cetonas.
4.4. Reacciones de las aminas.
4.4.1. Con Halogenuros de Alquilo.
4.4.2. Con Aldehídos, formación de bases de Schiff (iminas).
4.4.3. Importancia biológica de las bases de Schiff.
3

4. Introducción
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• Derivados orgánicos del amoniaco.
• Muchos son activos biológicamente.

5. Actividad Biologica
• Neurotransmisores: dopamina
• Bioreguladores: epinefrina (adrenalina)
• Vitaminas: niacina, B6
• Alcaloides: nicotina, morfina, cocaína
• Aminoácidos
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6. Rana venenosa colombiana
6

7. Rana venenosa colombiana
7

8. Clases de Aminas
• Primarias (1): un enlace C-N, 2 enlaces N-H.
• Secundarias (2): dos enlaces C-N, 1 enlace N-H.
• Terciarias (3): tres enlaces C-N, ningún enlace N-H.
• Cuaternarias (4): cuatro enlaces C-N, el nitrógeno
tiene carga formal positiva.
8

9. 9

10. Clasifíquelas:
10
N
H
CH3 C
CH3
CH3
NH2
N
CH3
CH3
CH3CH2 N
CH3
CH2CH3
+
Br
_

11. 4.1. Características estructurales y
nomenclatura.
11

12. Nombres comúnes
Nombre alfabéticamente, sin espacios, los grupos alquil o
aril unidos al nitrógeno y adicione el sufijo –amina.
12
(CH3CH2)2NCH3
NHCH3
NH
Dietilmetilamina
ciclopentilmetilamina
Difenilamina

13. Nombres IUPAC
• El nombre se basa en la cadena más larga de carbonos.
• Se reemplaza -o del alcano con -amina.
• Los sustituyentes en el nitrógeno tienen el prefijo N-.
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NH2CH2CH2CHCH2CH3
Br
CH3CH2CHCH2CH2CH3
N(CH3)2
3-bromo-1-pentanamina
3-bromopentan-1-amina
N,N-dimetil-3-hexanamina
N,N-dimetilhexan-3-amina

14. 14

15. Aminas cuaternarias
(Sales cuaternarias de amonio)
15

16. Aminas Aromaticas
El grupo amino está unido a un anillo de benceno. El
compuesto padre se llama anilina.
16
NH2
anilina
N
CH3
CH3
N,N-dimetilanilina
NH2
H3C
4-metilanilina
o p-toluidina

17. 17
Aminas Heterocíclicas
Al nitrógeno se le asigna el número 1.
N
H
N
H
N
H
N N CH3
aziridina
Pirrol
Pirrolidina
Piridina
2-metilpiridina

18. Aminas como sustituyentes
En una molécula con un grupo funcional de mayor
prioridad, la amina se nombra como sustituyente.
18
NH2CH2CH2CH2COOH
NHCH3
OH
Ácido -aminobutírico o
Ácido 4-aminobutanoico
2-(metilamino)fenol

19. Estructura de Aminas
El Nitrógeno tiene hibridación sp3 con un par de
electrones desapareado en un orbital sp3.
19

20. Quiralidad de Aminas
• El Nitrógeno puede tener 3 grupos diferentes y un par
de electrones solos, pero los enantiómeros no pueden
aislarse por la interconversión del N.
20

21. Quiralidad de Aminas
21
• La barrera energética de la interconversión es ~ 25
kJ/mol (6 kcal/mol).
• La energía de rotación C-C es aproximadamente la
mitad.

22. Aminas Quirales
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• Aminas con Carbono quiral: 2-butanamina.
• Sales de amonio cuaternarias con 4 grupos diferentes
unidos al nitrógeno.
• Aminas donde el nitrógeno tiene rotación restringida y
no se interconvierte.

23. Puntos de Ebullición
23
• El N-H es menos polar que el O-H.
• Sus puentes de hidrógeno son más débiles
• Las aminas terciarias no pueden formar puentes de
hidrógeno.

24. 24

25. Solubilidad
• Aminas pequeñas (<6 C) son solubles en agua.
• Todas las aminas aceptan formar puentes de hidrógeno
con agua y alcoholes.
• Las ramificaciones incrementa la solubilidad.
• La mayoría de las aminas huele a pescado
descompuesto.
25
NH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2
1,5-pentanodiamina o cadaverina

26. 26

27. 27

28. Olor
• La mayoría de las aminas huele a pescado
descompuesto.
28

29. 4.2. Basicidad de las aminas.
29

30. • Son las bases orgánicas más comunes.
30

31. • Las bases fuertes tienen valores pequeños de pKb.
• Se utilizan los valores de pKa del correspondiente ion
amonio.
31

32. 32

33. Diagrama de energía
• Los grupos alquilo son grupos electrodonantes y
estabilizan el cation.
33

34. Estabilización por los grupos R
34

35. Efectos de la Resonancia
• Cualquier deslocalización del par electrónico debilita la
base.
35

36. Efectos de la Hibridación
• Los electrones son atraídos más fuerte en orbitales con
mayor carácter s, por lo que esos compuestos son bases
más débiles.
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37. Sales de Amina
• Sólidos iónicos con altos puntos de fusion.
• Solubles en agua.
• No huelen a pescado.
37

38. Investigar la importancia biológica de las aminas
como:
• Vitaminas y antihistaminas.
• etilfenilaminas.
• Tranquilizantes.
• Neurotransmisores.
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39. 4.3. Obtención de aminas.
39

40. Síntesis de aminas
1. Reacción de haluros de alquilo con NH3, RNH2, o R2NH.
2. Reacción de haluros de alquilo con iones azida, y
posteriormente una reducción del azida de alquilo.
3. Reducción de una imina, un nitrilo, o una amida.
4. Aminación reductiva de un aldehído o cetona.
5. Síntesis de Gabriel de aminas primarias: reacción de un
haluro de alquilo primario con ftalimida de potasio.
6. Reducción de un compuesto nitro.
7. Condensación de una amina secundaria y folmaldehído con
ácido carbónico.
40

41. Las que abordaremos
4.3.1. Reducción de nitrilos, amidas y compuestos nitro.
4.3.2. Sustitución nucleofílica.
4.3.3. Aminación reductiva de aldehídos y cetonas.
41

42. 4.3.1. Reducción de nitrilos, amidas y
compuestos nitro.
42

43. Nitrilos
• El Nitrilo, -CN, tiene un carbón electrofílico.
43

44. Reacciones de los nitrilos
44

45. Reducción de los nitrilos
• La reducción con H2 o LiAlH4 forma aminas primarias,
R-CH2NH2.
• La reacción ocurre mediante una adición nucleofílica del ión
hidruro en el enlace C≡N. (formando un ion imida)
• En la segunda adición nucleofílica se forma un dianión.
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46. Reducción de amidas
• A diferencia de los otros derivados de ácidos
carboxílicos, las amidas al ser reducidas con LiAlH4
producen una amina.
• C=O  CH2
46

47. Reducción de amidas
• Adición nucleofílica del ion hidruro al C=O, seguida por
la expulsión del átomo de oxígeno como un aluminato.
• Ion imino como intermediario se reduce con LiAlH4.
47

48. Reducción de amidas
• N-sustituídas
48

49. Reducción de Compuestos nitro
49

50. Reducción de Compuestos Nitro
• -NO2 se reduce a -NH2 por hidrogenación catalítica, o
metales activados con ácido.
• Comúnmente utilizadas para sintetizar anilinas.
50
CH3
NO2
Zn, HCl
CH3CH2OH
CH3
NH2

51. Reducción de Compuestos Nitro
51

52. 4.3.2. Sustitución nucleofílica.
52

53. 53
SN2 SN1
Haluros de metilo y primarios Haluros terciarios
Nucleófilos fuertes Nucleófilos Débiles (pueden ser
solventes)
Solvente polar aprótico Solvente polar prótico, sales de
plata
velocidad = k[haluro][Nuc] velocidad = k[haluro]
Inversión total de la configuración Racemización de compuestos
activos ópticamente
Reacción concertada (un solo paso) Reacción en dos pasos
Estado de transición Intermediarios
No se presentan rearreglos Rearreglos por migración de :H- ó
:CH3
-

54. SN2
54

55. Reacciones SN2 de haluros de alquilo
55

56. Alquilación de amoniaco
• Limitaciones: Ocurren alquilaciones múltiples.
56

57. • Ejemplo de alquilaciones múltiples.
57

58. • Se controlan con un exceso de NH3
58

59. Alquilación del ion azida y reducción
• Mucho mejor para preparar aminas primarias a partir
de un haluro de alquilo.
• El ion Azida es un nucleófilo excelente que desplaza los
grupos salientes de haluros de alquilo y tosilatos no
impedidos. Los productos son azidas de alquilo.
59

60. Alquilación del ion azida y reducción
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61. • La mayoría de las bolsas de aire de los autos contienen
azida de sódio (NaN3) como propulsor.
• Cuando el acelerómetro detecta un choque el control
electrónico quema la carga de NaN3.
61

62. Síntesis de Gabriel
• Otra alternativa para obtener aminas a partir de
haluros de alquilo.
• Se obtienen aminas primarias.
• Se utiliza ftalimida, su ion evita la alquilación
múltiple, pues actúa como un grupo protector.
62

63. Síntesis de Gabriel
63

64. Otro mecanismo
64

65. 4.3.3. Aminación reductiva de
aldehídos y cetonas.
65

66. Aminación reductiva de aldehídos y cetonas
• Síntesis más general para obtener
aminas.
• Se forma primero una imina o una
oxima.
• Finalmente se reducen y se
obtiene la amina.
66

67. Mecanismo
67

68. Aminas primarias
68

69. Aminas secundarias
69

70. Aminas terciarias
70

71. 4.4. Reacciones de las aminas.
71

72. Reaccionan como bases o como nucleófilos
72

73. Aminas aromáticas
73

74. 4.4.1. Con Halogenuros de Alquilo.
74

75. 75

76. 4.4.2. Con Aldehídos, formación de
bases de Schiff (iminas).
76

77. • Las aminas primarias, RNH2, se adicionan a aldehídos
y cetonas para formar iminas (R2C=NR). Las aminas
secundarias, R2NH, forman enaminas (R2N-CR=CR2)
77

78. 78

79. 79
Mecanismo

80. Otro mecanismo
80

81. 81
OtroMecanismomás

82. 82

83. 83

84. • Las iminas son intermediarios muy comunes en
procesos biológicos, donde se nombran frecuentemente
como bases de Schiff.
84

85. 4.4.3. Importancia biológica de las
bases de Schiff.
85

86. Investigar
• La importancia biológica de las bases de Schiff.
86

87. Nota
• Las imágenes fueron tomadas de:
87

88. Nota
• Las imágenes fueron tomadas de:
88

89. Nota
• Las imágenes fueron tomadas de:
89

90. Nota
• Las imágenes fueron tomadas de:
90

91. Fin de la Unidad
Dr. Edgar García-Hernández
División de Estudios de Posgrado e Investigación/Departamento de
Ingeniería Química y Bioquímica
e-mail: edgar.gh@itzacatepec.edu.mx
2016 ITZ
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Zacatepec
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