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QUÍMICA ORGÁNICA SESIÓN 13: AMINAS Y AMIDAS Problematización ¿Cuál es el grupo funcional que caracteriza a las aminas y a las amidas? ¿En que sustancias encontramos a estos compuestos formados por aminas y amidas? ¿Porqué la úrea se emplea como fertilizante? SABERES PREVIOS Grupo estructura caracterizan a las aminas y amidas. Propiedades del átomo de carbono. Tipos de enlaces C - C , C - H, C - O, C - N Principales funciones nitrogenadas. LOGRO Al finalizar la sesión, el estudiante realiza la formulación, nomenclatura y reconoce reacciones de aminas y amidas; aplicando conocimientos sobre sus propiedades, con orden en el procedimiento y exactitud en los resultados. Las aminas son derivados orgánicos del Amoniaco, en donde uno o más átomos de hidrógeno han sido sustituidos por grupos alquílicos o arilos. AMINAS AMINAS AMINAS Las aminas se clasifican de acuerdo con el número de grupos alquilo o arilo enlazados al nitrógeno. Si sólo hay uno, se dice que la amina es primaria. Si hay dos grupos, la amina es secundaria. Si hay tres, la amina es terciaria. El enlace de hidrógeno en las aminas N-H es importante para mantener la cohesión intermolecular, los puntos de ebullición y fusión son mayores que en los alcanos. Los enlaces N-H...N de las aminas son más débiles que los O-H...O de los alcoholes, por ende los alcoholes tienen constantes físicas más altas para pesos moleculares y tamaños semejantes. PROPIEDADES FÍSICAS Las cuatros primeras aminas son gases, los términos medios son líquidos y los superiores sólidos. Son menos solubles en agua a medida que aumenta el peso molecular, en cambio la densidad y punto de ebullición aumentan a mayor peso molecular. Fueron descubiertas en los productos de putrefacción de la proteínas y recibieron el nombre de ptomaínas, de la palabra griega ptoma que significa carroña. PROPIEDADES FÍSICAS 1, 4 butanodiamina o putrescina pentametilendiamina o cadaverina 1) La terminación “o” del nombre del alcano se cambia a la terminación “amina” y se emplea un número para indicar la posición del grupo amino en la cadena principal. Se asignan números para especificar la posición de los sustituyentes y se usa el prefijo “N” para cada sustituyente en el átomo de nitrógeno. Terc- Butilamina (Amina Primaria) Trimetilamina (Amina terciaria) NOMENCLATURA Metilamina CH3 – NH2 CH3 – CH2 – NH2 Etilamina Propilamina CH3 – CH2 – CH2 –NH2 Prop- 1- enilamina CH3 – CH = CH –NH2 CH3 – CH – CH2 – CH3 NH2 1-metilpropilamina (butan-2-amina) CH3 – CH2 – CH2 – CH2 NH2Butan-1-amina (N-butilamina) ciclohexildimetilamina Bencilamina EJERCICIOS 2) Las aminas secundarias y terciarias sustituidas asimétricamente se nombran como aminas primarias N- sustituidas. El grupo alquilo mayor se escoge como nombre progenitor y los otros grupos alquilo se consideran N- sustituyentes del progenitor (porque están unidos al nitrógeno). N-etil-N-metilciclohexanaminaN,N-dimetilpropan-1-amina NOMENCLATURA 3) Cuando la función amina no es principal se utiliza el prefijo – amino. CH3 – CH – COOH NH2 Ácido 2-aminopropanoico Ácido m-aminobenzoico Ácido 2,4-diaminobenzoico CH2 – CH2 – C – CH3 NH2 O 4-aminobutan-2-ona NOMENCLATURA 4) Pocas alquilaminas tienen nombres comunes, pero dos de las aminas aromáticas más sencillas, o arilaminas se llaman anilina y Toluidina. Anilina O-Toluidina 5) Las aminas heterocíclicas, el átomo de Nitrógeno forma parte del anillo, también son comunes y cada sistema de anillo heterocíclico tiene un nombre propio. El átomo de Nitrógeno siempre es la posición 1. Piridina Piperidina Pirrol NOMENCLATURA 1.-Reducción 1.1.- Reducción de Nitro derivados: La reducción de compuestos que contienen el grupo –NO2 es especial para obtener aminas primarias en particular aromáticas. Compuesto nitro Amina Los agentes reductores pueden ser: H2/Pt, Zn/HCl, Sn/HCl, Fe/HCl OBTENCIÓN DE AMINAS 1.2.- Reducción de Nitrilos Nitrilo amina Cianuro de bencilo + 2 H2 → 2-feniletilamina El agente reductor puede ser: LiAlH4, Na/etanol, H2/Ni OBTENCIÓN DE AMINAS Amida Amina N – Metilacetanilida + LiAlH4 → N - Etil – N - metilanilina 1.3.- Reducción de Amidas El agente reductor puede ser: LiAlH4, Na/etanol, H2/Ni OBTENCIÓN DE AMINAS 1.4.- Por reducción de Haluros de Alquilo y Ácidos Carboxílicos Halogenuro de alquilo Amina primaria Ácido carboxílico Amina primaria OBTENCIÓN DE AMINAS Reacción con el Ácido Nitroso Una amina primaria con ácido nitroso produce alcohol y desprende nitrógeno. + → + N2 + H2O CH3 – CH2 – NH2 + HNO2 → CH3 – CH2 – OH + N2 + H2O Etilamina Etanol Fenilamina Fenol REACCIONES AMINAS Las aminas están distribuidas ampliamente en las plantas y animales, por ejemplo la Trimetilamina se encuentra en los tejidos animales y en parte causa el olor distintivo en los pescados. La Quinina es un importante fármaco antipalúdico que se aísla en la corteza de un árbol llamado Cinchona y la Codeína es un analgésico (supresor del dolor) que se halla en el opio de la amapola. USOS Y APLICACIONES Los alcaloides son un grupo de aminas biológicamente activas, sintetizados en su mayoría por las plantas para protegerse de los insectos y otros animales, muchos se utilizan en la medicina como sedante principalmente, la mayoría son tóxicos y producen la muerte. Entre ellos tenemos la cocaína, nicotina y la morfina. Cocaína (en las hojas de coca) Nicotina (en el tabaco) Morfina Los alcaloides en pequeñas dosis afectan el sistema nervioso central produciendo sedación, euforia o alucinaciones USOS Y APLICACIONES USOS Y APLICACIONES Las amidas son un tipo de compuestos orgánicos que pueden considerarse derivados de ácidos o aminas. Por ejemplo, la amida alifática simple acetamida (CH3-CO-NH2). Las amidas se clasifican de acuerdo con el número de grupos alquilo o arilo enlazados al nitrógeno. Si sólo hay uno, se dice que la amida es primaria. Si hay dos grupos, la amida es secundaria. Si hay tres, la amida es terciaria. AMIDAS ÁCIDO AMINA AMIDA Cloruro de etanoílo Metilamina N-metil acetamida Cloruro de metilamonio AMIDAS La mayoría de las amidas son insolubles en agua. Sus puntos de ebullición son generalmente mayores que de los ácidos correspondientes. Las amidas son buenos disolventes de sustancias tanto polares como apolares; porque el átomo de oxígeno del grupo amida forma con bastante facilidad enlaces de hidrógeno con otras moléculas Salvo la formilamida, que es líquida, todas las amidas primarias son sólidas. Casi todas las amidas son incoloras e inodoras. Los miembros inferiores de la serie son solubles en agua y en alcohol, la solubilidad en agua disminuye conforme aumenta la masa molecular. PROPIEDADES DE LAS AMIDAS 1) A las amidas se les da nombre como derivados de los ácidos orgánicos. La terminación “ico” del nombre común del ácido o la terminación “oico” del nombre IUPAC se reemplaza por el sufijo “amida”. Metanamida Etanamida H–CO–NH2 CH3–CO– NH2 NOMENCLATURA DE AMIDAS CH3 – (CH2 )3– CO –NH2 Pentanamida CH3 – CH – CH2 – CO NH2CH3 3-metilbutanamida 2-metilpropanamida 3 - butenamida 2) Los sustituyentes alquílicos o arílicos unidos al nitrógeno se mencionan como prefijos, precedidos por la letra N, del nombre de la amida simple NOMENCLATURA DE AMIDAS N-Fenil – N-metilpentanamida N-propilbenzamida CH3–CH2–CO-NH-CO-CH3 N-etanoilopropamida NOMENCLATURA DE AMIDAS 1.- Por Deshidratación de las sales de Amonio Las sales de amonio R – COONH4 de los ácidos carboxílicos, calentadas a 200 - 230°C pierden una molécula de agua dando amidas, la reacción es reversible. EtanamidaEtanoato de amonio CH3 – COONH4 CH3 – CONH2 + H2O→ OBTENCIÓN DE AMIDAS 2.-Por Hidratación de Nitrilos: Nitrilo Amida R – C N + H2O R – CONH2→ Éste método se usa poco ya que es de bajo rendimiento, sin embargo, calentandoa 40°C agua oxigenada ligeramente el rendimiento es mayor. R – C N + 2 H2O2 R – CONH2 + H2O + O2→ Nitrilo Amida OBTENCIÓN DE AMIDAS 3.- Por Acción del Amoníaco sobre Cloruro de Ácidos, Anhídridos o Ésteres Con cloruros de ácidos, la reacción es exotérmica: R – CO Cl + 2 NH3 R – CONH2 + NH4Cl→ Con anhídrido de ácido se realiza en frío (R – CO)2O + 2 NH3 → R – CONH2 + R – COONH4 Con ésteres, se produce amida y alcohol CH3–COO–CH2–CH3 + NH3 → CH3-CH2-OH + CH3-CONH2 Etanoato de etilo Etanol Etanamida OBTENCIÓN DE AMIDAS 1.- Hidrólisis: Esta reacción ocurre en medio ácido o básico, produciendo el ácido carboxílico correspondiente o una sal de ácido y amoníaco. Etanamida Etanoato de sodio OH2 CH3 – CO – NH2 + NaOH CH3– COO – Na + NH3 REACCIONES DE LAS AMIDAS 2.- Reacción con Ácido Nitroso Cuando se trata con HNO2, se desprende nitrógeno y se forma el ácido carboxílico. CH3 – CO – NH2 + HNO2 CH3–COOH+ N2 + H2O → Etanamida Ácido etanoico 3.- Reducción a Aminas La operación se lleva a cabo usando como agente reductor hidruro de aluminio y litio CH3 – CO – NH2 CH3–CH2–NH2 + H2O 4HAlLi Etanamida Etanamina REACCIONES DE AMIDAS METANAMIDA H – CO – NH2 Es la más sencilla de las amidas, llamada también formamida, es un líquido miscible con agua en toda proporción, pf = 2°C, pe = 210°C Se prepara industrialmente haciendo reaccionar monóxido de carbono y amoníaco a 100°C CO + NH3 H – CONH2→ USOS Y APLICACIONES ETANAMINA CH3 – CO – NH2 Llamada también acetamida, es un sólido cristalizado, pf = 82°C, pe = 222°C, cuando es pura e inodora, pero las impurezas le dan olor a ratón. Es muy soluble en agua y muy higroscópica. Se prepara por dos métodos principales • Destilación seca del acetato de amonio CH3 – COONH4 CH3 – CONH2 C200 • Calentando una mezcla de acetato de sodio y cloruro de amonio anhidros CH3– COONa + NH4 Cl CH3 – CONH2 + NaCl + H2O USOS Y APLICACIONES La urea es uno de los productos terminales mas importantes del metabolismo del nitrógeno en los animales y se encuentra en la orina humana en cantidades relativamente grandes. El adulto normal excreta alrededor de 28 o 30 gramos diarios de urea en la orina. LA UREA La urea, de acuerdo a su fórmula estructural, NH2-CO-NH2, es la diamida del ácido carbónico. Es un polvo cristalino amarillo, con sabor ligeramente amargo, muy soluble en agua, soluble en etanol, pero insoluble en solventes no hidroxílicos como el benceno, éter o cloroformo. USOS Y APLICACIONES NH2-CO-NH2 La sintetizó por primera vez en 1 828 el alemán WHÖLER, calentando cianato de amonio: NH4 OCN CO(NH2)2 A nivel industrial se obtiene de la reacción del amoníaco con anhídrido carbónico: 2 NH3 + CO2 CO(NH2)2 + H2O atm200 C200180 USOS Y APLICACIONES Las amidas no sustituidas de los ácidos carboxílicos alifáticos se utilizan ampliamente como productos intermedios, estabilizantes, agentes de desmolde para plásticos, películas y fundentes. Las amidas sustituidas, como la dimetilformamida y la dimetilacetamida tienen propiedades disolventes muy poderosas. Se emplea la urea en gran cantidad en la fabricación de resinas de urea–formaldehído y plásticos, como también en fertilizantes; en menor cantidad en algunos desodorantes, pinturas y barnices resistentes al fuego y en fundentes para soldadura. USOS Y APLICACIONES ACTIVIDAD Nombra el siguiente compuesto Nombra el siguiente compuesto ACTIVIDAD Nombra el siguiente compuesto Nombra el siguiente compuesto ACTIVIDAD Nombra el siguiente compuesto Formular los siguientes compuestos N-2,5-trimetilhept-2- en - 4 - amina Formular los siguientes compuestos N – fenil – N – propanoil – 2 – fenil – 3 - hidroxihexanamida METACOGNICIÓN 1. ¿Qué aprendimos en esta sesión? 2. ¿En que otras ocasiones podrás utilizar lo aprendido hoy ? 3. ¿Qué es lo que más me gusto de lo aprendido en la clase de hoy? Referencias bibliográficas • MCMURRY, JOHN QUÍMICA ORGÁNICA, 2012 • http://www.sinorg.uji.es/Docencia/QO/tema1QO.pdf • https://www.tagusbooks.com/leer?isbn=9788436268270&li=1&idsou rce=3001 https://www.tagusbooks.com/leer?isbn=9788436268270&li=1&idsource=3001 GRACIAS
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