Aminy − budowa i właściwości

1. Aminy to pochodne amoniaku

Ja bardzo lubię porównywać do siebie alkohole i aminy z jednego powodu. Aminy są w ogóle bardzo łatwe, problem z aminami jest taki, że są już na samej końcówce tej chemii organicznej i po całym roku zabawy z nią, no mamy trochę jej dość. I po prostu nie ma siły, żeby te aminy ogarnąć. Dlatego jeśli uda Ci się ogarnąć chociaż to porównanie alkohol − amina, to będziesz w domu. Do reszty wystarczy nam ogólna znajomość chemii (nieorganicznej!). Zobaczmy.

Skoro alkohole były pochodną cząsteczki wody, to aminy są po prostu pochodną cząsteczki amoniaku. Jedyna różnica między nimi  (na razie) wynika z reguły 4, 3, 2, 1 , a więc tlen zawsze tworzy dwa wiązania, natomiast azot tworzy trzy. I tyle !

Skąd się biorą alkohole i aminy? To proste, tak jak większość związków organicznych można je wyprowadzić z odpowiedniego (prostego) związku nieorganicznego, a następnie atomy wodoru zamieniać na dowolne reszty węglowe (organiczne). Na szaro zaznaczono eter, bo ta grupa związków nas nie obowiązuje.

Nie da się nie zauważyć podobieństwa między amoniakiem i aminami. Również rzędowość amin jest dla nas powtórką, ponieważ omawialiśmy to na samym początku naszej przygody z chemią organiczną!

Porównajmy budowę wody i alkoholu, a także pary amoniaku i aminy.

Porównanie wody i amoniaku oraz alkoholi i amin. Jeszcze tlen i azot są obok siebie w układzie okresowym, więc łatwo zapamiętać, że będzie tutaj dość podobnie!

Idźmy zatem dalej w szukaniu analogii. Woda była obojętna (pH = 7) i podobnie jej organiczne pochodne (alkohole). Również możemy zatem oczekiwać, że skoro amoniak jest słabą zasadą to i aminy będą wykazywały właściwości słabo zasadowe. I co, bingo! Faktycznie tak jest. Nawet potrafimy (bo musimy) uzasadnić to odpowiednim równaniem reakcji − wszystko już było! A teraz posłuchaj mądrej rady : 

Jeśli w chemii organicznej nie będziesz szukać analogii to zwariujesz. Nie jest to łatwe, bo wymaga znajomości chemii nieorganicznej. Warto także dwukrotnie przeczytać chemie organiczną, bo za drugim czytaniem wszystko się krystalizuje!

Mądra rada.

2. Aminy są zasadowe

Skoro amoniak jest zasadowy, bo w wodzie ulega dysocjacji z utworzeniem jonów hydroksylowych ( OH ) :

NH3  + H2O ⇄ NH4+ +  OH

To i aminy będą zasadowe, dysocjując zupełnie analogicznie. Weźmy metyloaminę o wzorze CH3NH2 , pirydynę (C5H5N) oraz etylometyloaminę czyli CH3NHC2H5 .

CH3NH2  + H2O ⇄ CH3NH3+OHー         

C5H5N + H2O ⇄ C5H5NH+OHー        

CH3NHC2H5 + H2O ⇄ CH3NH2C2H5+OH

Można też to pokazać na wzorach, które dokładnie pokazują gdzie się dzieje akcja, czyli na atomie azotu :

Atom azotu ulega protonowaniu (jest to akceptor protonu, czyli zasada Brønsteda

Aminy aromatyczne (czyli takie, gdzie azot jest bezpośrednio połączony z pierścieniem aromatycznym, głównie będzie to benzen) są mniej zasadowe niż aminy alifatyczne (czyli niearomatyczne). Jest to faktycznie całkiem istotna zależność, ale można się wykazać sprytem, bo wcale nie trzeba tego pamiętać. Wystarczy tylko zerknąć do tablic maturalnych!

Bądź sprytny!

Musisz tylko wiedzieć czym jest stała zasadowa Kb . Spełnia ona dokładnie tą samą rolę co stała kwasowa, tylko używamy jej w odniesieniu do zasad, kiedy w reakcji dysocjacji powstaje jon hydroksylowy, co też faktycznie ma tu miejsce.

Dlaczego jednak tak jest, że aminy aromatyczne są mniej zasadowe niż te alifatyczne? Żeby odpowiedzieć na to pytanie musimy najpierw przypomnieć czym jest w ogóle zasada. Otóż wiemy, że jest to biorca protonu (H+). Zasada musi mieć w takim razie wolną parę elektronową (e) aby zaatakować na ten proton, w końcu plus łączy się z minusem, a my tak naprawdę ogarnęliśmy tutaj połączenie elektrofila z nukleofilem.

Przypomnijmy sobie jeszcze jakiego rodzaju podstawnikiem była grupa aminowa? Analogicznie jak grupa OH (zobacz, znów porównujemy alkohole i aminy!) była podstawnikiem aktywującym, kierującym w pozycje orto + para, co oznaczało że dodawał elektrony do pierścienia benzenu! W takim razie te elektrony  są słabiej dostępne do ataku na proton i dlatego aminy aromatyczne są mniej zasadowe!

Wytłumaczenie różnicy zasadowości pomiędzy aminami aromatycznymi a alifatycznymi

3. Nazewnictwo amin

Dasz wiarę, że to nasze ostatnie nazewnictwo ze związków organicznych? I żeby było troszkę wrednie, to niestety trochę się tutaj dzieje, więc trzeba się obudzić i to ogarnąć! Zaczniemy dla rozgrzewki od prostych nazw :

WzórCH3NH2CH3CH2NH2CH3CH2CH2NH2
Nazwametyloaminaetyloaminapropyloamina
Innanazwametanoaminaetanoaminapropanoamina
Nazewnictwo amin

Ok, nie jest źle, nawet zaoferowano nam dwa rodzaje nazewnictwa. Zresztą w razie czego i tak możesz zerknąć do tabeli z wartościami Kb, co widzieliśmy przed chwilą, bo tam są podane wzory amin wraz z ich nazwami!

Wiemy już zatem jak nazywać aminy pierwszorzędowe, to przechodzimy do drugorzędowych :

CH3NHCH3C2H5NHC2H5
dimetyloaminadietyloamina
Nazewnictwo amin część 2

No dobra, wciąż jest sympatycznie. Co jednak, jeżeli do azotu będą przyłączone dwa różne podstawniki? Wtedy decyduje alfabet. W takim przypadku jeszcze dodatkowo akcentujemy fakt, że podstawnik jest dołączony do azotu (a nie np. do łańcucha węglowego) dodając literkę N (co bierze się od symbolu azotu of course!).

CH3NHCH2CH3(CH3)2NHCH2CH2CH3
N−etylo−N−metyloaminaN,N−dimetylo−N−propyloamina
Nazewnictwo amin część 3

Być może tą aminę po prawej stronie chciałeś nazwać : N−dimetylo−N−propyloamina , jednak zobacz że zdublowanie literek N ma tutaj sens, bo tak samo postępowaliśmy np. w alkanach.

Jeśli przy danym węglu są dwa podstawniki, to dublowaliśmy cyferki, tak samo tutaj będziemy dublować literki ,,N”.

Jeżeli oprócz aminy znajduje się jeszcze jakaś inna grupa funkcyjna, to aminę traktujemy jako podstawnik. Czyli na przykład :

Nazewnictwo związków, w których grupa aminowa jest podstawnikiem.

I na koniec aminy aromatyczne :

Nazewnictwo amin aromatycznych

No i nie możemy zapomnieć o najważniejszej aminie, która jest na tyle ważna i znana, że potrzebujemy znać jej nazwę zwyczajową. Jest to anilina.

Na szaro zaznaczono nazwy wg IUPAC, chociaż rzadko używane (zwłaszcza fenyloamina). 

4. Aminy też będą tworzyć wiązania wodorowe

Na koniec pochylmy się nad ogólnymi właściwościami amoniaku. Tak, tak, znów te wiązania wodorowe, których pewnie masz już ich dość. Nie ma wątpliwości, że będą występować, bo mamy atom wodoru związany z mocno elektroujemnym atomem azotu, co daje możliwość stworzenia tych wiązań. I doskonale wiesz, że wpłynie to na zwiększenie temperatury wrzenia.

Uważaj tylko na aminy trzeciorzędowe, ponieważ tam nie będzie wiązania wodorowego, bo nie ma atomu wodoru połączonego z azotem. Proste i logiczne!

Cechą charakterystyczną amin jest ich zapach, który byśmy raczej zaliczyli do nieprzyjemnych, bo są związane z nieświeżymi rybami czy też rozkładającymi się zwłokami.


Leave a Reply

%d bloggers like this: