Ammine Composti organici derivati dallammoniaca per sostituzione di

• Ammine Composti organici derivati dall'ammoniaca per sostituzione di 1, 2 o 3 idrogeni con gruppi organici. • Come l'ammoniaca, anche le ammine sono basiche; rappresentano le più importanti basi organiche presenti in natura. • Svolgono numerose funzioni biologiche: • Neurotransmettitori come la dopamina • Bioregulatori: epinefrina • • Vitamine: niacina, B 6 • • Alcaloidi: anfetamina, nicotina, morfina, cocaina • • Amminoacidi

Ammine vengono classificate come: • Ammine primarie • Ammine secondarie • Ammine terziarie • Gli elettroni dell'atomo di N sono ibridati sp 3, e la molecola ha forma piramidale. L'atomo di azoto delle ammine porta un doppietto elettronico non condiviso; per questo motivo gli orbitali dell’azoto sono ibridati sp 3, geometria quasi tetraedrica

Nomenclatura 1° parte • Ammine alifatiche: gruppo alchilico + ammina • In questo sistema, il nome delle ammine secondarie e terziare è composto da un prefisso che comprende tutte le catene carboniose, ad eccezione di quella più lunga • Ammine legate ad un anello aromatico: derivati dell'anilina o del sistema aromatico. :

Nomenclatura 2° parte Se sono presenti altri gruppi funzionali, l'amminogruppo viene sempre considerato un sostituente: Le ammine aromatiche sono considerate dei derivati dell'anilina.

Proprieta' fisiche • Le ammine sono generalmente liquide eccetto la metil- e dimetil-ammina, che sono gassose. • I punti di ebollizione sono molto superiori a quelli dei corrispondenti alcani, ma inferiori a quelli degli alcoli. I legami idrogeno N-H. . . N sono piu' deboli di quelli O -H. . . O • Le ammine I, II e III possono formare legami H con l'acqua, e le ammine fino a 5 -6 atomi di C sono molto solubili in acqua. • Le ramificazioni aumentano la solubilità. • La maggior parte delle ammine puzza di pesce marcio • Le ammine 3° si comportano similmente agli eteri. • Il loro comportamento basico fa sì che la loro solubilità aumenta molto in ambiente acido. Questo le distingue dagli alcoli. 1, 5 -pentandiamina o cadaverina

Proprietà fisiche

• Sintesi delle Ammine Alchilazione dell’ammoniaca e delle ammine con alogenuri alchilici (reazione di Hoffman) IL PROCESSO AVVIENE IN DUE PASSAGGI: 2. Successivamente si libera l’ammina trattando il suo sale con una base forte R-NH 3 X + Na. OH → RNH 2 + H 2 O + Na. X Si possono alchilare anche: RNH 2 + R’ X → R NH + HX le ammine primarie Per ottenere le ammine secondarie R’ le ammine secondarie, con lo stesso meccanismo producono le terziarie e da queste si possono ottenere i Sali quaternari.

Riduzione dei composti azotati • Le ammine aromatiche primarie si ottengono dalla riduzione dei corrispondenti nitrocomposti, ed è un metodo usato comunemente per sintetizzare aniline. – NO 2 può essere ridotto a –NH 2 in diverse condizioni: – un idruro e un acido di Lewis (Na. BH 4 + Ni. Cl 2) – un metallo attivo in soluzione acida (Fe/Ac. OH o HCl, Sn/HCl, Zn/Ac. OH (Clemmensen)) – per idrogenazione catalitica in fase eterogenea o omogenea

Riduzione delle ammidi • Un cloruro di un acido reagisce con ammoniaca, un’ammina 1° o 2°per dare un’ammide. • Il C=O dell’ammide viene ridotto a CH 2 con Li. Al. H 4.

Riduzione dei nitrili • Il cianuro –C≡N è un buon nucleofilo per SN 2. • La riduzione del nitrile con H 2/cat o Li. Al. H 4 fornisce il gruppo –CH 2 NH 2 • (1 C in più rispetto alla catena originaria) Come si ottengono i nitrili? N. B. dimetilsolfossido (DMSO) è usato come solvente

Proprietà chimiche IL COMPORTAMENTO CHIMICO è dovuto in gran parte al doppietto non condiviso dell’azoto presente anche nell'ammoniaca: esse sono basi e agenti nucleofili. Sono basi più forti dell’acqua, per cui prendono un protone da questa, lasciando ioni idrossido. Le loro soluzioni quindi sono basiche R-NH 2 + H 2 O R-NH 3+ + OHIL DOPPIETTO NON CONDIVISO è responsabile della Øsolubilità in acqua Øbasicità Øproprietà nucleofile Øproprietà ligande (formano complessi con ioni metallici)

Le ammine sono basi di Brönsted H+ Sono le basi tipiche della chimica organica. H N H R Le ammine terziarie reagiscono con acidi per dare sali di ammonio quaternario.

La loro basicità cresce dall'ammoniaca alle ammine secondarie; I gruppi alchilici legati all’azoto aumentano la densità di carica nell’orbitale atomico, per effetto induttivo positivo. quelle terziarie sono spesso meno basiche delle secondarie.

Kb = 6 • 10 -4 N CH 3 H CH 3 Kb = 5 • 10 -4 N H H+ H H CH 3 Kb = 6. 6 • 10 -5 N H 3 C C H 3 H+ H+ H H H N N N CH 3 H H CH 3 H 3 C CH 3

H 2 O H N H CH 3 N CH 3 H 3 C H H 2 O N H H CH 3 La scarsa solvatazione del catione deprime la basicità delle ammine terziarie

Le ammine aromatiche sono basi più deboli delle ammine alifatiche NH 2 Perché la coppia elettronica non condivisa è delocalizzata per risonanza. La risonanza stabilizza la forma non protonata dell’anilina NH 2 Kb = 4. 2 x 10 -10 + H 2 O + NH 3 + OH -

meno debole più debole () + NH 2 () (-) NH 2 + Basi deboli perché il doppietto non è disponibile

benzenammina N H cicloesanammina Kb = 4, 2 • 10 -10 H Coppia delocalizzata sull’anello protonazione più difficile minor basicità Kb = 5, 5 • 10 -4 N H H Coppia non delocalizzata sull’anello maggior basicità

ammine Basicità elettrondonatore elettronattrattore

Ammine aromatiche localizzazione della carica negativa Metossi anilina Nitro anilina

Basicità ammina struttura p. Ka dietilammina Et 2 NH 11. 1 etilammina Et. NH 2 10. 8 tbutilammina (Me)3 CNH 2 10. 4 trietilamina Et 3 N 9. 7 ammoniaca NH 3 9. 3 anilina C 6 H 5 NH 2 4. 6

Per il loro carattere basico, le ammine reagiscono con gli acidi minerali come basi di Brönsted, trasformandosi in sali di alchilammonio.

H N H HCl N H CH 3 H H N H 3 C H CH 3 HONO 2 N H 3 C - N H 3 C CH 3 H 3 C - H CH 3 ONO 2 H CH 3 H HOOCCH 3 Cl - cloruro di metil ammonio nitrato di di-metil ammonio OOCCH 3 N CH 3 acetato di tri-metil ammonio CH 3

Le ammine sono basi di Lewis (nucleofili) NH 2 H N H C 2 H 5 H 5 C 2 N H H 5 C 2 N C 2 H 5 Carattere nucleofilo delle ammine

Reazione con alogenoderivati Alchilazione delle ammine

1 d- I sale di dialchil ammonio d+ C H H H N H H CH 3 ammina primaria H H C N H H CH 3 I- H CH 3 N H CH 3 HI ammina secondaria

2 I H H C N H sale di trialchil ammonio H CH 3 ammina secondaria H H C N H H CH 3 I- CH 3 N CH 3 HI ammina terziaria

3 I H H C N H 3 C sale di tetraalchil ammonio H CH 3 ammina terziaria H H C N H 3 C H ICH 3

La metilazione esauriente del 2 -amminoetanolo (etanolammina) porta alla formazione del sale di tetrametilammonio corrispondente (colina) OH OH H C H H C H H N H 3 C N H etanolammina CH 3 H 3 C N CH 3 X colina (cloruro)

Reazione delle ammine primarie con acido nitroso, HNO 2 (nitrato (III) di idrogeno) a) HO N + O H H O N O catione nitrosile b) H R N N H O R N N ione diazonio H 2 O H+ R OH N 2

Reazione delle ammine secondarie con acido nitroso, HNO 2 (nitrato (III) di idrogeno) R' R N H N O catione nitrosile R' R N N O H H+ R' R N N O nitrosammina

Reazione delle ammine terziarie con acido nitroso, HNO 2 (nitrato (III) di idrogeno) R' R N R'' N O catione nitrosile R' R N N O R'' ione trialchilnitrosammonio

Reazione delle ammine aromatiche con acido nitroso, HNO 2 (nitrato (III) di idrogeno) Le ammine aromatiche primarie reagiscono con i nitriti in ambiente acido per dare sali di diazonio, stabili a bassa temperatura. NH 2 N N Na. NO 2 (H+) in acqua a 0°C catione diazonio

Formazione delle basi di Schiff O H N R' R C H H H 2 O O H R C N H H R' R C N R' H aldimmina (base di Schiff) Le ammine primarie agiscono da nucleofili nei confronti dei composti carbonilici. Le ammine secondarie e terziarie non possono dare questa reazione.

Reazione delle ammine primarie e secondarie con i derivati degli acidi carbossilici O H O R C N R' R C X H H+ X- N H H R' O R C N H R' ammide

FINE