12. fejezet
Aminok

Nitrogéntartalmú szerves vegyületek

• több funkciós csoport, beleértve az oxigént is tartalmazó csoportokat

	aminok
	iminek
	nitrilek
	amidok
	nitrocsoport

Az aminok osztályozása

• primer (1^o) - a N-hez egy C kapcsolódik
• szekunder (2^o) - a N-hez két C kapcsolódik
• tercier (3^o) - a N-hez három C kapcsolódik
• kvaterner (4^o) - a N-hez négy C kapcsolódik (pozitív töltés)
  
  
• vegyük észre a különbséget a többi funkciós csoporthoz képest, melyeket a funkciós csoporthoz kapcsolódó C szerint osztályozunk.

(CH₃)₃C–NH₂ (primer amin)

(CH₃)₃C–OH (tercier alkohol)

Az aminok nómenklatúrája

• IUPAC: amino-szubsztituens
• triviális: alkil-amin
• Chemical Abstracts: alkanamin

	1-amino-penán pentil-amin 1-pentán-amin
	ciklohexil-etil-amin (etil-amino)-ciklohexán N-etil-ciklohexán-amin
	N,N-dimetil-m-nitroanilin

Az aminok szerkezete

• a nitrogén a magános párjával sp³ (tetraéderes)
  
• a poláris csoportok a kisebb aminokat vízoldhatóvá teszik, hidrogénkötés

Az aminok bázicitása, az ammóniumionok savassága

• a N magános elektronpárja könnyen protonálódik

• vegyük észre, hogy K_b x K_a = [H⁺] [OH^-] = Kw = 10^-14
  vagy pK_a + pK_b = 14
• emlékezzünk rá, ha pH = pK_a , a konjugált sav és a konjugált bázis azonos koncentrációban van jelen (pl. RNH₂ és RNH₃⁺ )
• tipikus alifás aminokra: pK_b = 3 - 4
  így pK_a = 10 - 11 az ammóniumionokra,
  ezért pH 10 - 11 körül az RNH₂ és az RNH₃⁺ is jelen van
• tipikus aromás aminokra: pK_b = 9 - 10
  így pK_a = 4 - 5 ammóniumionjaikra,
  ezért pH 4 - 5 körül, az ArNH₂ és az ArNH₃⁺ is jelen van
• az aminok vízoldhatósága könnyen változtatható a pH-val
  az aromás aminok vízoldhatók (protonáltak) pH 4 alatt
  az alifás aminok vízoldhatóak (protonáltak) pH 9 alatt

Bázicitási tendencia

• az aromás aminok kevésbé bázikusak a N magános elektronpárjának rezonancia okozta delokalizálódása miatt
  
• az amidok nem bázikusak a magános elektronpár erõs delokalizálódása miatt
  
• az elektronvonzó effektus csökkenti a bázicitást,
  mert a N magános elektronpárja kevésbé képes a proton megkötésre

Optikai rezolválás

• egy királis amin racém elegye királis savval szétválasztható enantiomerekre
  pl. a természtetes tejsav vagy citromsav
• az amin-sav sók (ammónium-karboxilátok) diasztereomerek és így különbözõ tulajdonságaik miatt elválszthatók

Aminok elõállítása

• szubsztitúciós reakcióval:
  ammónia S_N2 reakciója alkil-halogenidekkel,
  az amin termék továbbra is nukleofil, ezért gyakran játszódik le további szubsztitúció is;
  primer aminokat nagy fölöslegû NH₃-val nyerhetünk, így elkerülve a további szubsztitúciót

• redukciós reakciók:

Aminok reakciói

• szubsztitúciós reakciók:
  S_N2 reakció alkil-halogenidekkel
  kvaterner sók elõállításán kívül a túlalkilezõdés mindig probléma

• acil-szubsztitúció amidok elõállítására (általában-savkloriddal)

Diazóniumsók

• primer aminok reagálnak HNO₂-vel (salétromossavval)
  
• az aril-diazónium-ionok viszonylag stabilak, de nukleofilekkel lecserélhetõk
  ezen az úton lehetséges nukleofilek kapcsolása az aromás gyûrûhöz
  emlékezzünk rá, hogy a legtöbb aromás szubsztutúció elektrofil volt
• Sandmeyer-reakció - a diazóniumiont CuX katalizátorral ArX vegyületté alakítja

Pirrol

• öttagú heterociklusos gyûrû
• aromás, mert hat ¶ elektron van (beleértve a N magános elektronpárját)
  a pirrol nem bázikus a magános elektronpár aromaticitásban történõ részvétele miatt
• a pirrol a benzolnál is reaktívabb aromás elektrofil szubsztitúcióban

• a hemben és a klorofillben található porfiringyûrû tetrapirrol

Piridin

• 6 tagú heterociklusos gyûrû
• aromás a 6 ¶ elektron miatt (3 kettõs kötés)
  a piridin bázikus, mert a N magános elektronpárja szabad
• a piridin a benzolhoz képest kevéssé reaktív aromás elektrofil szubsztitúcióban

Imidazol

• öttagú heterociklusos gyûrû két N atommal
• az egyik N magános elektronpárja szabad (bázikus)
  az imidazol pK_b-je 7 körüli
  általános sav- (és bázis-) katalizátor a biológiai rendszerekben 7 körüli pH-n

Alkaloidok

• természetben elõforduló aminok, mint pl. a morfin
  az alkaloid elnevezés bázikus tulajdonságukból származik

Ismeretanyag

• aminok elnevezése, illetve név alapján szerkezetük megadása
• aminok csoportosítása (primer, szekunder vagy tercier)
• pK_a és/vagy pK_b értékek felhasználásával az aminok ionizáltságának becslése különbözõ körülmények között
• sav-bázis reakciók használatának illusztrálása racém keverékek optikai rezolválásában
• aminok elõállítása szubsztitúciós vagy reduktív úton
• diazóniumionok elõállítása és alkalmazása aromás szintézisekben
• pirrol, piridin, és imidazol megkülönböztetése szerkezetük és sav-bázis kémiájuk alapján

 Vissza