segunda-feira, 12 de abril de 2010

FUNÇÕES NITROGENADAS

Aminas

As aminas são uma classe de compostos químicos orgânicos nitrogenados derivados do amoníaco (NH3) e que resultam da substituição parcial ou total dos hidrogênios da molécula por grupos hidrocarbónicos (radicais alquilo ou arilo – frequentemente abreviados pela letra R). Se substituirmos um, dois ou três átomos de hidrogénio, teremos, respectivamente, aminas primárias (R-NH2), secundárias(R1R2NH) ou terciárias (R1R2R3N). As aminas podem ser classificadas como simples quando os grupos alquil são iguais ou mistos, se estes forem diferentes. Quando se usa os prefixos di e tri, indica-se que a amina é secundária ou terciária, respectivamente, e com grupos radicais iguais. Quando os grupos são diferentes, estes são nomeados sucessivamente, do menor para o maior, terminando o nome do composto com o sufixo “amina”. Algumas vezes indica-se o prefixo amino, indicando, de seguida a posição e o nome do grupo hidrocarbónico.

Propriedades

A presença de um par de elétrons livres é responsável por propriedades físicas e químicas particulares nas aminas.

Geometria

Tais como a molécula NH3, da qual são derivadas formalmente, têm uma estrutura piramidal com 3 ligações sp3 e um par de electrões desemparelhados. Por isso, os orbitais apresentam hibridação sp3 e estão dirigidos em direção aos vértices de um tetraedro. O átomo de nitrogênio localiza-se no centro do tetraedro; as ligações covalentes (com hidrogénio ou com o radical) formarão os vértices da base, a que se oporão os dois electrões desemparelhados no vértice do topo do tetraedro.

Ponto de fusão e ponto de ebulição

Como o azoto (nitrogénio) é menos electronegativo que o oxigénio, as ligação N-H apresentam-se menos polares que as ligações O-H (presentes nos álcoois). Por essa razão, as aminas formam ligações de hidrogénio mais débeis que os álcoois com pesos moleculares semelhantes. Como as ligações são mais fracas, compreende-se que os pontos de ebulição das diversas aminas também sejam mais baixos (necessitarão de menos energia para evaporar, porque também estão menos ligadas umas às outras).
Assim, as aminas primárias e secundárias têm pontos de ebulição menores que os dos álcoois, mas maiores que os dos éteres de peso molecular semelhante. As aminas terciárias, sem ligações de hidrogénio, têm pontos de ebulição mais baixos que os das aminas primárias e secundárias de pesos moleculares semelhantes.

Como bases

Como a amônia, as aminas agem como bases razoavelmente fracas (veja a tabela com exemplos de valores de força de ácidos conjugados Ka). O átomo de nitrogênio possui um par de elétrons livres que pode receber um (íon) H+ para formar um íon amônio substituído.


Amine to Ammonium.PNG

Solubilidade

Os pares de pontos sobre os átomos N nas reações químicas mostradas neste artigo representam o par de elétrons livres do nitrogênio das aminas. Estes pares também contribuem para a solubilidade de aminas simples mediante a formação de ligações de hidrogênio com moléculas de água.

Reações

Um haloalcano pode reagir com uma amina para formar uma amina alquil-substituída correspondente, com liberação de um ácido de halogênio:


Alkylation of Amine.PNG
Se a amina reagente é uma amina terciária neste tipo de reação, formam-se um catião de amônio quaternário e um ânion (ou "ânion") haleto:


Formation of Quat.PNG
Os compostos com iões emparelhados desta forma são chamados de sais quaternários de amônio. O "X" mostrado nas reações anteriores pode também ser outro tipo de grupo abandonador.

Exemplos de aminas

Os aminoácidos contêm um grupo amino e um grupo carboxilo ligados ao mesmo átomo de carbono. Os aminoácidos unem-se uns aos outros através da ligação destes dois grupos – que formam um grupo amida – dando origem às ligações peptídicas que estruturam as proteínas.
A degradação de proteínas (por exemplo, quando um pedaço de carne apodrece), leva, pelo contrário, à sua decomposição em aminas distintas. Os odores mais desagradáveis de que geralmente nos lembramos são, provavelmente, devidos à presença de aminas. Por exemplo, a 1,5-pentanodiamina (mais conhecida pelo sugestivo nome de cadaverina, libertada pelos corpos em putrefacção, o escatol, um composto heterocíclico presente nos excrementos, a 1,4-butanodiamina (putrescina – outro cheiro “a podre”), etc…

Morfina
Os alcalóides são compostos complexos presentes na constituição das plantas que contêm grupos amina. Podemos citar alguns exemplos mais conhecidos, como a morfina, a nicotina, etc.
A importância das aminas, em termos biológicos, é inegável. A classe de compostos designados por β-feniletilaminas inclui a adrenalina, a noradrenalina, a mescalina, etc. As sulfamidas, que afetam as bactérias ao inibir nelas a produção de ácido fólico, mas que são inócuas para o ser humano, contêm um grupo amino. O neurotransmissor GABA (ácido 4-aminobutanóico) também contém um grupo amino. Alguns derivados do ácido p-aminobenzóico são também usados como anestésicos.
Encontram-se aminas secundárias em alguns alimentos (carne e peixe) ou no fumo do tabaco. Estas podem reagir com os nitritos (presentes nos conservantes utilizados nos produtos alimentares e usados como fertilizante, no caso das plantas, como o tabaco), levando à formação de N-nitrosoaminas secundárias, que são cancerígenas.


Amidas

Amida, na química orgânica, é todo composto orgânico que possui o nitrogênio ligado diretamente a um grupo carbonila, ou seja, em que -NH2 substitui o -OH do grupo carboxila.
Alguns compostos inorgânicos também são chamados de amida; estes são derivados do anião NH2- (exemplo: amida de sódio) ou de aniões derivados NRR'- (exemplo: diisopropilamida de litio).
Este artigo se refere às amidas derivadas de ácidos carboxílicos.

Nomenclatura, classificação e exemplos

Conforme o nitrogênio estabeleça ou não outras ligações com carbono, as amidas podem ser divididas em 3 grupos:
Amida não-substituida: apresenta 2 hidrogênios ligados ao nitrogênio. Nomenclatura: Prefixo + Infixo + Amida
Amida monossubstituída: apresenta 1 hidrogênio substituído por 1 radical (cadeia carbônica). Nomenclatura: N + nome do radical ou N,N + nome dos radicais + prefixo + infixo + amida
Amida dissubstituída: apresenta 2 hidrogênios substituídos por 2 radicais iguais ou diferentes. Nomenclatura: N + nome do radical ou N,N + nome dos radicais + prefixo + infixo + amida
Podemos também classificar as amidas quanto ao número de grupos acila ligados ao nitrogênio:
  • Primária - É do tipo (R-CO)NH2, ou seja, há somente um grupo acila ligado ao nitrogênio.
  • Secundária - É do tipo (R-CO)2NH, ou seja, há dois grupos acila ligados ao nitrogênio.
  • Terciária - É do tipo (R-CO)3N, ou seja, há três grupos acila ligados ao nitrogênio.
Nomenclatura oficial IUPAC: prefixo + infixo + amida
As proteínas são amidas, formadas pela polimerização de aminoácidos.[1][2][3][4]
OBS: As amidas secundárias e cíclicas são chamadas imidas.

Propriedades físicas

Possui pontos de ebulição muito superiores aos dos ácidos correspondentes, apesar da massa molecular ser aproximadamente igual. Isso se deve à formação de maior número de ligações de hidrogênio e maior formação de "moléculas dímeras" pelas amidas. Pode-se provar esse fato, substituindo os hidrogênios do grupo amino por radicais CH3. Verifica-se que os pontos de fusão e ebulição diminuem, apesar do aumento da massa molecular:
Estrutura da amida    mm    PF (°C)    PE (°C)  
H3C-CO-NH2            59      81        222  
H3C-CO-NH(CH3)        73      28        206 
H3C-CO-N(CH3)2        87      06        166

Métodos de obtenção

As amidas normalmente não ocorrem na natureza, e são preparadas em laboratório. Uma importante amida é a acetanilida (veja aqui a síntese da acetanilida). As amidas podem ser preparadas principalmente por:
  • Aquecimento (desidratação) de sais de amônio: R-COONH4 R-CONH2 + H2O
  • Hidratação de nitrilas (catalisada por H2SO4): R-CN + H2O R-CONH2
  • Reação de cloretos de ácido com amônia (ou com amina) (pode-se utilizar também, no lugar de cloreto de acila, anidridos ou ésteres)

Propriedades químicas

A presença do grupo C=O confere às amidas um caráter polar. Normalmente o grupo C=O não sofre qualquer modificação permanente no decorrer da maioria das reações e, por consequência, aparecem intactos nos compostos resultantes. A sua presença, no entanto, determina o comportamento químico das amidas, assim como o dos demais derivados dos ácidos carboxílicos.

Aplicações das amidas

As amidas são utilizadas em muitas sínteses em laboratório e como intermediários industriais na preparação de medicamentos e outros derivados. O nylon é uma poliamida muito importante dentre os polímeros. A uréia, de fórmula CO(NH2)2, é uma diamida do ácido carbônico, encontrada como produto final do metabolismo dos animais superiores, e eliminada pela urina. A amida do ácido sulfanílico (sulfanilamida) e outras amidas substituídas relacionadas com ela, têm considerável importância terapêutica e conhecem-se por sulfamidas.

Nitrocomposto
  São chamados de nitrocompostos qualquer composto que apresente pelo menos um grupo funcional , onde R é obrigatoriamente um radical orgânico.
Possuem apenas nomenclatura oficial.
Nomenclatura Oficial dos Nitrocompostos
    A nomenclatura oficial dos nitrocompostos consiste em regras simples, que consideram o grupo NO2 como ramificação de um hidrocarboneto:
  • Dar o nome do Hidrocarboneto equivalente à estrutura pelo seu número de Carbonos.
  • Colocar o nome NITRO para indicar a presença do NO2 antes do nome do hidrocarboneto na estrutura.
  • Para indicar a posição do grupamento nitro, insaturação ou ramificação, o carbono 1 é o que estiver mais próximo do grupamento Nitro.
    Veja nos exemplos abaixo:
2 carbonos + grupo Nitro
4 carbonos + radical metil (Carbono 2)
+ grupo Nitro (carbono 2)
5 carbonos + 2 grupos
Nitro (carbonos 2 e 4)
6 carbonos + ligação dupla (carbono 3)
+ 3 radicais metil (carbonos 2 e 5)
+ 2 grupos Nitro (carbonos 1 e 5)
Nitroetano
2-Metil-2-nitrobutano
2,4-Dinitropentano
2,2,5-Trimetil-1,5-Dinitro-3-Hexeno

Nitrila

 

Nitrilas: apresentam o seguinte grupo funcional: -CN De maneira geral, pode-se considerar que as nitrilas são obtidas a partir da substituição do gás cianídrico(HCN).

Formador de Nitrilas: o HCN

O cianeto de hidrogênio(HCN), nas condições ambientais(25°C), é um líquido (TF=13°C; TE=26°C), sendo que a temperaturas pouco maiores é um gás com cheiro de amêndoa amarga. Sua descoberta ocorreu em 1782 quando Scheele aqueceu o azul da Prússia com o ácido sulfúrico. por esse motivo, foi inicialmente denominado ácido prússico.

 Nomenclatura Oficial das Nitrilas
  As regras de nomenclatura das nitrilas são relativamente simples. Acompanhe:
·         Deve-se considerar o carbono do grupamento CN e contá-lo, dando o nome do hidrocarboneto correspondente seguido da palavra nitrila.
·         Em caso de necessidade de numeração para indicar posição de insaturação ou ramificação, deve-se considerar como Carbono 1 aquele que estiver ligado ao Nitrogênio.
    Veja os exemplos:
3 Carbonos
4 Carbonos + 3 Radicais Metil (Carbonos 2 e 3)
5 Carbonos + Ligação dupla (Carbono 3) + Radical Metil (Carbono 2)
Propanonitrila
2,3,3-Trimetil-Butanonitrila
2-Metil-3-Pentenonitrila

Nomenclatura Usual das Nitrilas
    A nomenclatura usual das nitrilas chama o grupo -CN de Cianeto (assim como na nomenclatura inorgânica) e os outros carbonos são considerados radicais. Veja os exemplos:
Grupo Cianeto + 2 Carbonos
Grupo Cianeto + Radical m-Toluil
Grupo Cianeto + Radical Isopropil
Cianeto de Etila
Cianeto de m-Toluila
Cianeto de Isopropila



























Um comentário:

$iLvIo'S disse...

Gostei bastante, praticamente completo.