Compuestos nitrogenados

Una amina 胺 tiene un grupo $\text{–NH}_2$ (primaria) o un grupo $\text{–NH}$ (secundaria).

Síntesis de aminas

• Un haloalcano 卤代烷 con $\text{NH}_3$ en etanol, calentado a presión → produce una amina primaria.
• Un haloalcano con una amina primaria, calentado a presión → produce una amina secundaria.
• Reducción 还原 de una amida 酰胺 con $\text{LiAlH}_4$.
• Reducción de un nitrilo 腈 con $\text{LiAlH}_4$ o $\text{H}_2/\text{Ni}$.

Una amina (o amoníaco 氨) reacciona con un cloruro acilo en una reacción de condensación 缩合 para dar una amida. El reactivo es un cloruro acilo 酰氯.

Basicidad de las aminas

La basicidad 碱性 de una amina proviene del par solitario de su nitrógeno, el cual puede aceptar un $\text{H}^+$ del agua.

Síntesis de fenilamina

Obtenga fenilamina 苯胺 a partir del benceno en dos pasos: nitré el benceno hasta nitrobenceno, luego redúzcalo con caliente $\text{Sn}$ y concentrado $\text{HCl}$, seguido de $\text{NaOH(aq)}$.

Reacciones

• Con agua bromada a temperatura ambiente → 2,4,6-tribromofenilamina (un precipitado blanco). El anillo está activado, similar al fenol.
• Con $\text{HNO}_2$ (obtenido de $\text{NaNO}_2$ y ácido diluido) por debajo de $10\,°\text{C}$ → produce una sal diazonio; calentar esto con agua da fenol.

Basicidad relativa

La etilamina es la base más fuerte: su grupo alquilo empuja densidad electrónica hacia el nitrógeno, haciendo que el par solitario esté más disponible. La fenilamina es la más débil, porque su par solitario se deslocaliza 离域 hacia el anillo de benceno, por lo que está menos disponible para aceptar un $\text{H}^+$.

Compuestos azoicos

Una sal diazonio 重氮盐 (cloruro de benzenediazonio) se acopla con fenol 苯酚 en $\text{NaOH(aq)}$ para formar un compuesto azoico 偶氮化合物. El grupo azo es $\text{–N=N–}$. Los compuestos azoicos son intensamente coloreados y a menudo se utilizan como colorantes 染料; muchos otros colorantes azoicos se fabrican de manera similar.

Ejemplo resuelto. Un aminoácido tiene un punto isoeléctrico de pH 6.0. Da su carga, y el electrodo hacia el que se mueve en electroforesis, a pH 2, a pH 6.0 y a pH 11. Compara el pH de la solución con el punto isoeléctrico cada vez. A pH 2, muy por debajo de él, la solución es ácida, por lo que el $\text{–NH}_2$ gana un $\text{H}^{+}$: el aminoácido es positivo y se mueve hacia el cátodo (electrodo negativo). A pH 6.0, exactamente su punto isoeléctrico, es el zwitterión sin carga neta, por lo que no se mueve. A pH 11, muy por encima de él, el $\text{–COOH}$ pierde su $\text{H}^{+}$: el aminoácido es negativo y se mueve hacia el ánodo. Compara el pH con el punto isoeléctrico, nunca con 7 - y ten en cuenta que el zwitterión aún lleva ambas cargas, simplemente no tiene una carga neta.

Una amida se forma a partir de amoníaco o una amina primaria con un cloruro acilo a temperatura ambiente.

Sus reacciones:

• Hidrólisis con ácido o álcali acuoso, produciendo el ácido carboxílico (o su sal) y la amina (o amonio).
• Reducción del grupo C=O con $\text{LiAlH}_4$ para producir una amina.

Una amida es una base mucho más débil que una amina, porque el par solitario del nitrógeno se deslocaliza sobre el grupo C=O vecino, por lo que no está disponible para aceptar un $\text{H}^+$.

Un aminoácido 氨基酸 posee tanto un grupo básico $\text{–NH}_2$ como un grupo ácido $\text{–COOH}$.

Zwitteriones y punto isoeléctrico

El $\text{–COOH}$ puede ceder su $\text{H}^+$ al $\text{–NH}_2$ en la misma molécula, formando un zwitterión 两性离子 ($\text{H}_3\text{N}^+\text{–CHR–COO}^-$) — un ion con extremos positivo y negativo pero sin carga global.

• En medio ácido (pH bajo), el aminoácido gana $\text{H}^+$ y se vuelve positivo.
• En medio alcalino (pH alto), pierde $\text{H}^+$ y se vuelve negativo.
• En un pH especial, el punto isoeléctrico 等电点, existe mayoritariamente como zwitterión sin carga neta.

Puentes peptídicos

Dos aminoácidos se unen mediante una reacción de condensación: el $\text{–COOH}$ de uno y el $\text{–NH}_2$ del otro reaccionan, perdiendo agua y formando un enlace peptídico 肽键 (un enlace amida). Dos aminoácidos dan un dipéptido 二肽; tres dan un tripeptido.

Electrofóresis

En la electrofóresis 电泳, una mezcla se coloca en un campo eléctrico a un pH elegido:

• por encima de su punto isoeléctrico, un aminoácido es negativo y se mueve hacia el electrodo positivo.
• por debajo de su punto isoeléctrico, es positivo y se mueve hacia el electrodo negativo.
• en su punto isoeléctrico, no se mueve. Así, los diferentes aminoácidos se separan.

• La fenilamina es una base más débil que las aminas alifáticas porque el par libre del N se deslocaliza en el anillo.
• La diazotización ($\text{NaNO}_2$/HCl, por debajo de $10\ ^\circ\text{C}$) seguida de acoplamiento da colorantes azoicos — aprende las condiciones y el producto coloreado.
• Los aminoácidos son zwitteriones (con ambos $-\text{NH}_2$ y $-\text{COOH}$), por lo que son anfotéricos; describe su comportamiento a ambos lados del punto isoeléctrico.