- بناء
- خصائص الأمينات
- قطبية
- الخصائص البدنية
- الذوبان في الماء
- قاعدية
- الألكيلامين مقابل الأريلامين
- أنواع (ابتدائي ، ثانوي ، جامعي)
- تدريب
- ألكلة الأمونيا
- الهدرجة التحفيزية
- التسمية
- التطبيقات
- الملونات
- العقاقير والمخدرات
- معالجة الغاز
- الكيمياء الزراعية
- تصنيع الراتنج
- المغذيات الحيوانية
- صناعة المطاط
- المذيبات
- أمثلة
- كوكايين
- النيكوتين
- مورفين
- السيروتونين
- المراجع
و الأمينات هي مركبات عضوية مشتقة من الأمونيا. في نفوسهم ، تحدث روابط تساهمية بين الكربون والنيتروجين. وبطبيعة الحال ، فإن جزيء النيتروجين خامل حركيًا ؛ ولكن بفضل التثبيت البيولوجي ، يتحول إلى أمونيا ، والتي بدورها تخضع لتفاعلات ألكلة لاحقة.
عندما يتم "ألكلة" الأمونيا ، فإنها تحل محل ذرة كربون محل واحد أو اثنين أو ثلاثة من الهيدروجين الثلاثة. قد تأتي هذه الكربونات من مجموعة ألكيل (R) أو أريل (أر). وبالتالي ، هناك أمينات أليفاتية (خطية أو متفرعة) وعطرية.
الصيغة العامة للأمين. المصدر: MaChe، from Wikimedia Commons.
تظهر الصيغة العامة للأمينات الأليفاتية أعلاه. يمكن استخدام هذه الصيغة للأمينات العطرية ، مع الأخذ في الاعتبار أن R يمكن أن تكون أيضًا مجموعة أريل Ar. لاحظ التشابه بين أمين والأمونيا، NH 3. عمليًا ، تم استبدال H بسلسلة جانبية R.
إذا كانت R تتكون من سلاسل أليفاتية ، فلديك ما يعرف بالكلامين alkylamine ؛ بينما إذا كان R عطريًا بطبيعته ، فهو أريلامين. من الأريلامين ، الأهم من ذلك كله هو الألانين: مجموعة أمينية ، -NH 2 ، مرتبطة بحلقة البنزين.
عندما تكون هناك مجموعات مؤكسجة في بنية جزيئية ، مثل OH و COOH ، لم يعد يسمى المركب أمينًا. في هذه الحالة ، يعتبر الأمين بديلاً: المجموعة الأمينية. على سبيل المثال ، يحدث هذا في الأحماض الأمينية ، وكذلك في الجزيئات الحيوية الأخرى ذات الأهمية الكبيرة للحياة.
نظرًا لوجود النيتروجين في العديد من المركبات الأساسية للحياة ، فقد كانت تعتبر أمينات حيوية ؛ أي "الفيتامينات". ومع ذلك ، فإن العديد من الفيتامينات ليست حتى من الأمينات ، والأكثر من ذلك ، أنها ليست كلها حيوية للحياة. ومع ذلك ، هذا لا ينفي أهميته الكبيرة في الكائنات الحية.
الأمينات هي قواعد عضوية أقوى من الأمونيا نفسها. يمكن استخلاصها بسهولة من المواد النباتية ، ولها تفاعلات قوية بشكل عام مع المصفوفة العصبية للكائنات الحية ؛ ومن ثم فإن العديد من الأدوية والعقاقير تتكون من أمينات ذات تركيبات وبدائل معقدة.
بناء
ما هو هيكلها؟ على الرغم من أنها تختلف باختلاف طبيعة R ، إلا أن البيئة الإلكترونية لذرة النيتروجين هي نفسها بالنسبة لكل منها: رباعي السطوح. ولكن ، نظرًا لوجود زوج من الإلكترونات غير المشتركة على ذرة النيتروجين (··) ، تصبح الهندسة الجزيئية هرمية. هذا هو الحال مع الأمونيا والأمينات.
يمكن تمثيل الأمينات مع رباعي الوجوه ، تمامًا كما هو الحال مع مركبات الكربون. وبالتالي ، يتم رسم NH 3 و CH 4 على شكل رباعي الأسطح ، حيث يقع الزوج (··) في أحد الرؤوس فوق النيتروجين.
كلا الجزيئات آيرالية. ومع ذلك ، فإنها تبدأ في إظهار chirality حيث يتم استبدال H الخاصة بهم بـ R. يكون amine R 2 NH هو achiral إذا كان الاثنان R مختلفان. ومع ذلك ، فإنه يفتقر إلى أي تكوين لتمييز متماثل واحد عن الآخر (كما هو الحال مع مراكز الكربون اللولبية).
هذا لأن المتغيرات المتشابهة:
R 2 N-H - H-NR 2
يتم تبادلها بمعدل لا يستطيع أي منهما عزل نفسه ؛ وبالتالي تعتبر هياكل الأمينات آيرالية على الرغم من اختلاف جميع البدائل الموجودة على ذرة النيتروجين.
خصائص الأمينات
قطبية
الأمينات عبارة عن مركبات قطبية ، حيث أن المجموعة الأمينية NH 2 ، التي تحتوي على ذرة نيتروجين كهربية ، تساهم في العزم ثنائي القطب للجزيء. لاحظ أن النيتروجين لديه القدرة على التبرع بروابط الهيدروجين ، مما يجعل الأمينات لها نقاط انصهار وغليان عالية بشكل عام.
ومع ذلك ، عند مقارنة هذه الخاصية بخاصية المركبات المؤكسجة ، مثل الكحوليات والأحماض الكربوكسيلية ، فإنها تؤدي إلى مقادير أقل.
على سبيل المثال ، تكون درجة غليان إيثيل أمين ، CH 3 CH 2 NH 2 (16.6 درجة مئوية) أقل من نقطة غليان الإيثانول ، CH 3 CH 2 OH (78 درجة مئوية).
وبالتالي ، يتضح أن روابط الهيدروجين OH أقوى من تلك الموجودة في NH ، على الرغم من أن الأمين يمكن أن يشكل أكثر من جسر واحد. هذه المقارنة صالحة فقط إذا كان R له نفس الوزن الجزيئي للمركبين (CH 3 CH 2 -). من ناحية أخرى ، يغلي الإيثان عند -89 درجة مئوية ، CH 3 CH 3 ، وهو غاز عند درجة حرارة الغرفة.
بما أن الأمين يحتوي على هيدروجين أقل ، فإنه يشكل روابط هيدروجينية أقل ونقطة غليانه تنخفض. ويلاحظ ذلك من خلال مقارنة نقطة غليان ثنائي ميثيل أمين ، (CH 3) 2 NH (7 درجة مئوية) ، مع نقطة غليان إيثيل أمين (16.6 درجة مئوية).
الخصائص البدنية
في عالم الكيمياء ، عندما نتحدث عن أمين ، يظهر الفعل اللاإرادي المتمثل في حبس أنفك. هذا لأنها تميل بشكل عام إلى أن تكون لها روائح كريهة ، وبعضها يشبه رائحة الأسماك الفاسدة.
بالإضافة إلى ذلك ، تميل الأمينات السائلة إلى أن يكون لها نغمات صفراء ، مما يزيد من عدم الثقة البصري الذي تولده.
الذوبان في الماء
تميل الأمينات إلى أن تكون غير قابلة للذوبان في الماء لأنه ، على الرغم من قدرتها على تكوين روابط هيدروجينية مع H 2 O ، إلا أن مكونها العضوي الغالب يكون كارهًا للماء. كلما كانت مجموعات R أكبر أو أطول ، قلت قابليتها للذوبان في الماء.
عندما يكون هناك حمض في الوسط ، تزداد قابلية الذوبان بتكوين ما يعرف بأملاح الأمين. في نفوسهم ، يحتوي النيتروجين على شحنة جزئية موجبة ، والتي تجذب كهربائياً الأنيون أو القاعدة المترافقة للحمض.
على سبيل المثال ، في محلول مخفف من حمض الهيدروكلوريك ، يتفاعل أمين RNH 2 على النحو التالي:
RNH 2 + HCl => RNH 3 + Cl - (ملح الأمين الأساسي)
كان RNH 2 غير قابل للذوبان (أو قابل للذوبان بشكل طفيف) في الماء ، وفي وجود الحمض فإنه يشكل ملحًا ، ويفيد انحلال أيوناته قابليته للذوبان.
لماذا يحدث هذا؟ تكمن الإجابة في إحدى الخصائص الرئيسية للأمينات: فهي قطبية وأساسية. نظرًا لكونها أساسية ، فإنها ستتفاعل مع الأحماض القوية بما يكفي لتكوين بروتوناتها ، وفقًا لتعريف Brönsted-Lowry.
قاعدية
الأمينات هي قواعد عضوية أقوى من الأمونيا. كلما زادت كثافة الإلكترون حول ذرة النيتروجين ، كلما كانت أساسية ؛ أي أنه سينتج الأحماض في البيئة بسرعة أكبر. إذا كان الأمين أساسيًا جدًا ، فيمكنه حتى إخراج البروتون من الكحول.
تساهم مجموعات R في كثافة الإلكترون في النيتروجين عن طريق التأثير الحثي ؛ منذ ذلك الحين ، يجب ألا ننسى أنها واحدة من أكثر الذرات الكهربية الموجودة في الوجود. إذا كانت هذه المجموعات طويلة جدًا أو ضخمة ، فسيكون التأثير الاستقرائي أكبر ، مما سيزيد أيضًا من المنطقة السلبية حول زوج الإلكترون (··).
هذا يسبب (··) لقبول H + أيون بسرعة أكبر. ومع ذلك ، إذا كانت R ضخمة جدًا ، فإن القاعدة تقل عن طريق التأثير الفراغي. لماذا ا؟ لسبب بسيط هو أنه يجب على H + عبور تكوين الذرات قبل الوصول إلى النيتروجين.
هناك طريقة أخرى للتفكير حول أساسيات الأمين وهي تثبيت ملح الأمين. الآن ، الذي يتناقص بالتأثير الاستقرائي يمكن أن يقلل الشحنة الموجبة N + ، سيكون أمينًا أساسيًا أكثر. الأسباب هي نفسها موضحة للتو.
الألكيلامين مقابل الأريلامين
الألكيلامين أكثر أساسية من الأريلامين. لماذا ا؟ لفهمها ببساطة ، يظهر هيكل الأنيلين:
جزيء الأنيلين. المصدر: كالفيرو. ، عبر ويكيميديا كومنز
أعلاه ، في المجموعة الأمينية ، يوجد زوج الإلكترونات (··). هذا الزوج "يسافر" داخل الحلقة في مواضع ortho و para فيما يتعلق NH 2. هذا يعني أن الرأسين العلويين والرأس المقابل لـ NH 2 مشحونان سالبًا ، بينما ذرة النيتروجين مشحونة بشكل إيجابي.
نظرًا لأن النيتروجين مشحون بشكل إيجابي ، + N ، فإنه سوف يصد أيون H +. وإذا لم يكن هذا كافيًا ، فسيتم فصل زوج الإلكترون داخل الحلقة العطرية ، مما يجعل من الصعب الوصول إلى الأحماض المنفصلة.
يمكن أن تزداد أساسيات الأنيلين إذا كانت المجموعات أو الذرات التي تمنحه كثافة إلكترونية مرتبطة بالحلقة ، وتتنافس مع الزوج (··) ويجبرها على أن تكون على الأرجح موجودة على ذرة النيتروجين ، وتكون جاهزة للعمل كقاعدة.
أنواع (ابتدائي ، ثانوي ، جامعي)
أنواع الأمينات. المصدر: جو عبر ويكيبيديا.
على الرغم من عدم تقديمها رسميًا ، فقد تمت الإشارة بشكل ضمني إلى الأمينات الأولية والثانوية والثالثية (الصورة العلوية ، من اليسار إلى اليمين).
الأمينات الأولية (RNH 2) أحادي الاستبدال ؛ يتم تفكيك المجموعات الثانوية (R 2 NH) ، بمجموعتي R alkyl أو aryl ؛ والثالثية (R 3 N) ، يتم استبدالها ، ويفتقر إلى الهيدروجين.
جميع الأمينات الموجودة مشتقة من هذه الأنواع الثلاثة ، لذا فإن تنوعها وتفاعلاتها مع المصفوفة البيولوجية والعصبية هائلة.
بشكل عام ، يمكن توقع أن تكون الأمينات الثلاثية هي الأكثر أساسية ؛ ومع ذلك ، لا يمكن تقديم مثل هذا الادعاء دون معرفة هياكل R.
تدريب
ألكلة الأمونيا
في البداية ذكر أن الأمينات مشتقة من الأمونيا. لذلك ، فإن أبسط طريقة لتشكيلها هي الألكلة. للقيام بذلك ، يتم تفاعل فائض من الأمونيا مع هاليد ألكيل ، متبوعًا بإضافة قاعدة لتحييد ملح الأمين:
NH 3 + RX => RNH 3 + X - => RNH 2
لاحظ أن هذه الخطوات تؤدي إلى أمين أساسي. يمكن أيضًا تكوين الأمينات الثانوية وحتى الثلاثية ، حيث ينخفض العائد لمنتج واحد.
بعض طرق التدريب ، مثل تركيب غابرييل ، تجعل من الممكن الحصول على الأمينات الأولية بحيث لا يتم تكوين منتجات أخرى غير مرغوب فيها.
أيضًا ، يمكن تقليل الكيتونات والألدهيدات في وجود الأمونيا والأمينات الأولية ، لإنتاج الأمينات الثانوية والثالثية.
الهدرجة التحفيزية
يمكن تقليل مركبات النيترو في وجود الهيدروجين ومحفز للأمينات المقابلة لها.
ArNO 2 => ArNH 2
يتم أيضًا تقليل النتريل ، RC≡N ، والأميدات ، RCONR 2 ، لإعطاء الأمينات الأولية والثالثية ، على التوالي.
التسمية
كيف يتم تسمية الأمينات؟ في معظم الأحيان يتم تسميتها بناءً على R أو مجموعة الألكيل أو مجموعة الأريل. إلى اسم R ، المشتق من ألكانه ، تضاف كلمة "أمين" في النهاية.
وهكذا ، فإن CH 3 CH 2 CH 2 NH 2 عبارة عن بروبيل أمين. من ناحية أخرى ، يمكن تسميته بالنظر إلى الألكان فقط وليس كمجموعة R: البروبانامين.
الطريقة الأولى لتسميتها هي الأكثر شهرة والأكثر استخدامًا.
عندما يكون هناك مجموعتان من NH 2 ، يتم تسمية الألكان ويتم سرد مواقع المجموعات الأمينية. وهكذا ، يسمى H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2: 1.4-بيوتانيديامين.
إذا كانت هناك مجموعات مؤكسجة ، مثل OH ، فيجب إعطاؤها الأولوية على NH 2 ، والذي يتم تسميته كبديل. على سبيل المثال ، يسمى HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2: 3-أمينوبروبانول.
وفيما يتعلق بالأمينات الثانوية والثالثية ، يتم استخدام الأحرف N للإشارة إلى مجموعات R. ستبقى السلسلة الأطول مع اسم المركب. وهكذا ، يسمى CH 3 NHCH 2 CH 3: N-Methylethylamine.
التطبيقات
الملونات
يمكن أن تكون الأمينات العطرية الأولية بمثابة مادة أولية لتخليق صبغة الآزو. في البداية ، تتفاعل الأمينات لتكوين أملاح الديازونيوم ، والتي تشكل مركبات الآزو عن طريق اقتران الآزو (أو اقتران الديازو).
هذه ، بسبب تلوينها الشديد ، تستخدم في صناعة النسيج كمادة صباغة ؛ على سبيل المثال: الميثيل البرتقالي ، البني المباشر 138 ، الغروب الأصفر FCF والبونسو.
العقاقير والمخدرات
تعمل العديد من الأدوية مع ناهضات ومناهضات الناقلات العصبية الأمينية الطبيعية. أمثلة:
- الكلوروفينيرامين مضاد للهستامين يستخدم في السيطرة على عمليات الحساسية نتيجة تناول بعض الأطعمة ، حمى القش ، لدغات الحشرات ، إلخ.
- الكلوربرومازين عامل مهدئ وليس محفز للنوم. يخفف من القلق ويستخدم حتى في علاج بعض الاضطرابات النفسية.
- يستخدم الايفيدرين وفينيليفيدرين كمزيلات احتقان للجهاز التنفسي.
- الأميتريبتيلين والإيميبرامين amitriptyline و imipramine amines من الدرجة الثالثة تستخدم في علاج الاكتئاب. نظرًا لتركيبها ، يتم تصنيفها على أنها مضادات الاكتئاب ثلاثية الحلقات.
- مسكنات الألم الأفيونية مثل المورفين والكودلين والهيروين هي أمينات من الدرجة الثالثة.
معالجة الغاز
تُستخدم العديد من الأمينات ، بما في ذلك ديجليكولامين (DGA) ودي إيثانولامين (DEA) ، في إزالة غازات ثاني أكسيد الكربون (CO 2) وكبريتيد الهيدروجين (H 2 S) الموجودة في الغاز الطبيعي وفي المصافي.
الكيمياء الزراعية
الميثيلامين هي مركبات وسيطة في تركيب المواد الكيميائية التي تستخدم في الزراعة كمبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات ومبيدات الحشرات والمبيدات الحيوية.
تصنيع الراتنج
تُستخدم ميثيل أمين أثناء إنتاج راتنجات التبادل الأيوني ، والتي يمكن استخدامها في إزالة أيونات الماء.
المغذيات الحيوانية
يستخدم ثلاثي ميثيل أمين (TMA) في المقام الأول في إنتاج كلوريد الكولين ، وهو مكمل فيتامين ب يستخدم في تغذية الدجاج والديك الرومي والخنازير.
صناعة المطاط
ثنائي ميثيل أمين أوليات (DMA) هو مستحلب يستخدم في إنتاج المطاط الصناعي. يستخدم التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) مباشرةً كمعدِّل بلمرة في طور بخار البوتادين ، وكمثبت لمطاط المطاط الطبيعي بدلاً من الأمونيا
المذيبات
يتم استخدام ثنائي ميثيل أمين (DMA) ومونوميثيل أمين (MMA) لتركيب المذيبات القطبية اللاإنتاجية ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) وثنائي ميثيل أسيتاميد (DMAc) و n-methylpyrrolidone (NMP).
تشمل تطبيقات DMF: طلاء يوريتان ، ومذيب خيوط الأكريليك ، ومذيبات التفاعل ، ومذيبات الاستخلاص.
يستخدم DMAc في صناعة أصباغ الغزل والمذيبات. أخيرًا ، يتم استخدام NMP في تكرير زيوت التشحيم ومزيل الطلاء وطلاء المينا.
أمثلة
كوكايين
جزيء الكوكايين. المصدر: NEUROtiker ، عبر ويكيميديا كومنز
يستخدم الكوكايين كمخدر موضعي في أنواع معينة من جراحة العين والأذن والحنجرة. كما رأينا ، فهو أمين من الدرجة الثالثة.
النيكوتين
جزيء النيكوتين. المصدر: جو ، من ويكيميديا كومنز
النيكوتين هو العامل الأساسي لإدمان التبغ وهو كيميائي أمين ثلاثي. يتم امتصاص النيكوتين الموجود في دخان التبغ بسرعة وهو شديد السمية.
مورفين
جزيء المورفين. المصدر: NEUROtiker ، من ويكيميديا كومنز
وهو من أكثر مسكنات الآلام فاعلية في تخفيف الآلام وخاصة السرطان. إنه ، مرة أخرى ، أمين من الدرجة الثالثة.
السيروتونين
جزيء السيروتونين. المصدر: Harbin، from Wikimedia Commons
السيروتونين هو ناقل عصبي أمين. في مرضى الاكتئاب ينخفض تركيز المستقلب الرئيسي للسيروتونين. على عكس الأمينات الأخرى ، هذا هو الأساسي.
المراجع
- غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة العاشرة). وايلي بلس.
- كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
- موريسون وبويد. (1987). الكيمياء العضوية. (الطبعه الخامسة). أديسون ويسلي إيبيروأمريكانا.
- شركة Chemours. (2018). ميثيل أمين: الاستخدامات والتطبيقات. تم الاسترجاع من: chemours.com
- أبحاث سوق الشفافية. (سادس). الأمينات: حقائق واستخدامات مهمة. تم الاسترجاع من: transparentmarketresearch.com
- ويكيبيديا. (2019). أمين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- جانونج ، دبليو إف (2003). علم وظائف الأعضاء الطبية. الطبعة ال 19. التحرير دليل موديرنو.