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 sp3, 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 sp3, 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 1,5-pentandiamina o cadaverina 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 R-NH3X + NaOH → RNH2 + H2O + NaX 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-NH3X + NaOH → RNH2 + H2O + NaX RNH2 + R’X → RNH + HX R’ Si possono alchilare anche: le ammine primarie Per ottenere le ammine secondarie 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. – NO2 può essere ridotto a –NH2 in diverse condizioni: – un idruro e un acido di Lewis (NaBH4 + NiCl2) – un metallo attivo in soluzione acida (Fe/AcOH o HCl, Sn/HCl, Zn/AcOH (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 CH2 con LiAlH4.

Riduzione dei nitrili Il cianuro –C≡N è un buon nucleofilo per SN2. La riduzione del nitrile con H2/cat o LiAlH4 fornisce il gruppo –CH2NH2 (1 C in più rispetto alla catena originaria) Come si ottengono i nitrili? N.B. dimetilsolfossido (DMSO) è usato come solvente

Proprietà chimiche R-NH2 + H2O  R-NH3+ + OH- solubilità in acqua 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-NH2  +  H2O      R-NH3+  +  OH- IL DOPPIETTO NON CONDIVISO è responsabile della  solubilità in acqua basicità proprietà nucleofile proprietà ligande (formano complessi con ioni metallici)

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

per effetto induttivo positivo. 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.

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

C H C C N H N N H H2O H2O 3 3 La scarsa solvatazione del catione deprime la basicità delle ammine terziarie

Le ammine aromatiche sono basi più deboli delle ammine alifatiche 2 2 2 2 Perché la coppia elettronica non condivisa è delocalizzata per risonanza. La risonanza stabilizza la forma non protonata dell’anilina NH2 + NH3 Kb = 4.2 x 10 -10 + OH - + H2O

Basi deboli perché il doppietto non è disponibile meno debole più debole NH2 + (-) Basi deboli perché il doppietto non è disponibile

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

ammine Basicità elettrondonatore elettronattrattore

Ammine aromatiche localizzazione della carica negativa Metossi anilina anilina Nitro anilina

ammina struttura pKa dietilammina Et2NH 11.1 etilammina EtNH2 10.8 tbutilammina (Me)3CNH2 10.4 trietilamina Et3N 9.7 Basicità ammoniaca NH3 9.3 anilina C6H5NH2 4.6

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

- H C l cloruro di metil ammonio H C l N N H H H H C H C H H O N O H O 3 3 H - O N O H O N O 2 nitrato di di-metil ammonio N 2 N H H H C H C 3 3 C H C H 3 3 H - O O C C H H O O C C H N 3 3 N C H acetato di tri-metil ammonio H C 3 C H 3 H C 3 C H 3 3 C H 3

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

Reazione con alogenoderivati Alchilazione delle ammine

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

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

3 I sale di tetraalchil ammonio C H H H H H H C I N N C H C H H C H C - N N C H C H 3 3 H C H C 3 3 C H C H 3 3 ammina terziaria

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

Reazione delle ammine primarie (nitrato (III) di idrogeno) con acido nitroso, HNO2 (nitrato (III) di idrogeno) a) H O O H + O O O N N H O N N H catione nitrosile b) H R O H H O O H2O R N N R N N R N N N H+ H 2 H ione diazonio

Reazione delle ammine secondarie (nitrato (III) di idrogeno) con acido nitroso, HNO2 (nitrato (III) di idrogeno) R ' H + R ' R ' R N R R N N O N N O H H N O catione nitrosile nitrosammina

Reazione delle ammine terziarie (nitrato (III) di idrogeno) con acido nitroso, HNO2 (nitrato (III) di idrogeno) R ' R ' R R N N O N N O R ' ' R ' ' catione nitrosile ione trialchilnitrosammonio

Reazione delle ammine aromatiche con acido nitroso, HNO2 (nitrato (III) di idrogeno) Le ammine aromatiche primarie reagiscono con i nitriti in ambiente acido per dare sali di diazonio, stabili a bassa temperatura. N N N H N N 2 N a N O ( H + ) 2 i n a c q u a a ° C catione diazonio

Formazione delle basi di Schiff 2 N H R ' R C O H N R ' R C 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 H + H O O O R C R C N R ' R C H X H N N X H - H R ' R ' ammide

FINE