Propiedades básicas e influencia de la estructura
Las aminas son bases orgánicas. Al igual que el amoníaco, son capaces de actuar como donantes de pares de electrones debido al átomo de nitrógeno. La fuerza de estas propiedades depende directamente de la naturaleza del radical hidrocarbonado unido, el cual ejerce un efecto inductivo o mesomérico (que es directamente opuesto al efecto de los radicales sobre la acidez de alcoholes y fenoles).
En las aminas alifáticas (saturadas), los grupos alquilo muestran un efecto inductivo positivo (+I). Desplazan la densidad electrónica hacia el átomo de nitrógeno, haciendo que su par de electrones sea más accesible para la formación de un enlace dativo (o coordinado). Por lo tanto, las aminas saturadas son bases más fuertes que el amoníaco común.
En las aminas aromáticas, como la anilina, se observa un panorama diferente. El par de electrones no enlazantes del nitrógeno entra en conjugación con el sistema de electrones $\pi$ del anillo bencénico. Es atraído hacia el interior del anillo y se vuelve menos accesible para la unión. En consecuencia, la anilina es significativamente más débil como base que el amoníaco y sus análogos alifáticos.
Serie general de disminución de la fuerza de las bases: Aminas saturadas > Amoníaco > Aminas aromáticas
Si se lleva a cabo una reacción entre una base fuerte (etilamina) y la sal de una débil (clorhidrato de anilina), el equilibrio se desplazará de manera natural hacia la formación de la base más débil: la anilina libre.
Interacción con iones metálicos y ácido nitroso
Gracias al mecanismo dativo, las aminas desempeñan un papel excelente como ligandos en las reacciones de complejación. Interactúan con iones metálicos (predominantemente del bloque $d$). Por ejemplo, la adición de metilamina al sulfato de cobre(II) da lugar a una solución azul intensamente coloreada; se forma un catión complejo.
Las diaminas (por ejemplo, el etilendiamino) forman complejos especialmente estables. Cada una de estas moléculas tiene dos átomos de nitrógeno donantes y se une al metal (por ejemplo, a un ion de zinc o cobre) mediante dos enlaces simultáneamente, implementando el denominado efecto quelato.
Una reacción específica para las aminas primarias es la desaminación. Ocurre bajo la acción del ácido nitroso (el cual a menudo se genera directamente en el medio de reacción a partir de nitrito de sodio y ácido clorhídrico). Durante este proceso, la amina se convierte en el alcohol correspondiente, y la reacción va acompañada del desprendimiento de burbujas de nitrógeno gaseoso.
Reacciones de sustitución en el grupo amino
En las aminas primarias y secundarias, los átomos de hidrógeno unidos al nitrógeno poseen suficiente movilidad para participar en reacciones de sustitución:
- Alquilación: al interactuar con derivados halogenados de hidrocarburos, el átomo de hidrógeno es sustituido por un nuevo radical. Este es un método clásico para obtener aminas secundarias y terciarias a partir de primarias.
- Acilación: reacción con haluros de ácido (por ejemplo, cloruro de acetilo). Como resultado, se forman amidas sustituidas, en las cuales el radical hidrocarbonado está unido directamente al átomo de nitrógeno.
Propiedades de las aminas terciarias y reactividad de la anilina
Las aminas terciarias, carentes de átomos de hidrógeno móviles en el nitrógeno, son capaces de participar en reacciones de adición con haloalcanos. Como resultado, se forman sales de amonio cuaternario (por ejemplo, cloruro de tetraetilamonio). Son compuestos cristalinos, muy solubles en agua. A diferencia de las sales de amonio ordinarias, son químicamente sumamente estables: no sufren hidrólisis ni son destruidas por la acción de los álcalis. El representante más importante de tales cationes en el organismo es la colina, un precursor estructural del mediador acetilcolina.
En las aminas aromáticas, el grupo amino ejerce una influencia potente sobre el anillo bencénico. Al manifestar un efecto mesomérico positivo (+M), aumenta la densidad electrónica en el anillo, lo que acelera drásticamente las reacciones de sustitución electrofílica. En esto se basa la reacción característica de la anilina: al añadir agua de bromo, la solución se decolora y precipita un sólido blanco de 2,4,6-tribromoanilina.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué aminas biógenas se forman mediante la descarboxilación de los aminoácidos histidina y tirosina?
Durante las transformaciones asociadas a la descarboxilación de aminoácidos, se forman las siguientes aminas biógenas:
- Histamina: se forma por la descarboxilación de la histidina; es un mediador de la inflamación y de las reacciones alérgicas.
- Dopamina: se forma a partir de la tirosina.
- Noradrenalina: se forma a partir de la tirosina a través de la dopamina.
- Adrenalina: se forma a partir de la tirosina a través de la noradrenalina.
- Tiramina: un derivado de la tirosina.
¿Qué grupos de fármacos contienen sales de amonio cuaternario?
Los compuestos de amonio cuaternario forman parte de medicamentos que actúan sobre las sinapsis colinérgicas.
- Compuestos de amonio biscuaternario: incluyen el bensulfonato de hexametonio, el bromuro de azametonio y el yoduro de tripirio.
- Fármacos curariformes: la mayoría de los representantes del grupo, incluido el tubocurarina, tienen dicha estructura.
- Fármacos para el tratamiento de la miastenia grave: entre ellos se encuentra el cloruro de ambenonio, que no atraviesa la barrera hematoencefálica.
Para recordar la fuerza de las bases, imagine una escalera: en el escalón superior se encuentran las más fuertes (aminas saturadas o alifáticas), en el medio el amoníaco, y en el inferior las aminas aromáticas debilitadas.
Preguntas de clases y exámenes
¿Por qué la anilina es una base más débil que la etilamina?
En la anilina, el par de electrones no enlazantes del nitrógeno participa en la conjugación con el anillo bencénico, lo que lo hace menos accesible. En la etilamina, por el contrario, el radical cede densidad electrónica al nitrógeno debido al efecto inductivo positivo.
¿Qué se forma en la reacción de aminas alifáticas primarias con ácido nitroso?
Ocurre la reacción de desaminación: la amina primaria se convierte en alcohol, liberándose agua y nitrógeno gaseoso libre.
¿En qué se diferencian las sales de amonio cuaternario de las sales de amina comunes?
Las sales cuaternarias son significativamente más estables: no se hidrolizan en soluciones acuosas ni se descomponen al añadir álcalis fuertes.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de los efectos inductivo y mesomérico en moléculas orgánicas
- Estructura y funciones biológicas de la colina en el sistema nervioso
- Características de la formación de complejos con participación de diaminas (efecto quelato)
- Reacciones de sustitución electrofílica en el anillo aromático usando la anilina como ejemplo
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