FUNCIONES NITROGENADAS Y DERIVADOS AZUFRADOS

POR:

MARVAL, JERFENSON

AMINAS

Las aminas son derivados del amoniaco, uno, dos o los tres hidrógenos de la molécula del amoniaco pueden reemplazarse por estos grupos. El grupo

funcional caracteristico de las aminas se denomina “Grupo amino” y se escribe como -NH2 , asì, las

aminas se clasifican en primarias, secundarias y terciarias de acuerdo con el nùmero de grupos

orgànicos enlazados al nitrógeno.

NOMENCLATURA DE LAS AMINAS

El nombre de la raíz lo determina la cadena continua más larga de átomos de carbono. La terminación -o del nombre del alcano se cambia a la terminación -amina y se emplea un número para indicar la posición del grupo amino en la cadena. A los sustituyentes a lo largo de la cadena de carbonos se les asignan números para especificar sus ubicaciones, y se usa el prefijo N- para cada sustituyente en el átomo de nitrógeno.

PROPIEDADES FISICAS DE LAS AMINAS

Los orbítales tienen hibridación sp3 y están dirigidos como el C, hacia los vértices de un tetraedro, en el NH3 los ángulos de enlace H-N son de 107. 3° pero

en las aminas los sustituyentes distorsionan la pirámide ensanchándola. 

Las aminas son compuestos incoloros que se oxidan con facilidad lo que permite que se encuentren

como compuestos coloreados. Los primeros miembros de esta serie son gases con olor similar al

amoníaco. A medida que aumenta el número de átomos de carbono en la molécula, el olor se hace similar al del pescado. Las aminas aromáticas son

muy tóxicas se absorben a través de la piel.

PROPIEDADES QUIMICAS DE LAS AMINAS

Las aminas se comportan como bases. Cuando una amina se disuelve en agua, acepta un protón formando un ión alquil-amonio.

a) Síntesis de aminas: Las aminas se obtienen tratando derivados halogenados o alcoholes con amoniaco.

b) Las aminas inferiores se preparan comercialmente haciendo pasar amoniaco y vapores de alcohol en presencia de óxido de thorio o de aluminio caliente.

c) Las aminas aromáticas al reaccionar con ácido nitroso a temperatura elevada en presencia de ácido sulfúrico diluido se comportan como las aminas alifáticas, pero si la reacción ocurre a 0ºC se produce una sal de diazonio soluble en agua.

AMINAS. ¿DÓNDE SE ENCUENTRAN?

Las aminas se encuentran formando parte de la naturaleza, en los aminoácidos que conforman las proteínas que son un componente esencial del organismo de los seres vivos.  

Al degradarse las proteínas se descomponen en distintas aminas, como cadaverina y putrescina entre otras. Las cuales emiten olor desagradable.

Las aminas son parte de los alcaloides que son compuestos complejos que se encuentran en las plantas. Algunos de ellos son la morfina y la nicotina. Algunas aminas son biológicamente

importantes como la adrenalina y la noradrenalina. 

AMIDAS

Las amidas son derivados del amoniaco o de las aminas, éstas son productos que se obtienen por

acilación de aminas alifáticas o aromáticas, también son derivados de los ácidos carboxílicos. Las amidas secundarias se conocen con el nombre de imidas;

las amidas derivadas de tres sustituciones de hidrógeno del amoniaco por grupos acilos son las

amidas terciarias.

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE LAS AMIDAS

Las amidas son sólidos a temperatura ambiente y poseen un punto de ebullición muy alto.

Fundamentalmente ello se debe a la posibilidad de asociación por puentes de hidrogeno entre el grupo

carbonilo de la amida y los hidrógenos del grupo amino, que dan lugar a una estructura del siguiente

tipo entre moléculas, lo que hace que presenten formas cristalinas estables: C=O….H-N

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE LAS AMIDAS

La polarización del grupo carbonilo hace que posean un momento bipolar elevado por tanto presentan simultáneamente una capacidad de

asociación al margen de los puentes de hidrógeno, debida a los momentos bipolares

permanentes, que producen atracciones electroestáticas adicionales. La sustitución de

los hidrógenos por grupos alquílicos en el grupo amino hacen que disminuya su capacidad de

formación de puentes de hidrogeno, por la que las amidas de estas características poseen

puntos de fusión y ebullición mas bajos.

NOMENCLATURA DE AMIDAS

Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo la terminación -oico del ácido por -amida

SÍNTESIS DE AMIDAS

a) Las amidas se pueden obtener por reacción de aminas con haluros de alcanoílo y anhídridos.

El cloruro de etanoílo reacciona con dos equivalentes de metilamina para formar etanamida.

b) Los ácidos carboxílicos reaccionan con amoniaco y aminas formando amidas.

c) La reacción de amoniaco y aminas con ésteres forma amidas.

d) Preparación de urea.

La reacción de amoniaco con dióxido de carbono, seguido de calentamiento bajo presión genera urea.  La reacción transcurre en las

siguientes etapas.

NITRITOS

El ion nitrito es NO2−. Es un anión angular con

una configuración electrónica y una disposición angular similar a la del Ozono. Los nitritos pueden formar sales o ésteres a partir del ácido nitroso (HNO2). En la naturaleza los nitritos aparecen por oxidación biológica de las aminas y del amoníaco o por reducción del nitrato en condiciones anaeróbicas. En la industria pueden obtenerse al disolver N2O3 en disoluciones básicas.

Los nitritos forman parte de muchas formulaciones de sales para salar carnes (E249 = nitrito de potasio; E250 = nitrito de sodio). Se debe a su capacidad de mantener un color rojizo deseado en la materia prima ya que reaccionan con la mioglobina de la carne. Sin embargo, la concentración debe ser baja ya que hay sospechas de que favorecen el desarrollo de cáncer. Además por su interacción con la hemoglobina resultan tóxicos

En química orgánica, los nitritos son ésteres de ácido nitroso y contienen al grupo funcional nitrosooxi. Poseen la fórmula general RONO, donde R es un grupo arilo o alquilo. Al nitrito de amilo se lo usa en medicina para tratamientos de enfermedades del corazón.

NITRATOS

En los nitratos está presente el anión NO3-. El

nitrógeno en estado de oxidación +5 se encuentra en el centro de un triángulo formado por los tres oxígenos. La estructura es estabilizada por efectos mesoméricos.

Los nitratos orgánicos son ésteres del ácido nítrico con alcoholes. El nitrato orgánico más conocido es, probablemente, la nitroglicerina, formada a partir de una mezcla de glicerina, ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado.

Utilizando la misma mezcla de reactivos menos concentrado sobre la celulosa y tratando el producto generado con un químico X se obtiene el celuloide.

Los compuestos organosulfurados o compuestos de

organoazufre son compuestos orgánicos que contienen átomos de azufre enlazados a átomos

de carbono. A menudo se asocian con malos olores, pero muchos de los compuestos más dulces

conocidos son derivados organosulfurados. La naturaleza es rica en compuestos organosulfurados

pues el azufre es esencial para la vida.

Dos de los veinte aminoácidos comunes son compuestos organosulfurados. Los combustibles fósiles, carbón, petróleo y gas natural, que son

derivados de materiales pertenecientes a organismos vivos antiguos, necesariamente contienen compuestos organosulfurados, la

eliminación de los cuales es un objetivo importante de las refinerías de petróleo.

TIOÉTERES, TIOÉSTERES, TIOACETALES

Estos compuestos se caracterizan por contener enlaces C-S-C12 13 En comparación con los enlaces C-C, los enlaces C-Sson más largos, ya que el átomo de S es mayor que el de carbono, y un 10% más débiles. Las longitudes de enlace típicas en los compuestos de azufre son de 183 pm para el enlace S-C en el metanotiol y 173 pm, en el tiofeno. 

Los tioéteres se preparan habitualmente por alquilación de tioles. También se pueden preparar a través de un reordenamiento de Pummerer. En una reacción llamada reacción de Ferrario, el feniléter se convierte en fenoxatiína por acción del azufre elemental y del cloruro de aluminio.

Los tiofenos representan una clase especial de tioéteres que son aromáticos. La estabilización por resonancia del tiofeno es de 29 kcal/mol (121 kJ/mol) en comparación con los 20 kcal/mol (84 kJ/mol) para el análogo con átomos de oxígeno (furanos). La razón de esta diferencia es la mayor electronegatividad del oxígeno que desplaza electrones hacia sí mismo a expensas del anillo aromático. Sin embargo, como sustituyente aromático el grupo tio es menos efectivo como grupo de activación que el grupo alcoxi.

TIOLES, DISULFUROS, POLISULFUROS

Los tioles contienen el grupo funcional R-SH. Los tioles son estructuralmente similares a los alcoholes, pero estas funciones son muy diferentes en sus propiedades químicas. Los tioles son más nucleofílicos, más ácidos, y se oxidan con mayor facilidad. Esta acidez puede variar en unas 5 unidades de pKa.

El Enlace disulfuro R-S-S-R con un enlace covalente azufre - azufre es importante para entrecruzamiento: en bioquímica para el plegado y la estabilidad de algunas proteínas, y en química de polímeros para la reticulación del caucho.

También son conocidas cadenas más largas de átomos de azufre, como en el producto natural varacina, que contiene un inusual anillo de pentatiepina (cadena de 5 átomos de azufre ciclados sobre dos átomos de carbono contiguos de un anillo de benceno).

TIOCETONAS, TIOALDEHÍDOS Y COMPUESTOS RELACIONADOS

Los compuestos con doble enlace entre el carbono y el azufre (C=S) son relativamente poco comunes, pero son compuestos importantes el disulfuro de carbono, el sulfuro de carbonilo y el tiofosgeno.

Las tiocetonas (RC(=S)R') son poco comunes con sustituyentes alquilo, pero un ejemplo es la tiobenzofenona Los tioaldehídos son aún más raros, reflejando su falta de protección estérica (el tioformaldehído existe como un trímero cíclico). Las tioamidas, de fórmulaR1C(=S)N(R2)R3 son más comunes. Por lo general son preparadas por reacción de amidas con reactivo de Lawesson.