QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL

UNIVERSIDAD DEL VALLE

VICERRECTORIA ACADÉMICA

DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN DESESCOLARIZADA

CURSO DE

QUÍMICA ORGÁNICA GENERAL

AUTORA:

LUZ MARINA JARAMILLO PhD

Profesora Titular

Facultad de Ciencias - Departamento de Química

Santiago de Cali, 2001

COMPUESTOS ORGÁNICOS DEL NITRÓGENO:

AMINAS, NITROSOAMINAS, COMPUESTOS AZO

Y HETEROCICLICOS AROMÁTICOS

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS

ESPECÍFICOS

8.1 EL GRUPO AMINO Y CLASIFICACIÓN DE LAS AMINAS

8.2 PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS AMINAS

8.3 BASICIDAD DE LAS AMINAS

8.3.1 Sales de las Aminas

8.4 REACCIONES DE LAS AMINAS

8.4.1 Aminas cono Nucleófilos. Alquilación

8.4.2 Eliminación de Hoffmann

8.4.3 Reacciones de Aminas con Acido Nitroso: Sales Diazonio y

Nitrosoaminas

8.4.3.1 Aminas Primarias Alifáticas

8.4.3.2 Aminas Primarias Aromáticas

8.4.3.3 Aminas Secundarias: Formación de Nitrosoaminas

8.4.3.4 Aminas Terciarias

8.4.4 Sustitución Electrofílica Aromática

8.5 ANÁLISIS CUALITATIVO DE AMINAS

8.6 TOXICISIDAD DE LOS N-NITROSOCOMPUESTOS O NITROSOAMINAS

8.7 AMINAS NATURALES Y FISIOLÓGICAMENTE ACTIVAS

8.7.1 Aminoalcoholes

8.7.2 Alcaloides

8.8 HETEROCICLICOS AROMÁTICOS NITROGENADOS

8.8.1 Anillos de Seis Miembros

8.8.1.1 Piridina y Derivados Naturales

8.8.1.2 Pirimidina y Derivados Naturales

8.8.2 Anillos de Cinco Miembros

8.8.2.1 Pirrol y Derivados Naturales

8.8.2.2 Imidazol y Derivados Naturales

8.8.3 Heterocíclicos Fusionados

8.8.3.1 Indol y Derivados Naturales

8.8.3.2 Purina y Derivados Naturales

INTRODUCCIÓN

Una variedad amplia de compuestos orgánicos contienen nitrógeno, pero para los

propósitos de esta unidad, tomaremos los compuestos orgánicos del nitrógeno

principalmente como sustancias que contienen enlaces carbono-nitrógeno (C-N). El

carbono, el hidrógeno y el oxígeno son los tres elementos mas comunes en los

sistemas vivientes. El cuarto de la lista, el nitrógeno, se encuentra en los aminoácidos

los bloques de constitución de las proteínas en las moléculas de la vida o ácidos

nucleicos, como también en otras muchas sustancias naturales de origen tanto

animal como vegetal.

Se considerará primero la química de los derivados de amoníaco o aminas que

contienen el enlace C-N en su estado de oxidación mas bajo. Luego se considerarán

las sustancias que tienen nitrógeno en un nivel de oxidación mas alto.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1 Dado un conjunto de aminas, ordenarlas por su fuerza básica creciente o

decreciente a través de un análisis estructural.

2 Dada la estructura de una amina determinada y condiciones de reacción especificas

escribir la estructura del producto o productos que se forma (n).

3 Describir pruebas químicas sencillas a nivel de tubo de ensayo para distinguir una

amina de otros compuestos orgánicos y clasificarla como amina 1 a , 2 a y 3 a .

4 Describa la naturaleza química de las sales díazonio, y compuestos azo.

5 Explicar el origen natural de las N-Nitrosoaminas y el grado de exposición y

toxicidad en el hombre.

6 Escribir estructuras y describir la naturaleza química de los principales compuestos

heterocíclicos del nitrógeno de cinco y seis miembros.

7 Describir la estructura, naturaleza química y ocurrencia natural del sistema

fusionado indol.

8 Describir la estructura, naturaleza química y ocurrencia natural del sistema

fusionado purina.

DESARROLLO DEL CONTENIDO

8.1 EL GRUPO AMINO Y CLASIFICACIÓN DE LAS AMINAS

Las aminas tienen la misma relación con el amoníaco que los alcoholes, fenoles y

éteres con el agua. Son derivados alquílicos y arílicos del amoníaco. Se clasifican

en aminas primarias, secundarias y terciarias, de acuerdo con el número de

sustituyentes alquilos o arilos unidos al nitrógeno.

Ejemplos

6

El átomo de nitrógeno se puede unir también a un cuarto grupo o átomo, en cuyo caso

hace parte de un ión positivo. Estos compuestos iónicos se dividen en dos categorías: si

uno o más de los átomos unidos al N son hidrógenos, se trata de una sal de amina; si los

cuatro átomos forman parte de grupos alquilo o arilo y no hay hidrógenos unidos al N, se

trata de una sal de amonio cuaternaria.

Estas sales son derivadas del ión amonio, NH .

Se tiene ya amplio conocimiento del arreglo espacial de átomos y grupos unidos a átomos

de carbono; es decir la estereoquímica del carbono. Estudiemos ahora, (brevemente) la

estereoquímica del nitrógeno.

Como ya se mencionó las aminas son simplemente amoníaco con uno o mas hidrógenos

remplazados por grupos orgánicos. El nitrógeno utiliza orbitales sp 3 , que se dirigen hacia

los vértices de un tetrahedro. Tres de estos traslapan orbitales s de hidrógeno o sp 3 de

carbono formando enlaces σ . El orbital sp 3 sobre

7

nitrógeno restante contiene un par de electrones no-compartido. En consecuencia las

aminas son piramidales como el amoniaco y tienen casi los mismos ángulos de enlace (

108º en trimetilamina, por ejemplo). Además, una molécula de amina con tres grupos

diferentes unidos al nitrógeno es quiral. No obstante, los enantiómeros de la gran mayoría

de las aminas no se pueden aislar a causa de la rápida inversión de las imágenes

especulares que se produce a la temperatura ambiente (Fig. 8.1).

Que también puede representarse como:

Figura 8.1 ínterconversión rápida entre los cuantiómeros de una amina quiral

Esta inversión de configuración (conocida también como inversión de Walden),

transcurre a través de un ET plano (nitrógeno sp 2 ). El resultado es que el átomo de

nitrógeno piramidal se invierte sobre sí mismo, como un paraguas en medio de un

fuerte viento. Las sales cuaternarias de amonio con cuatro grupos diferentes, sí

pueden existir como enantiómeros separables, ya que son estructuralmente

semejantes a compuestos con un carbono

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asimétrico.

...