Πρωτοταγείς Αμίνες

Στη μελέτη της οργανικής χημείας και των οργανικών ενώσεων, οι αμίνες παίζουν κρίσιμο ρόλο. Αυτό συμβαίνει επειδή οι αμίνες είναι παράγωγα αμμωνίας, στα οποία ένα ή περισσότερα από ένα υδρογόνο απλώς υποκαθίστανται με μια αλκυλομάδα ή μια αρυλομάδα. Η βάση της ταξινόμησης των αμινών σε πρωτοταγείς, δευτεροταγείς και τριτοταγείς κ.λπ., γίνεται με βάση πόσα υδρογόνα έχουν υποκατασταθεί από την ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου. Παραδείγματα πρωτοταγών αμινών είναι 

Προπυλαμίνη  CH3CH2CH2NH2, αλλυλαμίνη  κ.λπ. 

Οι πρωτοταγείς αμίνες είναι παράγωγα αμμωνίας με μόνο ένα άτομο υδρογόνου υποκατεστημένο από αλκύλιο ή αρύλιο. Με απλά λόγια, μπορεί να ονομαστεί ως οι αμίνες που περιέχουν μόνο μία ομάδα αλκυλίου ή αρυλίου συνδεδεμένη με την αμμωνιο ομάδα. Έτσι, μόνο ένα από το υδρογόνο υποκαθίσταται. Αυτός ο τύπος αμίνης έχει σημαντική διαμοριακή αλληλεπίδραση, οδηγώντας σε πιο ισχυρούς δεσμούς.

Ο λόγος αυτής της ισχυρής διαμοριακής αλληλεπίδρασης στις πρωτοταγείς αμίνες είναι ότι ο αριθμός των υδρογόνων είναι μεγαλύτερος από άλλους τύπους αμινών, δηλαδή δευτεροταγών, τριτοταγών και τεταρτοταγών αμινών. Έτσι, οι πρωτοταγείς αμίνες είναι ο μόνος τύπος αμινών που είναι υγροί, εκτός από το ότι όλες είναι στερεές σε θερμοκρασία δωματίου.

Ονοματολογία πρωτοταγών αμινών

Για να υπάρχει ομοιομορφία των ονομάτων των ενώσεων, η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας, IUPAC, βρήκε ένα καθολικό πρότυπο για την ονομασία των οργανικών ενώσεων.

Έτσι, όλες οι οργανικές ενώσεις ονομάζονται σύμφωνα με τους κανόνες ονοματολογίας IUPAC και οι αμίνες ονομάζονται επίσης παρόμοια και το γράμμα  "e"  αντικαθίσταται από τη λέξη "αμίνη", καθώς οι κανόνες ονοματολογίας IUPAC δεν επιτρέπουν δύο φωνήεντα μαζί.

Η αλυσίδα που περιέχει την αμινομάδα θεωρείται η κύρια αλυσίδα. Οι ομάδες που συνδέονται με άτομα αζώτου εντοπίζονται χρησιμοποιώντας το "N" ως αριθμό θέσης.

Ωστόσο, εκτός από την ονοματολογία IUPAC, ορισμένες κοινές ονομασίες χρησιμοποιούνται ευρέως. Για παράδειγμα, στην κοινή ονοματολογία, οι πρωτοταγείς αμίνες ονομάζονται αλκυλαμίνες.

Φυσικές ιδιότητες πρωτοταγών αμινών

Παρακάτω αναφέρονται οι ιδιότητες των πρωτοταγών αμινών:

Υδατοδιαλυτότητα:Η υδατοδιαλυτότητα των αμινών εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως η υδροφοβία, η πολικότητα, η ισχύς του δεσμού, ο διαμοριακός δεσμός υδρογόνου, κ.λπ. Οι πρωτοταγείς αμίνες έχουν μικρότερη υδρόφοβη ομάδα αλκυλίου, που οδηγεί σε μειωμένη μοριακή μάζα αμινών.

Οι πρωτοταγείς αμίνες μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με το νερό. Όλοι αυτοί οι παράγοντες έχουν ως αποτέλεσμα υψηλότερη υδατοδιαλυτότητα από τις δευτεροταγείς και τριτοταγείς αμίνες επειδή ο αριθμός του υδρογόνου είναι μικρότερος και ο αριθμός της αλκυλομάδας είναι μεγαλύτερος στις δευτεροταγείς αμίνες και ακολουθούν οι τριτοταγείς αμίνες.

Σημείο βρασμού:Οι πρωτογενείς αμίνες έχουν το υψηλότερο σημείο βρασμού λόγω της μέγιστης διαμοριακής αντοχής και του διαμοριακού δεσμού υδρογόνου. Ο αριθμός των υδρογόνων είναι μεγαλύτερος στις πρωτοταγείς αμίνες από άλλες.

Χρώμα:Οι πρωτοταγείς αμίνες (κατώτερες πρωτοταγείς αμίνες) είναι συγκεκριμένα ως επί το πλείστον άχρωμες. Ωστόσο, μπορούν να αποκτήσουν χρώμα λόγω της οξείδωσης εάν αφεθούν ανοιχτά και εκτεθούν στον αέρα.

Χημικές ιδιότητες πρωτοταγών αμινών

Βασικότητα:Οι αμίνες, όταν υποβάλλονται σε επεξεργασία με ένα οξύ, σχηματίζουν αλάτι, το οποίο απλώς υποδηλώνει ότι είναι βασικό.

Η πρωτοταγής αμίνη είναι λιγότερο βασική επειδή η παρουσία μιας ομάδας που δίνει ηλεκτρόνια αυξάνει τη βασικότητα των αμινών, η ομάδα που δίνει ηλεκτρόνια είναι η ομάδα που απελευθερώνει ηλεκτρόνια και στις αμίνες περιλαμβάνει ομάδες αλκυλίου. Έτσι, μικρότερος ο αριθμός των αλκυλομάδων που συνδέονται με την αμινομάδα μικρότερος είναι η βασικότητα.

Έτσι, η πρωτοταγής αμίνη είναι λιγότερο βασική, ακολουθούμενη από τις δευτεροταγείς, τριτοταγείς και τεταρτοταγείς αμίνες καθώς έχουν περισσότερες ομάδες που δότες ηλεκτρονίων.

Αντιδράσεις πρωτοταγών αμινών:

Σύνθεση Gabriel:είναι μια από τις πιο σημαντικές αντιδράσεις της οργανικής χημείας και ένας από τους πιο αποτελεσματικούς τρόπους σύνθεσης της πρωτοταγούς αμίνης καθώς δεν υπάρχει αλλαγή στον αριθμό των ατόμων άνθρακα.

Σε αυτή την αντίδραση, το φθαλιμίδιο αντιδρά με αιθανολικό υδροξείδιο του καλίου οδηγώντας στον σχηματισμό του άλατος καλίου του φθαλιμιδίου το οποίο θερμαίνεται περαιτέρω με ένα αλκυλαλογονίδιο οδηγώντας στο σχηματισμό αλκυλοφθαλιμιδίου.

Το προϊόν που σχηματίζεται μετά από επεξεργασία με ένα αλκυλαλογονίδιο, το αλκυλοφθαλιμίδιο, οδηγεί στο σχηματισμό πρωτοταγούς αμίνης υποβάλλοντας σε αλκαλική υδρόλυση.

Αυτή η μέθοδος μπορεί να συνθέσει μόνο πρωτοταγή αμίνη και όχι δευτεροταγή και τριτοταγή επειδή αποφεύγεται η υπεραλκυλίωση.

Αντίδραση φθαλιμιδίου Gabriel

Δεν μπορούν επίσης να παρασκευαστούν αρωματικές πρωτοταγείς αμίνες επειδή τα αρυλαλογονίδια δεν υφίστανται πυρηνόφιλη υποκατάσταση με άλας καλίου ή φθαλιμίδιο.

• Η βάση Schiff σχηματίζεται όταν η πρωτοταγής αμίνη αντιδρά με αλδεΰδη και κετόνη. Αυτή είναι μια αντίδραση αφυδάτωσης.

• Η δοκιμή για τη διάκριση μεταξύ πρωτοταγών, δευτεροταγών και τριτοταγών αμινών είναι γνωστή ως δοκιμή Ginsberg. αυτή η δοκιμή βασίζεται στο σχηματισμό σουλφοναμιδίων. Σε αυτή τη δοκιμή, το βενζολοσουλφονυλοχλωρίδιο αντιδρά με μια αμίνη εάν σχηματιστεί το προϊόν, τότε είτε πρόκειται για πρωτοταγή αμίνη είτε δευτεροταγή αμίνη αλλά όχι τριτοταγή αμίνη. Έτσι, αποκλείει την πιθανότητα τριτοταγούς αμίνης. Τώρα, για να γίνει διάκριση μεταξύ πρωτογενούς και δευτερογενούς, ελέγχεται εάν το προϊόν που σχηματίζεται διαλύεται σε υδατικό υδροξείδιο του νατρίου ή όχι. Αν διαλυθεί σε αυτό, είναι πρωτοταγής αμίνη. Εάν όχι, είναι δευτεροταγής αμίνη.

Συμπέρασμα

Οι πρωτοταγείς αμίνες έχουν μόνο μία αλκυλομάδα και έχουν τη μικρότερη βασικότητα. Λόγω της μικρότερης μοριακής μάζας και της υψηλότερης διαμοριακής αντοχής και της αντοχής του δεσμού υδρογόνου, είναι η πιο διαλυτή από όλες τις αμίνες. Έχει το υψηλότερο σημείο βρασμού μεταξύ των αμινών. Μπορεί να συντεθεί χρησιμοποιώντας τη σύνθεση Gabriel και να διακριθεί χρησιμοποιώντας τη δοκιμή Hinsberg.