Funções nitrogenadas

Colégio Dinâmico
Professor:
ARILSON
SÉRIE: 3º ANO
QUÍMICA
Aminas
NH2
As aminas são compostos orgânicos derivados teoricamente
da amônia (NH3), onde os hidrogênios são substituídos por grupos
orgânicos.
Fenilamina(anilina)
A anilina é utilizada como matéria prima na fabricação de corantes.O
fato da fenilamina ter sido a matéria prima do primeiro corante
sintético(1856), fez com que a palavra anilina passasse a ser utilizada
como sinônimo para corante na linguagem popular.
NH3
Elas são classificadas em primárias quando há apenas um
grupo orgânico ligado ao nitrogênio; secundárias se forem dois grupos;
e terciárias se forem três grupos.Se apenas grupos alquila estiverem
ligados ao nitrogênio , as aminas serão denominadas alifáticas e
quando pelo menos um grupo aril estiver ligado ao nitrogênio
aromáticas.
Também pode ser utilizado o nome do hidrocarboneto de
origem, ao invés do radical:
Amina primária:
CH3-NH2
Amina secundária:
CH3-NH-CH3
Amina terciária:
H3C
H3C CH3
Etano
N CH3
Em aminas complexas o grupo NH2 pode ser citado como
um substituinte da cadeia principal pelo prefixo amino junto com as
ramificações ou no final como sufixo amina.
CH3
As aminas possuem caráter básico, sendo então chamadas
de bases orgânicas.Quando voláteis possuem normalmente um odor
desagradável. Dois bons exemplos dessa característica são a
putrescina e a cadaverina, essas aminas são produtos da
decomposição de proteínas e são liberadas na putrefação da matéria
orgânica.A função amina também é fundamental para a vida, por estar
presente nos aminoácidos.
H2N
Cadaverina
H2N
NH2
1
H3C
Metilamina
CH2
Etilamina
Isopropilamina
5
7
8
CH3
4-amino-2-feniloct-2-eno
ou
2-feniloct-2-en-4-amina
Putrescina
H3C
NH2
4
NH2
NH2
A nomenclatura das aminas primárias é feita utilizando o
sufixo "amina" depois do nome do grupo substituinte ligado ao
nitrogênio.
NH2
3
2
6
Butilamina
NH2
NH2
H2N
Nomenclatura IUPAC
H3C NH2
H3C CH2 NH2
Etanamina
Butano-1,4 -diamina
A IUPAC não recomenda o uso do prefixo amino como método
alternativo quando o grupo NH2 for o grupo principal.
Em aminas secundárias e terciárias o grupo maior ligado ao
nitrogênio é citado como grupo principal junto com o sufixo amina. Os
outros grupos são citados em ordem alfabética precedidos da letra
“N”.Quando os grupos são iguais pode se usar os prefixos de
quantidade :di e tri.
H3C N CH2
NH2
H
Terc-butilamina
1
CH3
N-Metiletilamina
H3C N CH2
CH2
Lewis
Ácido ⇒ substância que pode receber um par de elétrons.
Base ⇒ substância que pode doar um par de elétrons.
CH3
CH2
CH3
H3C
N-Etil-N-metilpropilamina
A ordem de basicidade das aminas é a seguinte:
N CH3
CH3
Aminas secundárias >Aminas primárias >Aminas terciárias
>NH3>Aminas aromáticas
Trimetilamina
Quanto maior o Kb mais forte é a base e menor é o pKb.
A trimetilamina é o principal componente do forte cheiro dos peixes.
Dimetilamina Kb = 5,2.10- 4(secundária)
Metilamina Kb = 4,4.10- 4(primária)
Trimetilamina Kb = 6,2.105(terciária)
Amônia Kb = 1,8.10- 5
Fenilamina Kb = 3,8.10- 10(aromática)
È comum nos livros e questões de vestibulares a omissão da
letra “N” na nomenclatura de aminas secundárias e terciárias, mas isso
não está de acordo com as recomendações atuais da IUPAC.
Devido ao caráter básico as aminas podem ser neutralizadas
por ácidos formando um sal.
H3C-NH2 + HCl → [ H3C-NH3]+Cl[ H3C-NH3]+Cl- = Cloreto de metilamônio ou cloridrato de
metilamina
Alcalóides
Alcalóides são compostos orgânicos, em geral heterocíclicos,
nitrogenados, de caráter básico, de origem vegetal, que possuem
acentuada ação fisiológica, atuando como tóxicos e alucinógenos. O
filósofo grego Sócrates foi sentenciado à morte, sendo condenado a
tomar um extrato vegetal , que continha um alcalóide extremamente
tóxico com nome de coniina. Outros exemplos de alcalóides são:
nicotina, cocaína, cafeína, morfina etc.
O costume de se utilizar limão ou vinagre para diminuir o forte cheiro
do peixe é baseado nessa reação.
Amidas
Fórmula Geral:
O
R C
N
Grupo funcional
O grupo ligado ao nitrogênio pelo carbono da carbonila é
denominado de acila.
O
R
“Radical acila”
Basicidade
Nomenclatura IUPAC
As aminas são consideradas as bases orgânicas.A origem da
basicidade das aminas é o par de elétrons livre do nitrogênio que pode
ser doado para o cátion H+, portanto as aminas podem atuar como
bases de Bronstëd ou Lewis.
A nomenclatura de monoacilados de amônia substitui a
terminação óico do ácido de origem por amida.
O
H3C
CH2
C
NH2
R
+
NH2 + H
R
+
NH3
Propanamida
O
7
6
5
4
3 2 1 NH2
4-etil-3,5-dimetilept-3-enamida
Brönsted
Ácido ⇒ substância que pode doar um próton (H+).
Base ⇒ substância que pode receber um próton (H+).
O
C
NH2
Benzamida ou Benzenocarboxiamida
2
Na reação de ácidos carboxílicos com aminas primárias ou
secundárias os produtos são amidas monossubstituídas e
dissubstituídas respectivamente.
O
3
5
principalmente por indivíduos com problemas psiquiátricos.
Produzidos a partir do ácido malônico e da uréia, agem no sistema
nervoso central, podendo causar sono ou relaxamento, dependendo da
dosagem ministrada. A mistura de barbitúricos com bebidas alcoólicas
é extremamente perigosa. Jimi Hendrix um dos mais carismáticos
guitarristas da história do rock foi vítima dessa mistura e morreu com
27 anos sufocado no próprio vômito.
4
2
1
N
CH3
H
N-metilpentanamida (amida
monossubstituída)
O
H3C
N
A base desses medicamentos é o ácido barbitúrico.
CH3
N-fenil-N-metilpentanamida(amida
dissubstituída)
Algumas amidas recebem nomes usuais derivados dos
ácidos de origem.
O
H
NH2 Formamida(derivada do ácido fórmico)
O
Na indústria , a uréia é obtida submetendo o gás carbônico à
ação do gás amoniaco(NH3) em autoclave (200oC e 100atm).
O
H3C
H2N
NH2 Acetamida(derivada do ácido acético)
C
NH2
Uréia ou carbodiamida
A nomenclatura de derivados da amônia diacilados e triacilados
normalmente não é abordada nos vestibulares.
Caráter ácido-básico
Devido ao compromentimento do par de elétrons do
nitrogênio com a ressonância que ocorre com a carbonila , podemos
considerar as amidas como substâncias neutras.
Uma reação muito abordada nos vestibulares é a hidrólise da
uréia.
O
H2N
Amida importante
Uma amida muito importante é a uréia. Sólido branco,
cristalino, solúvel em água que constitui um dos produtos finais do
metabolismo dos animais, sendo eliminada pela urina. A uréia é
largamente usada como adubo, na alimentação do gado, produção de
hidratantes, como estabilizador de explosivos e na produção de
resinas. Vários derivados da uréia são importantes na medicina como a
classe de compostos denominados de barbitúricos.
Barbitúricos são substâncias utilizadas, desde o início do
século XX, para o tratamento da ansiedade e agitação de pacientes,
NH2 +
H2O
CO2 + 2NH3
Essa reação libera amônia um gás tóxico que possui cheiro
forte. Essa é a reação que produz o forte odor da urina.
Nitrilas
Nitrilas são compostos orgânicos obtidos a partir do ácido
cianídrico (HCN) pela substituição do hidrogênio por um radical
derivado de um hidrocarboneto. Em sua nomenclatura substitutiva
(IUPAC), usa-se o nome do hidrocarboneto correspondente seguido do
sufixo nitrila. Na nomenclatura radicofuncional(usual) as nitrilas são
nomeadas pela citação da palavra cianeto seguida da preposição de e
do nome do grupo R com a terminação ila.
3
Fórmula Geral:
R
H3C
C N
Etanonitrila ou cianeto de metila
H2C CH C N
6
4
C N
Propenonitrila ou cianeto de vinila(usual)
2 1
CN
5
3
Hexanonitrila
Quadro Clínico: libera ácido cianídrico causando anóxia celular.
Distúrbios gastrointestinais: náuseas, vômitos, cólicas abdominais,
diarréia, acidose metabólica, hálito de amêndoas amargas.
Distúrbios neurológicos: sonolência, convulsões e coma.
Distúrbios respiratórios: dispnéia, apnéia, secreções, cianose,
distúrbios cárdiocirculatórios.
As nitrilas cíclicas são nomeadas citando-se o nome do
grupo R correspondente, seguido da palavra carbonitrila.
Isonitrilas
São compostos que apresentam o seguinte grupo funcional:
CN
R
N
C
Ciclopentanocarbonitrila ou cianeto de ciclopentila
CN
Benzenocarbonitrila ou
Benzonitrila
Em sua nomenclatura substitutiva (IUPAC), usa-se o nome
do grupo R substituinte com a terminação “il”. seguido do sufixo
carbilamina. Na nomenclatura radicofuncional (usual) as isonitrilas
são nomeadas pela citação da palavra isocianeto seguida da
preposição de e do nome do grupo R com a terminação ila.
H3C
N
C Metilcarbilamina ou isocianeto de metila
As nitrilas são compostos muito tóxicos
N
C
Fenilcarbilamina ou isocianeto de fenila
As isonitrilas são menos estáveis que as nitrilas
As sementes de alguns alimentos como cerejas ,uvas ,maçãs
e pêssegos possuem uma pequena quantidade de uma nitrila a
amigdalina.
Devido a essa diferença de estabilidade, uma isonitrila pode
ser convertida facilmente em uma nitrila por um simples
aquecimento.As nitrilas são isômeras das isonitrilas.
H3C
NC
250 °C
H3C
CN
Nitrocomposto
São compostos orgânicos derivados do ácido nítrico pela
substituição da hidroxila por um grupo alquila ou arila. Em sua
nomenclatura, usa-se o prefixo nitro seguido do nome do
hidrocarboneto correspondente.
“Amigdalina”
Essa nitrila pode sofrer hidrólise em nosso organismo
liberando o HCN, uma substância extremamente tóxica. No entanto
nessas sementes a quantidade de amigadalina não é suficiente para
causar uma intoxicação ou a morte de uma pessoa.Já na mandioca
brava , o nível de amigadalina presente é suficiente para matar uma
pessoa.Ela pode ser utilizada na alimentação do gado ou no preparo de
pratos típicos da região norte do país depois de receber tratamentos
especiais.
ou
Fórmula geral
4
6
5
2-nitroexano
4
NO2
NO2
3
2
1
Nitrobenzeno
CH3
O2N
NO 2
NO2
2,4,6 trinitrotolueno (T.N.T)
Explosivos
A nitroglicerina(TNG) é uma substância líquida,
incolor,oleosa altamente instável e explosiva que foi descoberta em
1847 pelo químico italiano Sobrero.A sua detonação espontânea pode
ser causada facilmente por aquecimento ou por um simples choque
mecânico.
Os propósito da dinamite era, segundo Nobel, auxiliar na
construção civil. Mas na primeira guerra mundial, foi logo adotada
como uma arma extremamente mortal. Logo após o fim da guerra, um
jornal publicou, erroneamente, o obituário de Alfred Nobel, sem este
ter realmente morrido. Nobel percebeu que seria lembrado como o
homem que criou o explosivo e causou tantas mortes. Para limpar sua
consciência e seu nome, criou um instituto, que anualmente distribui
prêmios para trabalhos relevantes em medicina, ciência e paz.
NO 2
O
O
O 2N
O
NO 2
“Medalha do prêmio Nobel”
Atualmente existem outros explosivos que também possuem
o grupo nitro.Os principais são:
O 2N
CH3
NO2
O 2N
N
N
N
NO2
NO 2
2,4,6 - trinitrotolueno(TNT)
RDX
A nitroglicerina é um éster inorgânico
A sua decomposição forma uma grande quantidade de
produtos gasosos estáveis, gerando uma grande conversão de energia
de ligação para energia cinética. A nitroglicerina também foi utilizada
como vaso-dilatador no tratamento de doenças cardíacas.
4C3H5N3O9(l) → 6N2(g) + 12 CO2(g) +10H2O(v) + O2(g)
Devido a sua gande instabilidade muitas pessoas perderam a
vida tentando trabalhar com essa substância, até o problema ter sido
resolvido pelo químico suéco Alfred Nobel. Nobel estivera
trabalhando em Stockholm, por vários anos, com a nitroglicerina, que
era preparada pela mistura de glicerol é os ácidos sulfúrico e nítrico.
Foram vários os acidentes explosivos no laboratório, incluindo um
em que seu irmão, Emil Nobel e outras pessoas morreram. As
autoridades de Stockholm proibiram, então, experimentos com
nitroglicerina nos limites da cidade. Nobel mudou o seu laboratório
para Lake Malaren e, em 1864, encontrou a solução. Nobel
experimentou misturar nitroglicerina com vários aditivos, numa
tentativa de torná-la estável. Ele logo descobriu que a mistura da
nitroglicerina com um certo tipo de argila, chamado kieselguhr, era
muito eficaz: tornava o líquido instável em uma pasta sólida estável e
maleável. No ano seguinte, em 1867, ele patenteou a mistura com o
nome "Dynamite". Atualmente, a dinamite é feita com nitroglicerina,
nitrato de amônio e nitrato de sódio (2 outros explosivos), polpa de
madeira e um pouco de carbonato de cálcio para neutralisar os
excessos de ácidos que podem estar presentes.
5
NO2