Mocznik

Zastosowanie

Nawóz sztuczny –w skład mocznika wchodzi ok..46.6%azotu a
więc jako nawóz sztuczny przewyższa on zawartością azotu takie
nawozy azotowe jak azotan i siarczan amonowy.

Do produkcji żywic mocznikowo –formaldehydów

Melamina

Przez polimeryzację cyjanoamidu powstaje jego trimer zwany
zwyczajowo-melaminą

W wyniku kondensacji melaminy z formaldehydem otrzymuje
się tzw. Żywice melaminowe

C NH

2

N

H

2

O

N

CH

2

C

O

N CH

2

n

n

+

2n HCHO

2n H

2

O

+

N

H

2

C N

C

N

C

N

C

N

NH

2

NH

2

N

H

2

3

katalizator

melamina

Do produkcji leków-barbiturany (środki
nasenne)

Aminy

Aminy to związki o ogólnym wzorze R–NH

2

, R

2

NH lub R

3

N,

gdzie R to grupa alkilowa lub arylowa (Ar).

Aminy dzielą w zależności od liczby grup związanych z atomem
azotu się na:

pierwszorzędowe, drugorzędowe i

trzeciorzędowe

H

N

R

H

H

N

R

R

R

N

R

R

H

N

CH

3

H

metyloamina

H

N

CH

2

C

H

2

CH

3

CH

3

dietyloamina

N

H

H

anilina

N

H

difenyloamin
a

N

CH

3

CH

3

N,N-
dimetyloanilina

N

pirydy
na

Sole amin

Znane są sole amoniowe pochodne amin 1° , 2 ° , 3° oraz
tzw czwartorzędowe sole amoniowe .

H

N

+

CH

3

H

H

Cl

chlorek
metyloamoniowy

H

N

+

CH

2

C

H

2

CH

3

CH

3

H

NO

3

–

azotan dietyloamoniowy

N

+

H

Br

bromek
pirydyniowy

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

3

Cl

chlorek benzylotributyloamoniowy,
TBA

Cl

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

chlorek didecylodimetyloamoniowy,
DDAC

Słownictwo amin alifatycznych

Nazwy amin alifatycznych
tworzy się przez dodanie
przyrostka –amina do nazwy
grup alkilowych związanych z
atomem azotu.
Grupę –NH

2

,gdy nie jest ona

grupą główną wskazuje się
za pomocą przedrostka –
amino, np.:

Nazwy symetrycznych amin
drugo- i trzeciorzędowych tworzy
się dodając do nazw grup
alkilowych związanych z atomem
N przedrostek di- , lub tri- , oraz
przyrostek –amina, np:

Nazwy soli amin tworzy się
przez zamiane przyrostka –
amina na –amoniowy i
dodanie nazwy anionu,
np.:

CH

2

CH

3

H

N

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

butyloetyloamina

kwas 2-aminopropanowy

CH C

N

H

2

CH

3

OH

O

CH

2

CH

3

N

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

trietyloamin
a

I

C

H

3

CH

3

N

+

CH

3

H

jodek
trimetyloamoniowy

Słownictwo amin aromatycznych

Aminy aromatyczne, w których atom azotu jest bezpośrednio
związany z pierścieniem aromatycznym noszą nazwy pochodne
od najprostszej aminy aromatycznej – aniliny.

Nazwy soli amin aromatycznych tworzy się na przez zamianę
przyrostka -amina na aniliniowy i dodanie nazwy anionu
(chlorek, azotan, ...)

N

H

H

anilina

N

CH

3

CH

3

N,N-
dimetyloanilina

NH

2

O

2

N

p-
nitroanilina

N

+

H

H

H

Br

bromek
aniliniowy

N

+

CH

3

H

H

CH

3

Cl

Cl

chlorek 4-chloro-N,3-
dimetyloaniliniowy

Właściwości fizyczne amin

Podobnie jak amoniak aminy są
związkami polarnymi. Mogą
tworzyć wiązania wodorowe
między własnymi cząsteczkami a
także z wodą
Aminy są dobrze rozpuszczalne w wodzie.Temperatury wrzenia są
niższe niż odpowiadające im alkohole lub kwasy karboksylowe.

Właściwości chemiczne

Atom azotu w cząsteczce aminy,
podobnie jak i w cząsteczce
amoniaku ma wolną parę
elektronową, co sprawia, że może
on być donorem elektronów dla
odpowiednich grup lub jonów (np.
proton H

+

). Z tego względu aminy

mają charakter zasadowy – z
kwasami tworzą sole.

Jest silną zasadą Lewisa.

N

CH

3

H

H

N

CH

3

H

H

N

CH

3

H

H

H

+

CH

3

CH

3

N

CH

2

H

H

CH

3

CH

3

N

+

CH

2

H

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

N

+

CH

2

CH

2

CH

3

Otrzymywanie amin

1.   Redukcja związków nitrowych

2.   Reakcja

halogenków

alkilowych

lub

arylowych

z

amoniakiem lub aminami

3.   Aminowanie aldehydów lub ketonów

4.   Redukcja nitryli

5. Degradacja amidów metodą Hoffmana

Redukcja związków nitrowych

NO

2

NH

2

[H]

CH

3

CH

C

H

3

CH

2

NO

2

CH

3

CH

C

H

3

CH

2

NH

2

[H]

Sn / HCl

Fe / H

2

SO

4

H

2

/ Pt

Otrzymywanie amin

Reakcja halogenków alkilowych lub arylowych z

amoniakiem lub aminami

CH

2

C

CH

3

O

CH

2

C

CH

3

NH

CH

2

CH

CH

3

NH

2

NH

3

[H]

CH

3

Br

CH

3

NH

2

NH

3

CH

3

Br

CH

3

NH

CH

3

CH

3

Br

CH

3

Br

CH

3

N

CH

3

CH

3

CH

3

N

+

CH

3

CH

3

CH

3

Br

+

Aminowanie aldehydów lub

ketonów

Redukcja nitryli

Degradacja amidów

Hoffmana

C

N

CH

2

NH

2

[H]

CH

2

CH

2

CH

3

C

NH

2

O

NaOBr

CH

2

CH

2

CH

3

NH

2

Tworzenie soli dwuazoniowych i ich reakcje

NO

2

NH

2

N

2

Cl

[H]

NaNO

2

HCl

+

N

2

OH

+

H

2

O

I

KI

CN

COOH

CuCN

Cl

CuCl

OH

OH

N

N

barwniki azowe

Zasadowe właściwości amin

Aminy alifatyczne

Grupy alkilowe, ze względu na efekt indukcyjny (oddają elektrony)
zwiększają zasadowość amin.

Dlatego aminy pierwszorzędowe są silniejszymi zasadami od amoniaku, a
aminy drugorzędowe od amin pierwszorzędowych

W przypadku amin trzeciorzędowych odgrywają role względy sferyczne i
aminy trzeciorzędowe są słabszymi zasadami od amin drugorzędowych.

H

N

H

H

pK

b

=

4,75

H

N

CH

2

H

CH

3

pK

b

=

3,29

H

N

CH

2

C

H

2

CH

3

CH

3

pK

b

=

3,00

C

H

2

CH

3

N

CH

2

C

H

2

CH

3

CH

3

pK

b

=

3,24

H

N

H

CH

3

pK

b

=

3,35

H

N

H

C

H

2

CH

3

CH

2

pK

b

=

3,35

CH

3

CH

2

H

N

H

C

H

2

CH

2

pK

b

=

3,39

H

N

H

C

H

2

CH

3

pK

b

=

3,29

Zasadowe właściwości amin

Aminy aromatyczne

Aminy aromatyczne są słabsze od amoniaku przyczyną jest sprzężenie wolnej
pary elektronowej atomu azotu z elektronami pierścienia aromatycznego.

NH

2

NH

2

+

H

NH

2

+

H

NH

2

+

H

:

–

–

–

NH

2

pK

b

=

9,38

NH

2

C

H

3

pK

b

=

8,92

pK

b

=

10,15

NH

2

Br

pK

b

=

13,0

NH

2

O

2

N

Reakcje amin

Najważniejsze reakcje amin to:

Reakcje z kwasami

Reakcje amin ze związkami karbonylowymi

Aminy reagują ze związkami zawierającymi w cząsteczce
grupę karbonylową tworząc tzw. Zasady Shiffa

R

1

CHO + H

2

N-R

2

(lub Ar)  R

1

CHN-R

2

(lub Ar) +

H

2

O

H

N

+

CH

3

H

H

Cl

H

N

CH

3

H

Cl

H

+

Br

H

N

+

H

H

H

Br

N

H

H

+

NH

2

N

H

2

CH

3

C

H

3

CH

3

N

C

H

O

NH

2

N

CH

3

C

H

3

CH

3

N

C

H

+

Zabezpieczanie grupy aminoej

Problemem w planowaniu reakcji chemicznych może być
niekiedy duża reaktywność amin. Dotyczy to zwłaszcza amin
aromatycznych

Podstawniki –NH

2

oraz pochodne –NHR, –NR

2

, –NHCOR są

grupami silnie aktywującymi i kierującymi w położenie –orto i
–para.

Stąd często w celu wprowadzenia tylko jednego podstawnika
stosuje się tzw. zabezpieczanie.

NH

2

Br

2

NH

2

Br

Br

Br

Cl

C

O

C

H

3

O

C

O

CH

3

C

O

C

H

3

N

H

C

O

CH

3

Br

2

N

H

C

O

CH

3

Br

NH

2

Br

H

2

O /H

+

Zastosowanie związków amoniowych

Czwartorzędowe sole amoniowe

wchodzą w skład nowoczesnych preparatów
zabezpieczających drewno przed
działaniem grzybów pleśniowych oraz
owadów i glonów. Najbardziej znany z nich
to DDAC (chlorek
didecylodimetyloamoniowy – tzw. Borman).
Dużą zaletą jest jego silne powiązanie z
drewnem. Stosowany pod farby i lakiery
zwiększa odporność biologiczną
drewnianych elementów budowlanych.

Adrenalina, noradrenalina

Są to hormony wydzielane do krwi i podnoszące
ciśnienie krwi w poczuciu niebezpieczeństwa

Adrenalina przygotowuje organizm do walki
lub ucieczki.

Noradrenalina uczestniczy w

przenoszeniu

impulsów między

włóknami nerwowymi.

Cl

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

chlorek didecylodimetyloamoniowy,
DDAC

CH

O

H

O

H

CH

2

OH

NH

2

CH

O

H

O

H

CH

2

OH

NH

CH

3

Katalizatory przeniesienia fazowego (KPF)

(Prof. Mąkosza – Warszawa)

KPF-mają za zadanie doprowadzenie do
wzajemnego kontaktu substancji o
właściwościach hydro i lipofilowych.

Katalizatorem są czwatorzędowe sole
amoniowe transportują one odczynnik
nieorganiczny z fazy wodnej w głąb fazy
organicznej.

Podobne znaczenie mają etery
koronowe.(selektywnie kompleksują
kationy o określonej średnicy).

R-Cl +NaCN  R-CN +H

2

O

Katalzatorem przemiany jest Q

+

Cl

–

(TEBA)

Q

+

Cl

–

+ NaCN  Q

+

CN

–

+

NaCl

Q

+

CN

–

+ R-Cl  Q

+

Cl

–

+ R-CN

CH

2

N

+

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

CH

3

CH

3

Cl

chlorek

benzylotrietyloamoniowy

TEBA

Na

+

,

CN

–

Q

+

CN

–

Q

+

CN

–

R-Cl

Aminokwasy

Białka stanowią najważniejszą grupę biocząsteczek .Stanowią
składnik tkanki, mięśni , skóry . Z punktu widzenia chemii są
to biopolimery – poliamidy. Zbudowane z cząsteczek
kwasów 2-aminokarboksylowych o ogólnym wzorze
RCH(NH

2

)COOH nazywanych potocznie -aminokwasami.

Podstawowych jest około 20.

Glicyna Gly (G)
kwas aminoetanowy
(kwas aminooctowy)

O

C

CH

2

OH

NH

2

Alanina Ala (A)
kwas 2-aminopropanowy
(kwas 2-aminopropionowy)

O

C

CH

OH

NH

2

CH

3

Walina val (V)
kwas

2-amino-3-

metylobutanowy
(kwas

2-

aminoizowalerianowy)

CH

CH

3

CH

3

O

C

CH

OH

NH

2

Właściwości chemiczne aminokwasów

Aminokwasy występują w postaci jonów
obojnaczych
jest to efekt odszczepienia protonu H

+

od

grupy COOH oraz koordynacyjnego
przyłączenia tego protonu
do azotu grupy aminowej –NH

2

Strukturze tej odpowiadają ich właściwości,są ciałami
stałymi,o wysokiej temperaturze
topnienia,rozpuszczalnymi w wodzie

W zależności od podstawników dzielimy aminokwasy na
3 grupy

1. Obojętne np.: glicyna, alanina, walina

2. Kwasowe np.:

3. Zasadowe np.:

CH

CH

3

CH

3

O

C

CH

O

NH

3

+

O

C

O

H

CH

2

O

C

CH

OH

NH

2

kwas asparginowy

Asp (D)

kwas glutaminowy

Glu (E)

O

C

O

H

CH

2

CH

2

O

C

CH

OH

NH

2

C

NH

2

NH

NH

CH

2

CH

2

CH

2

O

C

CH

OH

NH

2

arginina

Arg (R)

CH

2

O

C

CH

OH

NH

2

N

NH

histydyna

His (H)

Otrzymywanie aminokwasów

1.   z kwasów karboksylowych

2. z aldehydów w wyniku addycji nukleofilowej amoniaku i
następnie HCN

CH

2

CH

3

OH

C

O

CH

CH

3

OH

C

O

Br

CH

CH

3

OH

C

O

NH

2

Br

2

/P

NH

3

nadmiar

CH

2

CH

3

H

C

O

CH

2

CH

3

H

C

NH

CH

2

CH

3

CH

NH

2

CN

OH

C

O

CH

2

CH

3

CH

NH

2

HCN

NH

3

H

2

O

Reakcje aminokwasów

Podstawowe reakcje

Reaktywność chemiczna aminokwasów wynika przede
wszystkim z obecności w ich cząsteczkach funkcyjnych grup
karboksylowej i aminowej .

1.    Reakcje grupy kwasowej

Aminokwasy podobnie jak kwasy karboksylowe tworzą poprzez
podstawienie grupy OH w grupie karboksylowej estry, amidy,
chlorki kwasowe.

OH

CH

3

CH

NH

2

O

CH

3

C

O

CH

3

CH

NH

2

CH

3

C

NH

2

O

CH

NH

2

CH

3

C

OH

O

CH

NH

2

CH

3

C

Cl

O

PCl

5

NH

3

H

+

NH

3

Reakcje aminokwasów

1.    Reakcje grupy aminowej

Grupa

aminowa

aminokwasów

ulega

wszystkim

charakterystycznym reakcjom dla amin.

Alkilowanie- prowadzące do powstania N-
alkilopochodnych

Acylowanie-- prowadzące do powstania N-
acylopochodnych

Br

CH

3

CH

NH

2

CH

3

C

OH

O

NH

CH

3

CH

CH

3

C

OH

O

CH

NH

2

CH

3

C

OH

O

CH

3

C

Cl

O

CH

3

C NH

O

CH

CH

3

C

OH

O

Budowa i nomenklatura peptydów

Najistotniejszą reakcją chemiczna aminokwasów jako cząsteczek
dwufunkcyjnych jest ich zdolność do łączenia w związki o
charakterze polimerycznym tzw. peptydy za pomocą wiązania
amidowego –CO-NH- tzw.wiązania peptydowego.

Wiązanie peptydowe powstaje z wykorzystaniem grupy
karboksylowej sąsiadującej z grupą aminową jednego i -

aminowej drugiego aminokwasu.

Produkt powstający w reakcji
łączenia sią dwóch aminokwasów
nazywamy dipeptydem . np :

alanina

–

seryna

(

Ala

-

Ser

)

Ponieważ w cząsteczce dipeptydu pozostaje wolna grupa aminowa i
karboksylowa , istnieje możliwość dalszego łączenia się z jeszcze
innym aminokwasem i wówczas powstaje tripeptyd , tetrapeptyd
itd.

CH

CH

3

CH

3

O

C

CH

OH

N

H

SH

CH

2

O

C

CH

N

H

O

C

CH

2

N

H

CH

2

O

C

CH

NH

2

Phe

-

Gly

-

Cys

-

Val

OH

CH

2

O

C

CH

OH

N

H

CH

3

O

C

CH

NH

2

Budowa i nomenklatura peptydów cd

Generalnie dla układu np.; ala-ser-val może powstać w
wyniku syntezy sześć strukturalnie różnych tripeptydów
(o odrębnych własnościach fizycznych i biologicznych).

Ala-Ser-Val

sekwencja 1

Ala-Val-Ser sekwencja 2

Ser-Ala-Val sekwencja 3

Ser-Val-Ala sekwencja 4

Val-Ala-Ser sekwencja 5

Val-Ser-Ala sekwencja 6

Przy ustalaniu budowy peptydu należy znać nie tylko
aminokwasy składowe lecz także kolejne ich połączenia tzw
sekwencje.

Oligopeptydy:
2-10 aminokwasów
Polipeptydy:
10-100
aminokwasów
Białka:
> 100
aminokwasów

Określamy budowę peptydu- poprzez hydrolizę wiązań
peptydowych. Otrzymane w wyniku hydrolizy -

aminokwasy, rozdzielamy za pomocą metod
chromatograficznych.

Syntetyczne metody otrzymywania peptydów

o określonej strukturze.

Jest to zagadnienie złożone, ponieważ aminokwasy to związki
dwufunkcyjne mogą wytworzyć wiązanie peptydowe pomiędzy
cząsteczkami tego samego aminokwasu np.; gly-gly zamiast
sekwencji gly-ala.

Dlatego syntezę peptydu, należy wykonać według określonego
planu.

1. Zabezpieczenie grupy aminowej.

2. Przeprowadzenie grupy karboksylowej zabezpieczonego

aminokwasu
w postać bardziej reaktywną np.; chlorek kwasowy.

3. Właściwa reakcja z drugim aminokwasem.

4. Odblokowanie grupy aminowej.