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 NH2NH2

O

NCH2 C

O

N CH2

n

n + 2n HCHO 2n H2O +

NH2 C NC

NC

N

CN NH2

NH2

NH2

3katalizator

melamina

Do produkcji leków-barbiturany (środki nasenne)

Aminy

Aminy to związki o ogólnym wzorze R–NH2, R2NH lub R3N, 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

HN

R

H

HN

R

R

RN

R

R

HN

CH3

H

metyloamina

HN

CH2

CH2

CH3

CH3

dietyloamina

NH

H

anilina

N

H

difenyloamina

NCH3

CH3

N,N-dimetyloanilina

N

pirydyna

Sole amin

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

HN

+

CH3

HH Cl

chlorek metyloamoniowy

HN

+

CH2

CH2

CH3

CH3

H NO3–

azotan dietyloamoniowy

N+

H

Br

bromek pirydyniowy

CH2

N+

CH2CH2

CH2

CH2

CH2

CH3

CH2

CH2

CH3

CH2

CH2CH3

Cl

chlorek benzylotributyloamoniowy, TBA

Cl

CH2

CH2

CH2

CH2CH2

CH3

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2CH2

N+

CH2CH2

CH3

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2

CH3

chlorek didecylodimetyloamoniowy, DDAC

Słownictwo amin alifatycznych

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

Grupę –NH2 ,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.:

CH2 CH3

H

NCH2

CH2CH2

CH3

butyloetyloamina

kwas 2-aminopropanowy

CH C

NH2

CH3

OH

O

CH2CH3

NCH2

CH2

CH3CH3

trietyloamina

I

CH3

CH3

N+

CH3

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, ...)

NH

H

anilina

NCH3

CH3

N,N-dimetyloanilina

NH2

O2N

p-nitroanilina

N+

H

H

H

Br

bromek aniliniowy

N+

CH3

H

H

CH3

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

CH3

H

HN

CH3

H

H N CH3

H

H

H+

CH3

CH3

N

CH2

HH

CH3

CH3

N+

CH2

H

CH2CH3

CH3

CH3

N+

CH2CH2 CH3

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

NO2 NH2[H]

CH3

CHCH3 CH2

NO2

CH3

CHCH3 CH2

NH2

[H]

Sn / HCl

Fe / H2SO4

H2 / Pt

Otrzymywanie amin

Reakcja halogenków alkilowych lub arylowych z amoniakiem lub aminami

CH2C

CH3

O

CH2C

CH3

NH

CH2CH

CH3

NH2

NH3 [H]

CH3

Br CH3

NH2NH3

CH3

Br

CH3

NH

CH3CH3

BrCH3

Br

CH3

NCH3

CH3

CH3

N+

CH3

CH3

CH3 Br+

Aminowanie aldehydów lub ketonów

Redukcja nitryli

Degradacja amidów Hoffmana

CN

CH2NH2

[H]

CH2CH2CH3

CNH2

ONaOBr CH2

CH2CH3

NH2

Tworzenie soli dwuazoniowych i ich reakcje

NO2 NH2 N2 Cl[H] NaNO2

HCl

+

N2

OH

+

H2O

I

KI

CN

COOH

CuCN

Cl

CuCl

OH

OH

NN

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.

HN

H

H

pKb = 4,75

HN

CH2

H

CH3

pKb = 3,29

HN

CH2

CH2

CH3

CH3

pKb = 3,00

CH2

CH3

NCH2

CH2

CH3

CH3

pKb = 3,24

HN

H

CH3

pKb = 3,35

HN

H

CH2 CH3

CH2

pKb = 3,35

CH3CH2

HN

H

CH2

CH2

pKb = 3,39

HN

H

CH2

CH3

pKb = 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.

NH2 NH2

+

HNH2

+

H

NH2

+

H

:

–

–

–

NH2

pKb = 9,38

NH2

CH3

pKb = 8,92

pKb = 10,15

NH2

Br

pKb = 13,0

NH2

O2N

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

R1CHO + H2N-R2(lub Ar) R1CHN-R2 (lub Ar) + H2O

HN

+

CH3

HH Cl

HN

CH3

H

ClH+

BrH

N+

H

H

H

Br

NH

H

+

NH2NH2

CH3

CH3

CH3

N

C

H

O NH2N

CH3

CH3

CH3

N

C

H

+

Zabezpieczanie grupy aminoej

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

Podstawniki –NH2 oraz pochodne –NHR, –NR2, –NHCOR są grupami silnie

aktywującymi i kierującymi w położenie –orto i –para.

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

NH2 Br2NH2

Br

Br Br

ClC

O

CH3 OC

O

CH3C

O

CH3

NH

C

O

CH3Br2

NH

C

O

CH3

Br

NH2

Br

H2O /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 podnosząceciśnienie krwi w poczuciu niebezpieczeństwa

Adrenalina przygotowuje organizm do walkilub ucieczki.

Noradrenalina uczestniczy w przenoszeniu impulsów między włóknami nerwowymi.

Cl

CH2

CH2

CH2

CH2CH2

CH3

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2CH2

N+

CH2CH2

CH3

CH2

CH2

CH2 CH2

CH2

CH3

chlorek didecylodimetyloamoniowy, DDAC

CH

OH

OHCH2

OH

NH2

CH

OH

OHCH2

OH

NH

CH3

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 +H2O

Katalzatorem przemiany jest Q+Cl– (TEBA)

Q+Cl– + NaCN Q+CN– + NaCl

Q+CN– + R-Cl Q+Cl– + R-CN

CH2

N+

CH2CH2

CH2

CH3

CH3CH3

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(NH2)COOH nazywanych potocznie -

aminokwasami. Podstawowych jest około 20.

Glicyna Gly (G) kwas aminoetanowy(kwas aminooctowy)

O

CCH2

OH

NH2

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

O

CCH OH

NH2

CH3

Walina val (V)kwas 2-amino-3-metylobutanowy(kwas 2-aminoizowalerianowy)

CH

CH3

CH3

O

CCH OH

NH2

Właściwości chemiczne aminokwasów

Aminokwasy występują w postaci jonów obojnaczychjest to efekt odszczepienia protonu H+ od grupy COOH oraz koordynacyjnego przyłączenia tego protonudo azotu grupy aminowej –NH2

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

CH3

CH3

O

CCH O

NH3

+

O

COH CH2

O

CCH OH

NH2

kwas asparginowyAsp (D)

kwas glutaminowyGlu (E) O

COH CH2

CH2

O

CCH OH

NH2

C

NH2

NH NHCH2 CH2

CH2

O

CCH OH

NH2

argininaArg (R)

CH2

O

CCH OH

NH2

NNH

histydynaHis (H)

Otrzymywanie aminokwasów

1.   z kwasów karboksylowych

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

CH2

CH3OH

C

O

CHCH3

OHC

O

Br

CHCH3

OHC

O

NH2

Br2 /P NH3

nadmiar

CH2

CH3H

C

O

CH2

CH3H

C

NH

CH2

CH3 CH

NH2

CN

OHC

O

CH2

CH3 CH

NH2

HCN

NH3

H2O

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.

OHCH3

CH

NH2

OCH3C

O

CH3

CH

NH2

CH3

C

NH2

OCH

NH2

CH3

C

OH

O

CH

NH2

CH3

C

Cl

O

PCl5NH3

H+ NH3

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

BrCH3CH

NH2

CH3

C

OH

O

NHCH3

CH

CH3

C

OH

O

CH

NH2

CH3

C

OH

O CH3 C

Cl

O

CH3

C NH

O CH

CH3

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.

CHCH3 CH3

O

CCH OH

NH

SH

CH2

O

CCH

NH

O

CCH2N

H

CH2

O

CCH

NH2 Phe-Gly-Cys-Val

OH

CH2

O

CCH OH

NH

CH3

O

CCH

NH2

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 aminokwasówPolipeptydy:10-100 aminokwasówBiałka:> 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 aminokwasuw postać bardziej reaktywną np.; chlorek kwasowy.

3. Właściwa reakcja z drugim aminokwasem.

4. Odblokowanie grupy aminowej.