O grupo amino é aquele que está presente em vários compostos orgânicos nitrogenados, por exemplo aminas, e é representado pela fórmula -NH 2. As aminas são os compostos mais representativos onde encontramos este grupo, pois quando são alifáticas possuem a fórmula RNH 2; enquanto que quando são aromáticos, têm a fórmula ArNH 2.
Amidas, RC (O) NH 2, com o grupo carbonilo C = O, são também um outro exemplo de compostos contendo o grupo amino. Em muitos outros compostos, os grupos amino são encontrados como meros substituintes, uma vez que no resto da estrutura podem haver grupos oxigenados com maior relevância química.
Grupo Amino destacado em azul. Fonte: MaChe / domínio público
O grupo amino é considerado um subproduto da amônia, NH 3. À medida que suas três ligações NH são substituídas por ligações NC, surgem aminas primárias, secundárias e terciárias, respectivamente. O mesmo raciocínio se aplica às amidas.
Os compostos com grupos amino são caracterizados por serem substâncias básicas ou alcalinas. Eles também fazem parte de uma miríade de biomoléculas, como proteínas e enzimas e produtos farmacêuticos. De todos os grupos funcionais, é provavelmente o mais diverso devido às substituições ou transformações que é capaz de sofrer.
Estrutura
Fórmula estrutural do grupo amino. Fonte: Kes47 via Wikipedia.
Na imagem superior, temos a fórmula estrutural do grupo amino. Nele, é descoberta sua geometria molecular, que é tetraédrica. A cadeia lateral alifática R 1 e os dois átomos de hidrogênio H estão posicionados nas extremidades de um tetraedro, enquanto o par de elétrons solitário está no topo. Conseqüentemente, as cunhas se movem para longe ou para fora do plano do observador.
Do ponto de vista estereoquímico, o grupo NH 2 é altamente móvel; é dinâmico, sua ligação R 1 -N pode girar ou vibrar, e o mesmo acontece com suas ligações NH. A geometria deste grupo não é afetada pela incorporação de outras cadeias laterais R 2 ou R 3.
Isso significa que a geometria tetraédrica observada para esta amina primária permanece a mesma que para as aminas secundárias (R 2 NH) ou terciárias (R 3 N). Porém, é normal esperar que os ângulos do tetraedro sejam distorcidos, pois haverá maior repulsão eletrônica em torno do átomo de nitrogênio; isto é, R 1, R 2 e R 3 irão se repelir.
E sem falar no espaço ocupado pelo único par de elétrons no nitrogênio, que pode formar ligações com os prótons do meio. Daí a basicidade do grupo amino.
Propriedades
Basicidade
O grupo amino é caracterizado por ser básico. Portanto, suas soluções aquosas devem ter valores de pH acima de 7, com a presença de ânions OH - predominantes. Isso é explicado por seu equilíbrio de hidrólise:
RNH 2 + H 2 O ⇌ RNH 3 + + OH -
Sendo RNH 3 + o ácido conjugado resultante. A cadeia lateral R ajuda a diminuir a densidade da carga positiva que agora aparece no átomo de nitrogênio. Assim, quanto mais grupos R houver, menos essa carga positiva "será sentida", de modo que a estabilidade do ácido conjugado aumentará; o que, por sua vez, implica que a amina é mais básica.
Um raciocínio semelhante pode ser aplicado considerando que as cadeias R contribuem com densidade eletrônica para o átomo de nitrogênio, "reforçando" a densidade negativa do par solitário de elétrons, aumentando assim o caráter básico da amina.
Diz-se então que a basicidade do grupo amino aumenta à medida que ele é mais substituído. De todas as aminas, as terciárias são as mais básicas. O mesmo acontece com amidas e outros compostos.
Polaridade e interações intermoleculares
Os grupos amino conferem polaridade à molécula à qual estão ligados devido ao seu átomo de nitrogênio eletronegativo.
Portanto, os compostos que possuem NH 2 não são apenas básicos, eles também são polares. Isso significa que eles tendem a se solubilizar em solventes polares, como água ou álcoois.
Seus pontos de fusão ou ebulição também são consideravelmente altos, um produto das interações dipolo-dipolo; especificamente, das pontes de hidrogênio que são estabelecidas entre dois NH 2 de moléculas vizinhas (RH 2 N-HNHR).
Espera-se que quanto mais substituído for o grupo amino, menos provável que ele forme uma ligação de hidrogênio. Por exemplo, aminas terciárias não podem nem mesmo estabelecer um, porque são completamente desprovidas de hidrogênio (R 3 N: -: NR 3).
Mesmo quando o grupo NH 2 contribui com polaridade e fortes interações moleculares para o composto, seu efeito é menos comparado, por exemplo, ao dos grupos OH ou COOH.
Acidez
Embora o grupo amino se diferencie por sua basicidade, ele também tem um certo caráter ácido: reage com bases fortes ou pode ser neutralizado por elas. Considere a seguinte reação de neutralização:
RNH 2 + NaOH → RNHNa + H 2 O
Nele, é formado o ânion RNH -, que atrai eletrostaticamente o cátion sódio. A água é uma base fraca se comparada ao NaOH ou KOH, capaz de neutralizar o NH 2 e fazer com que se comporte como um ácido.
Exemplos
Alguns exemplos de compostos contendo o grupo NH 2, sem substituições, serão listados abaixo; isto é, aminas secundárias ou terciárias não serão consideradas. Então temos:
-Metilamina, CH 3 NH 2
-Etilamina, CH 3 CH 2 NH 2
-Butanamina, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 NH 2
-Isobutilamina, (CH 3) 2 CHNH 2
-Formamida, HCONH 2
-Hidroxilamina, NH 2 OH
-Benzilamina, C 6 H 5 CH 2 NH 2
-Acrilamida, CH 2 = CHCONH 2
-Fenilamina, C 6 H 5 NH 2
-Arginina, com R = - (CH 2) 3 NH-C (NH) NH 2
-Asparagina, com R = -CH 2 CONH 2
-Glutamina, com R = -CH 2 CH 2 CONH 2
-Lisina, com R = - (CH 2) 4 NH 2
Os quatro últimos exemplos correspondem a aminoácidos, peças fundamentais com as quais as proteínas são construídas e cujas estruturas moleculares possuem o grupo NH 2 e o grupo COOH.
Estes quatro ácidos aminados contêm nas suas cadeias laterais R um NH 2 mais, de modo que a formação de ligação peptídica (união de dois amino ácidos pelas suas extremidades NH 2 e COOH) não desaparece NH 2 nas proteas resultantes.
Histamina, outro exemplo de compostos com o grupo NH2. Fonte: vacinador / domínio público
Além dos aminoácidos, temos no corpo humano outros compostos que carregam o grupo NH 2: é o caso da histamina (acima), um dos muitos neurotransmissores. Observe como sua estrutura molecular é altamente nitrogenada.
Fórmula estrutural da anfetamina. Fonte: Boghog / domínio público
Fórmula estrutural da serotonina. Fonte: CYL / domínio público
E, por fim, temos outros exemplos de substâncias que atuam no sistema nervoso central: anfetaminas e serotonina. O primeiro é um estimulante usado para tratar alguns transtornos mentais e o segundo é um neurotransmissor popularmente associado à felicidade.
Referências
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organic Chemistr e. (10 th Edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
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- Wikipedia. (2020). Amine. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Peter AS Smith e Eric Block. (2020). Amine. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
- Brian C. Smith. (1 ° de março de 2019). Compostos de nitrogênio orgânico II: Aminas primárias. Recuperado de: spectroscopyonline.com
- William Reusch. (5 de maio de 2013). Química de Aminas. Recuperado de: 2.chemistry.msu.edu