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Este artículo trata sobre amidas orgánicas. Para otros usos, consulte Amida (grupo funcional) . Para el anión NH 2 - , véase Azanida .
No confundir con Imide .

Estructura general de una amida (específicamente, una carboxamida).
Formamida , la amida más simple.
Asparagina, un aminoácido con una cadena lateral (resaltada) que contiene un grupo amida.

En química orgánica , una amida , también conocida como amida orgánica o carboxamida , es un compuesto con la fórmula general RC (= O) NR'R ”, donde R, R 'y R” representan grupos orgánicos o átomos de hidrógeno . [1] [2] El grupo amida se denomina enlace peptídico cuando forma parte de la cadena principal de una proteína y enlace isopéptido cuando se produce en una cadena lateral, como en los aminoácidos asparagina y glutamina . Puede verse como un derivado de un ácido carboxílico RC (= O) OH con el grupo hidroxilo –OH reemplazado por un grupo amina –NR'R ”; o, de manera equivalente, un grupo acilo (alcanoílo) RC (= O) - unido a un grupo amina.

Ejemplos comunes de amidas son acetamida H 3 C – CONH 2 , benzamida C 6 H 5 –CONH 2 y dimetilformamida HCON (–CH 3 ) 2 .

Las amidas se califican como primarias , secundarias y terciarias según si el subgrupo de amina tiene la forma –NH 2 , –NHR o –NRR ', donde R y R' son grupos distintos del hidrógeno. [ no verificado en el cuerpo ]

El núcleo –C (= O) N = de las amidas se denomina grupo amida (específicamente, grupo carboxamida ).

Las amidas son de naturaleza y tecnología generalizadas. Las proteínas y plásticos importantes como Nylons , Aramid , Twaron y Kevlar son polímeros cuyas unidades están conectadas por grupos amida ( poliamidas ); estos enlaces se forman fácilmente, confieren rigidez estructural y resisten la hidrólisis . Las amidas incluyen muchos otros compuestos biológicos importantes, así como muchos fármacos como el paracetamol , la penicilina y el LSD . [3] Las amidas de bajo peso molecular, como la dimetilformamida, son disolventes habituales.

Nomenclatura [ editar ]

Artículo principal: nomenclatura IUPAC de química orgánica § Aminas y amidas

En la nomenclatura habitual, se agrega el término "amida" a la raíz del nombre del ácido original. Por ejemplo, la amida derivada del ácido acético se denomina acetamida (CH 3 CONH 2 ). La IUPAC recomienda etanamida , pero este y otros nombres formales relacionados rara vez se encuentran. Cuando la amida se deriva de una amina primaria o secundaria, los sustituyentes del nitrógeno se indican primero en el nombre. Por tanto, la amida formada a partir de dimetilamina y ácido acético es N , N -dimetilacetamida (CH 3 CONMe 2 , donde Me = CH 3 ). Por lo general, incluso este nombre se simplifica adimetilacetamida . Las amidas cíclicas se denominan lactamas ; son necesariamente amidas secundarias o terciarias. [4]

Pronunciación [ editar ]

El término "amida" se pronuncia diversamente / æ m aɪ d / o / æ m ɪ d / o / eɪ m aɪ d / ( escuchar ) . [5] [6] [7]

Diferentes pronunciaciones se pueden utilizar para los dos sentidos principales, diciendo / ə m i d / para el carbonil - nitrógeno compuesto y / eɪ m aɪ d / para el anión . [ Cita requerida ] Otros reemplazan uno de estos con / æ m ɪ d / .

Propiedades [ editar ]

Vinculación [ editar ]

Modelo de bola y palo de la molécula de formamida, que muestra los orbitales moleculares π (gris).

El único par de electrones del átomo de nitrógeno se deslocaliza en el grupo carbonilo, formando así un doble enlace parcial entre el nitrógeno y el carbono. De hecho, los átomos de O, C y N tienen orbitales moleculares ocupados por electrones deslocalizados , formando un sistema conjugado.. En consecuencia, los tres enlaces del nitrógeno en las amidas no son piramidales (como en las aminas) sino planos. Esta restricción plana evita las rotaciones alrededor del enlace N y, por lo tanto, tiene importantes consecuencias para las propiedades mecánicas del material a granel de tales moléculas, y también para las propiedades de configuración de las macromoléculas construidas por dichos enlaces. La incapacidad para rotar distingue los grupos amida de los grupos éster que permiten la rotación y, por tanto, crean un material a granel más flexible.

La estructura de una amida también se puede describir como una resonancia entre dos estructuras alternativas:

Se estima que para la acetamida, la estructura A hace una contribución del 62% a la estructura, mientras que la estructura B hace una contribución del 28%. (Estas cifras no suman el 100% porque hay formas de resonancia adicionales menos importantes que no se muestran arriba). También hay un enlace de hidrógeno presente entre los átomos de hidrógeno y nitrógeno de los grupos activos. [8] La resonancia se evita en gran medida en la quinuclidona muy tensada .

Basicidad [ editar ]

En comparación con las aminas , las amidas son bases muy débiles . Mientras que el ácido conjugado de una amina tiene una p K a de aproximadamente 9,5, el ácido conjugado de una amida tiene una p K a de aproximadamente −0,5. Por lo tanto, las amidas no tienen propiedades ácido-base tan claramente perceptibles en el agua . Esta relativa falta de basicidad se explica por la extracción de electrones de la amina por el carbonilo. Por otro lado, las amidas son bases mucho más fuertes que los ácidos carboxílicos , ésteres , aldehídos y cetonas.(los p K a s de sus ácidos conjugados están entre −6 y −10).

El protón de una amida primaria o secundaria no se disocia fácilmente en condiciones normales; su p K a suele estar muy por encima de 15. A la inversa, en condiciones extremadamente ácidas, el oxígeno del carbonilo puede protonarse con un p K a de aproximadamente -1. No solo se debe a la carga positiva del nitrógeno, sino también a la carga negativa del oxígeno que se obtiene a través de la resonancia.

Enlace de hidrógeno y solubilidad [ editar ]

Debido a la mayor electronegatividad del oxígeno, el carbonilo (C = O) es un dipolo más fuerte que el dipolo N – C. La presencia de un dipolo C = O y, en menor grado, un dipolo N – C, permite que las amidas actúen como aceptores de enlaces H. En amidas primarias y secundarias, la presencia de dipolos N – H permite que las amidas funcionen también como donantes de enlaces H. Por tanto, las amidas pueden participar en la formación de puentes de hidrógeno con agua y otros disolventes próticos; el átomo de oxígeno puede aceptar enlaces de hidrógeno del agua y los átomos de hidrógeno N – H pueden donar enlaces H. Como resultado de interacciones como estas, la solubilidad en agua de las amidas es mayor que la de los hidrocarburos correspondientes. Estos enlaces de hidrógeno también tienen un papel importante en la estructura secundaria de las proteínas.

Las solubilidades de amidas y ésteres son aproximadamente comparables. Normalmente, las amidas son menos solubles que las aminas y los ácidos carboxílicos comparables, ya que estos compuestos pueden donar y aceptar enlaces de hidrógeno. Las amidas terciarias, con la importante excepción de N , N -dimetilformamida , exhiben baja solubilidad en agua.

Caracterización [ editar ]

La presencia del grupo amida –C (= O) N– generalmente se establece fácilmente, al menos en moléculas pequeñas. Se puede distinguir de los grupos nitro y ciano en los espectros de IR . Las amidas exhiben una banda de ν CO moderadamente intensa cerca de 1650 cm −1 . Por espectroscopia de 1 H RMN , las señales CON H R ocurren en campos bajos. En la cristalografía de rayos X, el centro C (= O) N junto con los tres átomos inmediatamente adyacentes definen característicamente un plano.

Reacciones [ editar ]

Mecanismo para la hidrólisis mediada por ácido de una amida. [9]

Las amidas sufren muchas reacciones químicas, aunque son menos reactivas que los ésteres. Las amidas se hidrolizan en álcalis calientes así como en condiciones ácidas fuertes . Las condiciones ácidas producen el ácido carboxílico y el ión amonio, mientras que la hidrólisis básica produce el ión carboxilato y amoniaco. La protonación de la amina generada inicialmente en condiciones ácidas y la desprotonación del ácido carboxílico generado inicialmente en condiciones básicas hacen que estos procesos no sean catalíticos e irreversibles. Las amidas también son precursores versátiles de muchos otros grupos funcionales . Los electrófilos reaccionan con el oxígeno del carbonilo . Este paso a menudo precede a la hidrólisis, que es catalizada por ácidos de Brønsted yÁcidos de Lewis . Se sabe que las enzimas, por ejemplo, peptidasas y catalizadores artificiales, aceleran las reacciones de hidrólisis.

Nombre de la reacciónProductoComentario
DeshidraciónNitriloReactivo: pentóxido de fósforo ; cloruro de bencenosulfonilo ; TFAA / py [10]
Reordenamiento de HofmannAmina con un átomo de carbono menosReactivos: bromo e hidróxido de sodio
Reducción de amidasAminaReactivo: hidruro de litio y aluminio seguido de hidrólisis
Reacción de Vilsmeier-HaackAldehído (vía imina )POCl 3 , sustrato aromático, formamida
Reacción de Bischler-NapieralskiImina cíclicaPOCl 3 , SOCl 2 , etc.

Síntesis [ editar ]

Existen muchos métodos en la síntesis de amidas. [11]

Las amidas se pueden preparar acoplando ácido carboxílico con una amina . La reacción directa generalmente requiere altas temperaturas para expulsar el agua:

RCO 2 H + R′R ″ NH → R′R ″ NH+
2RCO-
2
R′R ″ NH+
2RCO-
2→ RC (O) NR′R ″ + H 2 O

Muchos métodos implican "activar" el ácido carboxílico convirtiéndolo en un mejor electrófilo ; como ésteres , cloruros de ácido ( reacción de Schotten-Baumann ) o anhídridos ( método Lumière-Barbier ).

Los métodos convencionales en la síntesis de péptidos utilizan agentes de acoplamiento como HATU , HOBt o PyBOP . [12]

Se han desarrollado una variedad de reactivos, por ejemplo, tris (2,2,2-trifluoroetil) borato para aplicaciones especializadas. [13] [14]

Nombre de la reacciónSustratoDetalles
Sustitución de acilo nucleofílicocloruro de acilo o anhídrido de ácidoReactivo: amoniaco o aminas
Reordenamiento de BeckmannCetona cíclicaReactivo: hidroxilamina y ácido
Reacción de SchmidtCetonasReactivo: ácido hidrazoico
Hidrólisis de nitrilo [15]NitriloReactivo: agua; catalizador ácido
Reacción de Willgerodt-KindlerAril alquil cetonasAzufre y morfolina
Reacción de PasseriniÁcido carboxílico, cetona o aldehído
Reacción de UgiIsocianuro, ácido carboxílico, cetona, amina primaria
Reacción de Bodroux [16] [17]Ácido carboxílico , reactivo de Grignard con un derivado de anilina ArNHR '
Reordenamiento de Chapman [18] [19]Éter de aril iminoPara N , N- diaril amidas. El mecanismo de reacción se basa en una sustitución aromática nucleofílica . [20]
Síntesis de amida de Leuckart [21]IsocianatoReacción de areno con isocianato catalizada por tricloruro de aluminio , formación de amida aromática.
Reacción de Ritter [22]Alquenos , alcoholes u otras fuentes de iones de carbonioAmidas secundarias mediante una reacción de adición entre un nitrilo y un ion carbonio en presencia de ácidos concentrados.
Adición fotolítica de formamida a olefinas [23]Alquenos terminalesUna reacción de homologación de radicales libres entre un alqueno terminal y formamida.
Ester aminólisis [24] [25] [26]ÉsteresReacción catalizada por una base de ésteres con varias aminas para formar alcoholes y amidas.

Otros métodos [ editar ]

La acilación deshidrogenativa de aminas es catalizada por compuestos de organorutenio : [27]

La reacción procede por una deshidrogenación del alcohol al aldehído seguida de la formación de un hemiaminal , que sufre una segunda deshidrogenación a la amida. No se observa eliminación de agua en el hemiaminal a la imina.

La transamidación suele ser muy lenta, pero se acelera con ácido de Lewis [28] y catalizadores organometálicos : [29]

RC (O) NR ' 2 + HNR " 2 → RC (O) NR" 2 + HNR' 2

Las amidas primarias (RC (O) NH 2 ) son más susceptibles a esta reacción.

Ver también [ editar ]

  • Amidógeno
  • Radical amino
  • Amidicidad
  • Amidas metálicas

Referencias [ editar ]

  1. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) " amidas ". ‹Ver Tfd› doi : 10.1351 / goldbook.A00266
  2. ^ "Capítulo 21: Amidas e Imidas" . Nomenclatura de compuestos orgánicos . Avances en Química . Volumen 126. Washington, American Chemical Society. 1974. págs.  166-173 . doi : 10.1021 / ba-1974-0126.ch021 . ISBN 9780841201910. |volume=tiene texto extra ( ayuda )
  3. ^ Boonen, Jente; Bronselaer, Antoon; Nielandt, Joachim; Veryser, Lieselotte; De Tré, Guy; De Spiegeleer, Bart (2012). "Base de datos de Alkamid: química, ocurrencia y funcionalidad de plantas N -alquilamidas" (PDF) . Revista de Etnofarmacología . 142 (3): 563–90. doi : 10.1016 / j.jep.2012.05.038 . hdl : 1854 / LU-2133714 . PMID 22659196 .  
  4. ^ Nomenclatura IUPAC de química orgánica. Reglas C-821. Amides http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/79/r79_540.htm Archivado el 21 de enero de 2011 en Wayback Machine.
  5. ^ "Definición y significado de Amide - Diccionario inglés Collins" . www.collinsdictionary.com . Consultado el 15 de abril de 2018 .
  6. ^ "amida" . The American Heritage Dictionary of the English Language (5ª ed.). Boston: Houghton Mifflin Harcourt .
  7. ^ "amida - Definición de amida en inglés por los diccionarios de Oxford" . Oxford Dictionaries - Inglés . Consultado el 15 de abril de 2018 .
  8. ^ Kemnitz, Carl R .; Loewen, Mark J. (2007). " " La resonancia de amida "se correlaciona con una amplitud de barreras de rotación C-N". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 129 (9): 2521–8. doi : 10.1021 / ja0663024 . PMID 17295481 . 
  9. ^ Smith, Michael B .; March, Jerry (2007), Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (6a ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  10. ^ Patente de Estados Unidos 5.935.953
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  12. ^ Valeur, Eric; Bradley, Mark (2009). "Formación de enlaces amida: más allá del mito de los reactivos de acoplamiento". Chem. Soc. Rev . 38 (2): 606–631. doi : 10.1039 / B701677H . PMID 19169468 . S2CID 14950926 .  
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  14. ↑ Sabatini, Marco T .; Boulton, Lee T .; Sheppard, Tom D. (1 de septiembre de 2017). "Ésteres de borato: catalizadores simples para la síntesis sostenible de amidas complejas" . Avances científicos . 3 (9): e1701028. Código bibliográfico : 2017SciA .... 3E1028S . doi : 10.1126 / sciadv.1701028 . PMC 5609808 . PMID 28948222 .  
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Enlaces externos [ editar ]

  • Síntesis de amidas (reacción de acoplamiento): protocolos sintéticos de organic-reaction.com
  • Compendio de terminología química de la IUPAC