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Estereoquímica  del  nitrógeno

 

Nos  extendimos  en  el  estudio  del  arreglo  espacial  de  átomos  y  grupos  unidos  a  átomos  de  carbono;  es  decir,  la  estereoquímica  del  carbono.  Ahora  estudiaremos  brevemente  la  estereoquímica  del  nitrógeno.

Las  aminas  son  simplemente  amoniaco  con  uno  o  más  hidrógenos  reemplazados  por  grupos  orgánicos.  El  nitrógeno utiliza  orbitales  sp3  que  se  dirigen  hacia  los  vértices  de  un  tetraedro.  Tres  de  estos  solapan  orbitales  s  de  hidrógenos  o  carbonos,  mientras  el  cuarto  contiene  un  par  de  electrones  no  compartidos  En  consecuencia,  las  aminas  son  piramidales  como  el  amoniaco  y  tienen  casi  los  mismos  ángulos  de  valencia:  108º  en  trimetilamina,  por  ejemplo. 

 

El  examen  de  modelos  demuestra  que  una  molécula  con  tres  grupos  distintos  unidos  a  nitrógeno  no  puede  superponerse  a  szu  imagen  especular;  es  quiral  y  debe  existir  en  dos  formas  enantiómeras  (I y II),  cada  una  de las cuales,  por separado,  debería  presentar  actividad  óptica.

 

 

 

 

 

 


Para  las  aminas  simples,  sin  embargo,  dichos  enantiómeros  no  han  podido  aislarse.

Estudios   espectroscópicos  demostraron  que  la  barrera  energética  entre  los  dos  arreglos  piramidales  en  torno  al  nitrógeno  suele  ser  tan  baja  que  ambos  se  interconvierten  rápidamente.  Al giual  que  la  rotación  rápida  en torno  a  enlaces  simples  carbono-carbono  impide  el  aislamiento  de isómeros  conformacionales,  la  inversión  rápida  en  torno  al  nitrógeno  impide  la  separación  de  enantiómeros  como  I  y  II.  Es  evidente  que  un  par  de  electrones  no  compartido  del  nitrógeno  no  puede  actuaqr  normalmente  como  cuarto  grupos  para  mantener  la  configuración.

A  continuación,  consideremos  las  sales  cuaternarias de amonio,  donde  el  nitrógeno  es  portador  de  cuatro  grupos alquilo.  En  éstas,  se emplean  los  cuatro orbitales  sp3  para  formar  enlaces,  con  lo  que  el  nitrógeno pasa  a  ser  tetraédrico  Las  cuaternarias  de  amonio,  donde  el  nitrógeno  tiene cuatro  sustituyentes  diferentes,  existen  en  forma  de isómeros  configuracionales  y  pueden  presentar  actividad  óptica:  por  ejemplo,  el  yoduro  de  metilalilfenilbencilamonio.