أهمية الأمينات وخصائصها

مفهوم الأمينات وتعريفها

الأمينات هي مركبات عضوية تحتوي غالبًا على ذرة أو أكثر من ذرة النيتروجين ، تشبه الأمينات من الناحية الهيكلية الأمونيا حيث يمكن للنيتروجين أن يرتبط بما يصل إلى ثلاثة هيدروجين ، ولكن للأمينات أيضًا خصائص إضافية تعتمد على اتصالها بالكربون.

في الأمين ، يتم استبدال واحدة أو أكثر من ذرات الهيدروجين من الأمونيا ببدائل عضوية مثل مجموعات الألكيل (سلسلة الألكان) والأريل (الحلقة العطرية).[1]

الخصائص العامة للأمينات

• يؤثر الارتباط الهيدروجيني بشكل كبير على خصائص الأمينات الأولية والثانوية وكذلك المشتقات البروتونية لجميع الأمينات ، وبالتالي فإن نقطة غليان الأمينات أعلى من تلك الخاصة بالفوسفينات المقابلة (المركبات التي تحتوي على الفوسفور) ، ولكنها بشكل عام أقل من الكحولات المقابلة   أو الكانولات ، تشبه الأمينات ولكنها تتميز بمجموعة -OH بدلاً من NR2 ، نظرًا لأن الأكسجين أكثر كهرسلبيًا من النيتروجين ، فإن RO-H عادةً ما يكون أكثر حمضية من مركب R2N-H ذي الصلة.[1]
• الميثيل ، ثنائي ميثيل ، ثلاثي ميثيل ، وإيثيل أمينات هي غازات تحت ظروف قياسية ، أمينات الألكيل الأكثر شيوعًا هي السوائل ، والأمينات عالية الوزن الجزيئي هي بطبيعة الحال مواد صلبة في درجات الحرارة القياسية ، بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك الأمينات الغازية رائحة الأمونيا المميزة ، في حين أن الأمينات السائلة لها رائحة “مريبة” مميزة.[1]
• تظهر معظم الأمينات الأليفاتية بعض القابلية للذوبان في الماء ، مما يعكس قدرتها على تكوين روابط هيدروجينية تتناقص قابلية الذوبان نسبيًا مع الزيادة في عدد ذرات الكربون في الجزيء ، خاصةً عندما يكون عدد ذرات الكربون أكبر من ستةو تظهر الأمينات الأليفاتية أيضًا قابلية ذوبان كبيرة في المذيبات العضوية ، خاصة في المذيبات العضوية القطبية ، ونجد أيضاً أن  الأمينات الأولية تتفاعل بسهولة مع مركبات الكيتون مثل الأسيتون  ومع ذلك ، فإن معظم الأمينات غير متوافقة مع الكلوروفورم وأيضًا مع رابع كلوريد الكربون كمحلول مذيب.
• تحتوي الأمينات العطرية على إلكترونات زوجية وحيدة مشتركة في حلقة البنزين ، لذا فإن ميلها للانخراط في الرابطة الهيدروجينية يتضاءل إلى حد ما ، لذلك تكون نقاط غليان هذه الجزيئات أعلى إلى حد ما من الأمينات الأصغر الأخرى نظرًا لحجمها الأكبر ، غالبًا ما يكون لديهم أيضًا قابلية ذوبان متناقصة نسبيًا في الماء ، على الرغم من احتفاظهم بقابليتهم للذوبان في المذيبات العضوية الأخرى ، وغالباً ما تكون الأمينات المترافقة العطرية سامة جدًا ولديها القدرة على امتصاصها بسهولة عبر الجلد ، لذلك يجب دائمًا التعامل معها على أنها خطرة.[1]

خصائص الأمينات كقواعد أساسية

• تعمل الأمينات كقواعد وتكون قوية بشكل معقول  مثل الأمونيا و تختلف أساسيات الأمينات باختلاف الجزيء ، وتعتمد إلى حد كبير على توافر زوج وحيد من الإلكترونات من النيتروجين.[1]
• تتميز ذرة النيتروجين للأمين النموذجي بزوج إلكترون وحيد يمكنه ربط أيون الهيدروجين (H +) من أجل تكوين أيون أمونيوم – R3NH + ، وترجع قابلية الذوبان في الماء للأمينات البسيطة إلى حد كبير إلى القدرة على الترابط الهيدروجيني الذي يمكن أن يحدث بين البروتونات على جزيئات الماء وهذه الأزواج الوحيدة من الإلكترونات.[1]

فوائد الأمينات

• تدخل الأمينات في الغلاف الجوي من مجموعة واسعة من المصادر ، ولكن لا يُعرف سوى القليل نسبيًا عن سلوكها الجوي ، وخاصة دورها في تجزئة الغاز ، في الجزء الأول تم تحديد إجمالي 154 أمينًا و 32 من الأحماض الأمينية واليوريا على أنها تحدث في الغلاف الجوي.
• يتم تقييم طرق التنبؤ لنقطة الغليان وضغط بخار السائل وثابت التفكك الحمضي وقابلية ذوبان الأمينات في الماء  وتستخدم لتقدير قيم ثوابت التوازن حيث لا توجد بيانات تجريبية ، تقسيم الأمينات إلى ضباب مائي يعتمد بشدة على الأس الهيدروجيني وهو أكبر ما يكون للأيروسولات الحمضية أما بالنسبة للعديد من الأمينات الشائعة ، يكون الميل إلى التقسيم إلى طور الجسيم مشابهًا أو أكبر من الأمونيا و يتم تقديم النتائج كجداول لقيم ثوابت التوازن الديناميكي الحراري ، والتي تم دمجها أيضًا في نموذج الهباء الجوي غير العضوي الممتد لتمكين تقسيم الغاز / الهباء الجوي وغيرها من العمليات الحسابية.
• ومن ضمن استخدامات الامنيات ، يتم تجميع البيانات الديناميكية الحرارية للأمينات التي تتحكم في تقسيم الغاز / الجسيمات وتتضمن البيانات HLC وضغط البخار ومعامل النشاط وقابلية الذوبان في الماء ، ويعتمد تقسيم الأمينات إلى رذاذ مائي بشدة على الرقم الهيدروجيني ونجد أن الأمينات يمكن أن تنقسم إلى الهباء الجوي ، على غرار الأمونيا .[3]

أنواع الأمينات

يمكن أن تكون الأمينات إما أولية أو ثانوية أو ثالثية ، اعتمادًا على عدد المجموعات المحتوية على الكربون المرتبطة بها إذا كانت هناك مجموعة واحدة فقط تحتوي على الكربون  في الجزيء (CH3NH2) ، فإن هذا الأمين يعتبر أساسيًا ، مجموعتان تحتويان على الكربون تجعل الأمين ثانويًا ، وثلاث مجموعات تجعله من الدرجة الثالثة ، باستخدام زوج الإلكترون الوحيد من النيتروجين ، يُفضل أحيانًا استخدام النيتروجين باعتباره محبًا للنيوكليوفيل وبالتالي ربط مجموعة رابعة تحتوي على الكربون بالأمين ، في هذه الحالة ، يمكن أن يطلق عليه أيون الأمونيوم الرباعي.[1]

بنية الأمينات وترابط ذراتها

تحتوي الأمينات الأولية والثانوية على ذرات هيدروجين مرتبطة بذرة نيتروجين وبالتالي فهي قادرة على الارتباط الهيدروجين  ، على الرغم من أنها ليست بنفس قوة جزيئات الكحول التي لها ذرات هيدروجين مرتبطة بذرة أكسجين ، وهو أكثر كهرسلبية من النيتروجين ، تغلي هذه الأمينات عند درجات حرارة أعلى من الألكانات ولكن عند درجات حرارة أقل من الكحوليات ذات الكتلة المولية المماثلة.[2]

لا تحتوي الأمينات الثلاثية على ذرة هيدروجين مرتبطة بذرة النيتروجين وبالتالي لا يمكنها المشاركة في الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات ولديهم نقاط غليان مماثلة لتلك الخاصة بالإيثرات.[2]

الجدول التالي يبين الخصائص الفيزيائية لبعض الأمينات والمركبات المماثلة المحتوية على الأوكسجين:

تسمية الأمينات

يتم الحصول على الأسماء بترتيب أبجدي ، أسماء بدائل الألكيل على النيتروجين وإضافة اللاحقة أمين (على سبيل المثال ، إيثيل ميثيل أمين).
أما الأمينات في نظام IUPAC: يتم استبدال اسم الألكان لأطول سلسلة مع أمين ,ويتم تسمية الأمينات الأولية الأكثر تعقيدًا مع -NH2 كبديل للأمينو.[4]

بالنسبة للأمينات الأولية عندما لا يكون الأمين هو مجموعة الخصائص الرئيسية ، يتم استخدام البادئة “amino-” على سبيل المثال: حمض 4-أمينوبنزويك حيث يكون حمض الكربوكسيل هو الخاصية الرئيسية ، بخلاف ذلك يتم استخدام اللاحقة “-amine” مع إما اسم هجين أصلي أو اسم بديل للمجموعة R: مثال: إيثانامين أو إيثيلامين ، بدلاً من ذلك يمكن إلحاق اللاحقة “-azane” بالاسم البديل للمجموعة R مثال: بروبيلازان.[1]

بالنسبة للأمينات الثانوية والثالثية والرباعية ، فإن اصطلاح التسمية مختلف بعض الشيء ، لكن اللواحق هي نفسها.

بالنسبة للأمينات المتماثلة ، يتم استخدام البادئة “di” أو “tri” اعتمادًا على ما إذا كان هناك 2 أو 3 بديل ، على سبيل المثال ديبروبيل أمين هو أمين ثانوي ، وثلاثي فينيل أمين هو أمين ثلاثي.[1]

أما بالنسبة للأمينات غير المتماثلة ، تحصل السلسلة الأم على لاحقة “أمين”, ثم يبدأ هذا الاسم بـ “N-” للإشارة إلى رابطة النيتروجين واسم المجموعة البديلة ، لكل بديل ، باستخدام الترتيب الأبجدي للأميدات من الدرجة الثالثة ، على سبيل المثال ، N-ethyl-N-methyl-propylamine ، وليس N-methyl-N-ethyl-propylamine.

لنلخص:

• كبادئة: “amino-“
• كلاحقة: “-امين”

تُظهر البادئة “N-” استبدال لذرة النيتروجين في حالة الأمينات الثانوية والثالثية والرباعية.[1]

أسماء منهجية لبعض الأمينات الشائعة

• الأمينات الأولية: إيثانامين أو إيثيل أمين.
• الأمينات الثانوية: ثنائي ميثيل أمين
• الأمينات الثلاثية: ثلاثي ميثيل أمين