2020 Taller 3 Grupos funcionales Nitrogenados Tioles Fosfato unidad 2

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BIOQUIMICA Ciclo de Formación Básica UNIDAD 2: COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS SERES VIVOS COMPUESTOS ORGÁNICOS CON NITROGENO

AMINAS Objetivo: es clasificar las aminas como primarias, secundarias o terciarias y nombrar las aminas con sus nombres comunes. Conocer algunas propiedades de las aminas.

Las aminas son compuestos derivados del amoniaco (NH3) en los que uno o más de sus átomos de hidrógeno han sido remplazados por grupos alquilo o arilo. Como vimos en la tabla 10.8, en el capítulo 10, los átomos de nitrógeno por lo general forman 3 enlaces. Por ejemplo, en la metilamina, uno de los átomos de hidrógeno del amoniaco ha sido remplazado por un grupo metilo. La sustitución con 2 grupos metilo origina la dimetilamina, y si se remplazan los 3 átomos de hidrógeno del amoniaco por 3 grupos metilo, se obtiene la trimetilamina.

Clasificación de las aminas Para clasificar las aminas, lo primero que se debe hacer es determinar si el átomo de nitrógeno está unido a 1, a 2 o a 3 grupos alquilo o arilo. En las aminas primarias, el átomo de nitrógeno se une a un grupo alquilo. En las aminas secundarias el átomo de nitrógeno está unido a 2 grupos alquilo, mientras que en las aminas terciarias se une a 3 grupos alquilo.

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Nomenclatura de aminas Para nombrar las aminas más sencillas, generalmente se utilizan los nombres comunes. En este tipo de nomenclatura, los grupos alquilo unidos al átomo de nitrógeno se nombran en orden alfabético. Los prefijos di y tri se emplean para indicar que hay 2 o 3 sustituyentes iguales.

Aminas aromáticas Las aminas aromáticas se nombran como anilinas. Los grupos alquilo unidos al nitrógeno de la anilina se nombran con el prefijo N- seguido del nombre del grupo alquilo en cuestión.

Ejercicio resuelto 1

Solución a. Esta amina tiene un grupo etilo unido al átomo de nitrógeno, por lo que es la etilamina. b. Esta amina tiene 3 grupo metilo unidos al átomo de nitrógeno, su nombre es trimetilamina. c. Esta amina aromática es la anilina.

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Propiedades de las aminas Las aminas tienen puntos de ebullición mayores que los correspondientes hidrocarburos de masa molecular similar, pero menores que los alcoholes. Las aminas tienen enlaces N-H polares, por lo que son capaces de formar enlaces de hidrógeno. Sin embargo, el átomo de nitrógeno de las aminas es menos electronegativo que el de oxígeno de los alcoholes, por lo que los enlaces de hidrógeno son más débiles en las aminas. En las aminas primarias, el -NH2 puede formar más enlaces de hidrógeno, por lo que estas tienen puntos de ebullición más altos que las aminas secundarias de igual masa molecular.

En las aminas terciarias no es posible la formación de enlaces de hidrógeno (no hay enlaces N-H), por lo que sus puntos de ebullición son inferiores y similares a los de los alcanos y los éteres

Solubilidad en agua Al igual que los alcoholes, las aminas más pequeñas, incluso la terciaria, son solubles en agua, ya que pueden formar enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. Sin embargo, para las aminas con 6 o más átomos de carbono el efecto del enlace de hidrógeno pierde importancia frente a la presencia de la cadena hidrocarbonada no polar, que reduce la solubilidad de la amina en agua.

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Ejercicio resuelto 2: Propiedades de las aminas Si la trimetilamina y la etilmetilamina tienen la misma masa molecular, ¿por qué el punto de ebullición de la trimetilamina (3°C) es menor que el de la etilmetilamina (36°C)? Solución Como en la etilmetilamina hay un enlace N-H, se forman enlaces de hidrógeno entre las moléculas, por lo que se necesita una mayor temperatura para romper los enlaces de hidrógeno y se evaporen. Sin embargo, en la trimetilamina, que es una amina terciaria, no se pueden formar enlaces de hidrógeno entre las moléculas.

Basicidad de aminas Vimos que el amoniaco es una base de Brønsted-Lowry, ya que acepta protones (H+) del agua generando iones amonio (NH4+) e hidróxido (OH–). La ecuación del proceso es:

De modo análogo, las aminas en agua se comportan como bases de Brønsted-Lowry, ya que el par de electrones sin compartir del átomo de nitrógeno acepta un protón del agua y genera iones hidróxido.

SALES DE AMONIO Cuando se exprime un limón sobre el pescado, el característico «olor a pescado» de las aminas desaparece, ya que el jugo ácido del limón convierte las aminas en las correspondientes sales de amonio. En las reacciones de neutralización, las aminas reaccionan como bases frente a los ácidos para formar la correspondiente sal de amonio. 4

El par de electrones sin compartir del átomo de nitrógeno acepta un protón H+ del ácido formando una sal de amonio, pero sin que se forme agua en el proceso. Las sales de amonio se nombran sustituyendo el término amina del nombre de la amina por amonio y colocando delante la preposición de y el nombre del correspondiente anión.

EJERCITACION. AMINAS 1. Clasifica las siguientes aminas como primarias, secundarias o terciarias:

2. Escribe los nombres comunes de las siguientes aminas:

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3. Dibuja la fórmula estructural condensada de las siguientes aminas: a) etilamina b) N-metilanilina c) Butilpropilamina

4. En las siguientes parejas, indicar el compuesto con mayor punto de ebullición y solubilidad en agua:

AMIDAS Las amidas son un tipo de compuestos derivados de los ácidos carboxílicos en los que el grupo hidroxilo ha sido reemplazado por un átomo de nitrógeno. Las amidas se obtienen por reacción entre un ácido carboxílico y amoniaco o una amina, y en el proceso se elimina una molécula de agua. Para formar la amida, se unen un fragmento de un ácido carboxílico y otro de una amina, de un modo semejante al presentado en la formación de ésteres.

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Nomenclatura de amidas sencillas Tanto si se emplea la nomenclatura común como la de la IUPAC, las amidas sencillas se nombran eliminando las partículas ácido ico o ácido oico del nombre del ácido carboxílico del que proceden y añadiendo la terminación amida. Para nombrar los grupos alquilo unidos al nitrógeno de una amida se utiliza el prefijo N- seguido del nombre del grupo alquilo en cuestión.

Ejercicio resuelto 2: Nomenclatura de amidas Indica el nombre común y el nombre IUPAC del siguiente compuesto: Solución El nombre IUPAC del ácido carboxílico es ácido propanoico, el común es ácido propiónico. Al sustituir ácido ico y ácido oico por la terminación amida se obtiene el nombre IUPAC del compuesto, propanamida, y su nombre común, propionamida.

Propiedades físicas de las amidas Las amidas no tienen el carácter básico que caracteriza a las aminas. Solamente la formamida es líquida a temperatura ambiente, mientras que las demás amidas son sólidas. En las amidas primarias, el grupo -NH2 puede formar varios enlaces de hidrógeno, lo que propicia que las amidas primarias tengan puntos de ebullición elevados. El punto de ebullición de las amidas secundarias es menor, ya que el número de enlaces de hidrógeno que forman también es menor. Las amidas terciarias tienen un punto de fusión aún menor, ya que no pueden formar enlace de hidrógeno con otras moléculas de amida terciaria. Las amidas que poseen entre uno y 5 átomos de carbono son solubles en agua, ya que pueden formar enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. 7

Las amidas en medicina La amida natural más sencilla es la urea, que es uno de los productos finales del metabolismo de las proteínas. Los riñones eliminan la urea de la sangre y la excretan con la orina. Cuando los riñones no funcionan bien, la urea no se puede eliminar, y su concentración en el cuerpo va aumentando; alcanzando en ocasiones un nivel tóxico, situación que se denomina uremia. La urea también se emplea en fertilizantes para aumentar el contenido de nitrógeno del suelo. Hidrólisis de amidas Cuando a un enlace de tipo amida se le añade agua y se disocia la molécula, se dice que se ha hidrolizado. Cuando en la reacción de hidrólisis se utiliza un ácido, los productos que se obtienen son un ácido carboxílico y una sal de amonio. En cambio, si la hidrólisis se lleva a cabo en medio básico, se obtiene la sal del ácido carboxílico y amoniaco o una amina.

Metilamina

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EJERCITACION: Amidas 1. Nombra según la IUPAC las siguientes amidas.

2. Dibuja las fórmulas estructurales condensadas de las siguientes amidas: a) Propanamida b) 2-metilpentanamida c) Metanamida

3. En las siguientes parejas de compuestos, indica el de mayor solubilidad en agua. Justifica tu elección. a) Etilamina o dipentilamina b) Trimetilamina o tripropilamina c) Butanamida o pentano d) Butanamina o hexano

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COMPUESTOS ORGÁNICOS CON AZUFRE

TIOLES Los tioles son una familia de compuestos orgánicos sulfurados que contienen el grupo tiol (-SH). Tienen una estructura muy similar a la de los alcoholes, pero, en lugar del grupo -OH, contienen el grupo -SH. El átomo de azufre se muestra en amarillo en el modelo molecular de bolas y varillas. En la nomenclatura IUPAC, los tioles se nombran añadiendo la palabra tiol al nombre de la cadena hidrocarbonada más larga que contenga al grupo -SH. Una de las propiedades características de los tioles es su fuerte olor, que en ocasiones puede ser desagradable. A la presencia de tioles deben su olor las ostras, el queso cheddar, las cebollas o el ajo. Para detectar las pérdidas de gas natural (metano), normalmente se le añade una pequeña cantidad de etanotiol. Oxidación de tioles Los tioles se oxidan perdiendo un átomo de hidrógeno del grupo — SH. El producto de oxidación se conoce como disulfuro. En el cabello, las proteínas se encuentran entrecruzadas mediante enlaces disulfuro, que se forman fundamentalmente a partir de los grupos tiol del aminoácido cisteína.

Cuando una persona se hace una permanente, lo que sucede es que se rompen los enlaces disulfuro de las proteínas del cabello con un agente reductor. Tras la acción del reductor, cuando el pelo todavía está sujeto con bigudíes, se aplica un agente oxidante que hace que se formen nuevos enlaces disulfuro entre diferentes zonas de las hebras de la proteína, y el cabello adquiere un aspecto diferente.

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GRUPO FUNCIONAL CON FÓSFORO: FOSFATO

Grupo Fosfato: Características y Funciones Un grupo fosfato es una molécula formada por un átomo de fósforo unido a cuatro de oxígeno. Su fórmula química es PO43. Este grupo de átomos se llama grupo fosfato cuando está unido a una molécula que contenga carbono (cualquier molécula biológica). Todos los seres vivos están hechos de carbono. El grupo fosfato está presente en el material genético, en moléclas energéticas importantes para el metabolismo celular, formando parte de las membranas biológicas y de algunos ecosistemas de agua dulce. Es evidente que el grupo fosfato está presente en muchas estructuras importantes de los organismos. Los electrones compartidos entre los cuatro átomos de oxígeno y el átomo de carbono pueden almacenar mucha energía; esta capacidad es vital para algunos de sus roles en la célula.

Las funciones principales del grupo fosfato 1- En los ácidos nucleicos El ADN y el ARN, el material genético de todos los seres vivos, son ácidos nucleicos. Están formados por nucleótidos, que a su vez están formados por una base nitrogenada, un azúcar de 5 carbonos y un grupo fosfato. El azúcar de 5 carbonos y el grupo fosfato de cada nucleótido se unen para formar la columna vertebral de los ácidos nucleicos. Cuando se unen a otros dos grupos fosfato dando lugar a moléculas como el ATP (trifosfato de adenosina) o el GTP (trifosfato de guanosina).

2- Como almacén de energía El ATP es la principal molécula que suministra energía a las células para que estas puedan realizar sus funciones vitales. Esta molécula está formada por una adenosina unida a tres grupos fosfato. Los enlaces formados entre estos grupos son de alta energía.

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