Química Orgánica 2 · Nitrogen and biological molecules
Basicidad de las aminas y estructura electrónica
Una lección resuelta gratis y 63 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
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Práctica gratis de flechas curvas: elige un mecanismo
Toca uno para ver cada flecha curva, paso a paso. En las demos las dibujas tú mismo, sin registrarte.
- Una amina se encuentra con un ácido
- Recuperar una amina neutra
- La 4-(aminometil)piridina da (piridin-4-il)metanaminio
- La 4-metoxianilina y el HCl dan 4-metoxianilinio
- La 4-metilanilina y el HCl dan cloruro de 4-metilanilinio
- 4-Nitroanilinium loses a proton to water to give 4-nitroaniline
- Acetamide protonates on oxygen in sulfuric acid
- N,N,N′-Trimethylacetamidine and HCl give the amidinium ion
- Aniline and HCl give anilinium chloride
Ver los 63 problemas de basicidad de las aminas y estructura electrónica →
Lo que aprenderás
- Connect basicity to the availability of a nitrogen lone pair and the stability of its conjugate acid.
- Use supplied pKa values to predict proton transfer and solution speciation.
- Distinguish basicity, nucleophilicity, resonance participation, and aqueous solvation.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
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Sigue el par, no el número de nitrógenos
Una amina neutra ordinaria tiene tres enlaces y un par solitario. La protonación usa ese par para formar un enlace N–H y da un amonio con cuatro coordenadas, con carga formal positiva y sin par solitario. Una amida es distinta: su par del nitrógeno se solapa con un carbonilo vecino, así que la protonación del nitrógeno sacrificaría esa estabilización. En condiciones ácidas ordinarias, una amida se protona preferentemente en el oxígeno; tratarla como una alquilamina ignora la estructura electrónica.
Un ejemplo cuantitativo de equilibrio
Para B + HA ⇌ BH⁺ + A⁻, log₁₀K = pKa(BH⁺) − pKa(HA), siempre que ambos valores se refieran al mismo disolvente y convención. Con los valores didácticos dados, 10 y 5, K = 10⁵, lo que favorece a B protonado. A pH fijo, [B]/[BH⁺] = 10^(pH − pKa). A pH 8 con pKa 10, la relación es 1:100. Una concentración alta de base no es lo mismo que una base intrínsecamente fuerte.
Resonancia y contabilidad aromática
El par solitario de una anilina puede deslocalizarse hacia su anillo bencénico, lo que lo hace menos disponible que el par de una alquilamina. El par solitario de la piridina queda fuera del sistema π aromático y puede unir un protón sin eliminar el sexteto aromático. El nitrógeno del pirrol aporta su par al sexteto aromático; protonar ese par en el nitrógeno altera la disposición electrónica favorable. No clasifiques todos los nitrógenos de anillo con la misma regla.
Lo que una comparación de basicidad no te puede decir
La basicidad es una propiedad de equilibrio que se mide mediante la acidez del ácido conjugado. La nucleofilia es una comparación de velocidades para el ataque a un electrófilo concreto en un disolvente concreto. El impedimento estérico puede frenar mucho el ataque al carbono y, aun así, dejar favorable la captación de protones. En agua también importa la hidratación de la base y del ácido conjugado: contar solo los grupos alquilo no permite establecer un orden universal primaria/secundaria/terciaria. Cuando estos efectos compiten, usa datos medidos en el mismo disolvente.
Lo que conviene recordar
Localiza el par solitario real, revisa la resonancia y la aromaticidad, y luego compara los pKa de los ácidos conjugados en el mismo disolvente. Usa el pH para las poblaciones y separa la fuerza de equilibrio de la velocidad de reacción.
Problemas de práctica (63)
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Dibuja el mecanismo 25
Más problemas
- Una amina se encuentra con un ácidoDibuja los movimientos de electrones apareados para la protonación sin perder el contraión.
- Recuperar una amina neutraDibuja la desprotonación del amonio y restaura su par solitario.
Protonación de bases de nitrógeno y oxígeno
- La 4-(aminometil)piridina da (piridin-4-il)metanaminioDibuja el hidronio protonando el más básico de los dos nitrógenos de la 4-(aminometil)piridina.
- La 4-metoxianilina y el HCl dan 4-metoxianilinioDibuja el hidronio protonando el nitrógeno amino de la 4-metoxianilina y no su oxígeno de éter.
- La 4-metilanilina y el HCl dan cloruro de 4-metilanilinioDibuja el par solitario del nitrógeno de la 4-metilanilina tomando el protón del HCl para formar la sal de anilinio.
- La hidrazina y un equivalente de HCl dan hidrazinioDibuja el hidronio protonando un nitrógeno de la hidrazina y explica por qué el segundo queda libre.
- La N,N-dimetilanilina y el HCl dan N,N-dimetilanilinioDibuja el nitrógeno de la N,N-dimetilanilina, no un carbono del anillo, tomando el protón del HCl.
- La (S)-nicotina y dos equivalentes de HCl dan el dicatiónDibuja las dos protonaciones de la (S)-nicotina en orden de basicidad, primero el nitrógeno de la pirrolidina.
- La esponja de protones y el HCl dan la esponja de protones protonadaDibuja un nitrógeno dimetilamino de la esponja de protones tomando el protón del HCl.
- La C-protonación de la enamina da 1-ciclohexilidenpirrolidinioDibuja el par solitario del nitrógeno empujando el enlace π de la enamina para que el carbono β tome el protón del HCl.
- La tetrametilguanidina y el HCl dan tetrametilguanidinioDibuja el nitrógeno imínico de la tetrametilguanidina tomando el protón del HCl.
- La urea se protona en el oxígeno y da urea O-protonadaDibuja el oxígeno carbonílico de la urea, no un nitrógeno amino, tomando el protón del ácido sulfúrico.
Resonance and amine basicity
- 4-Nitroanilinium loses a proton to water to give 4-nitroanilineDraw water removing a proton from 4-nitroanilinium, then push the freed nitrogen lone pair through the ring into the nitro group.
Protonating nitrogen and oxygen bases
- Acetamide protonates on oxygen in sulfuric acidDraw the carbonyl oxygen of acetamide taking a proton from sulfuric acid, then the resonance step that delocalises the charge onto nitrogen.
- N,N,N′-Trimethylacetamidine and HCl give the amidinium ionDraw the imine nitrogen of the amidine taking the proton, then the resonance step that shares the charge with the amino nitrogen.
- Aniline and HCl give anilinium chlorideDraw the aniline nitrogen lone pair taking the proton from HCl.
- 4-(Dimethylamino)pyridine and HCl give its pyridinium saltDraw the ring nitrogen of DMAP taking the proton, then push the dimethylamino lone pair through the ring onto the protonated nitrogen.
- Imidazole and HCl give imidazolium chlorideDraw the pyridine-like nitrogen of imidazole taking the proton, then the resonance step that makes both N–H nitrogens equivalent.
- Pyridine and HCl give pyridinium chlorideDraw the pyridine nitrogen lone pair taking the proton from HCl.
- Pyrrole protonates on carbon to give 2H-pyrroliumDraw the nitrogen lone pair pushing through the ring so that C2 of pyrrole takes the proton from sulfuric acid.
N-óxidos y sales de amonio cuaternario
- El DABCO y el bromuro de bencilo dan bromuro de N-bencil-DABCODibuja un nitrógeno de cabeza de puente del DABCO desplazando el bromuro del bromuro de bencilo.
- La N-metilmorfolina y el H2O2 dan N-óxido de N-metilmorfolinaDibuja el nitrógeno terciario de la N-metilmorfolina atacando al peróxido de hidrógeno y luego la transferencia de protón que da el N-óxido.
- La piridina y el mCPBA dan N-óxido de piridinaDibuja la transferencia concertada de oxígeno del mCPBA al par solitario del nitrógeno de la piridina.
- La piridina y el yoduro de metilo dan yoduro de N-metilpiridinioDibuja el par solitario del nitrógeno de la piridina desplazando el yoduro del yoduro de metilo en un solo paso SN2.
Recovering amines after extraction
- Hydroxide frees methylamine from methylammonium chlorideDraw hydroxide removing an N–H proton from methylammonium.
Predice el producto 1
- Nitrógeno básico del imidazolIdentifica el nitrógeno básico del imidazol y explica su pKaH.
Clasificar 9
Más problemas
- Clasifica el entorno del nitrógenoIdentifica por qué un nitrógeno adyacente a un carbonilo no es una amina ordinaria.
Nomenclature & classification
- 1°, 2° or 3°?Classify an amine as primary, secondary or tertiary by counting carbons bonded to nitrogen.
- Alcohol versus amine priorityName a compound with both OH and NH2 using suffix priority.
- Find 4-methylanilineMatch the name 4-methylaniline (p-toluidine) to its structure.
- Name an N-substituted amineName a secondary amine using the N- locant for the smaller substituent.
- Name a quaternary ammonium saltName a quaternary ammonium salt.
Nucleofilia frente a basicidad; bases impedidas
- Para qué se usa el DBUIdentifica la función típica del DBU en síntesis.
Structure of amines
- Chiral ammonium ionsDecide when a nitrogen stereocentre is configurationally stable.
Sales de amina, extracción, solubilidad
- Nombra la sal de metilamina y HClNombra una sal sencilla de alquilamonio.
Comparar 9
Más problemas
- Compara la estabilidad del ácido conjugadoRelaciona la deslocalización del par solitario con la basicidad de la anilina.
Orden de basicidad
- Basicidad del amoniaco frente a la metilaminaCompara la basicidad del amoniaco y la metilamina a partir del efecto de un grupo alquilo sobre el ácido conjugado.
- La guanidina como la base nitrogenada neutra más fuerteElige la base más fuerte entre guanidina, metilamina, piridina y acetamida, y justifícalo por la resonancia del ácido conjugado.
Efectos de los sustituyentes sobre la basicidad de la anilina
- Basicidad de la 4-metoxi-, la 4-cloro- y la 4-nitroanilinaOrdena anilinas para-sustituidas por basicidad según el efecto electrónico del sustituyente.
- Basicidad de la 4-nitroanilina frente a la 3-nitroanilinaExplica por qué un grupo nitro en para reduce la basicidad de la anilina más que uno en meta.
Propiedades físicas
- Puntos de ebullición del etanol, la etilamina y el propanoCompara los puntos de ebullición de un alcohol, una amina y un alcano de masa similar.
Nucleofilia frente a basicidad; bases impedidas
- Ordena pirrolidina, piperidina y Et3N como nucleófilosOrdena aminas por nucleofilia según el impedimento estérico en el nitrógeno.
Basicity ranking
- Alkyl amine, aniline, amideRank an alkyl amine, an aniline and an amide by basicity.
- Piperidine, pyridine, pyrroleRank three nitrogen heterocycles by basicity using hybridization and aromaticity.
Calcular 4
Más problemas
- Calcula la especiación de la aminaConvierte una diferencia de pH–pKa en una fracción protonada.
Cálculos con pKa/pKb/Henderson–Hasselbalch; especiación
- Porcentaje de amina protonada a pH 7.4Usa la ecuación de Henderson–Hasselbalch para hallar la fracción de una amina que está protonada a pH fisiológico.
- pH al que la metilamina está protonada a la mitadHalla el pH al que una amina y su ion amonio están presentes en concentraciones iguales.
- pKb de la ciclohexilamina a partir de su pKaHConvierte el pKa de un ion amonio en el pKb de su amina.
Encuentra el error 1
- Revisa un argumento sobre bases aromáticasDistingue los pares solitarios de tipo piridina y de tipo pirrol.
Interpreta la evidencia 3
Más problemas
- Interpreta un cambio de extracciónRelaciona el estado de protonación con el reparto ácido-base.
Solvatación: tendencias en fase gaseosa frente a fase acuosa
- Basicidad de las metilaminas en fase gaseosa frente a aguaInterpreta por qué el orden de basicidad de las metilaminas difiere entre la fase gaseosa y el agua.
Structure of amines
- Geometry at an amine nitrogenDescribe the hybridization and geometry of an alkyl amine nitrogen.
Trabaja hacia atrás 1
- Infiere una diferencia de basicidadObtén el pKa del ácido conjugado a partir de un equilibrio de transferencia de protón.
Planea una síntesis 2
- Elige una comparación informativaDiseña una comparación de basicidad controlada por el disolvente.
- Separa una amina de un compuesto neutroPlanea una extracción ácido–base que separe una amina de un compuesto orgánico neutro.
Explica por qué 8
Más problemas
- Separa la velocidad del equilibrioExplica por qué una base impedida estéricamente puede ser un nucleófilo pobre en sustituciones.
Orden de basicidad
- Por qué la anilina es una base débilExplica por qué la anilina es una base mucho más débil que una alquilamina.
- Por qué el nitrógeno de una amida no es básicoExplica por qué el nitrógeno de una amida no es un sitio básico, a diferencia del nitrógeno de una alquilamina.
Efectos de los sustituyentes sobre la basicidad de la anilina
- Por qué la DMAP es más básica que la piridinaExplica cómo un grupo dimetilamino en para aumenta la basicidad del nitrógeno del anillo de piridina.
Sales de amina, extracción, solubilidad
- Por qué los fármacos aminados se venden como clorhidratosExplica por qué los fármacos con grupos amina se formulan como sales de clorhidrato.
Structure of amines
- Why amine enantiomers can't be resolvedExplain why an amine with three different groups on nitrogen cannot be resolved into enantiomers.
Nucleofilia frente a basicidad; bases impedidas
- Por qué la trietilamina es un mal nucleófiloExplica por qué la trietilamina actúa como base y no como nucleófilo.
Propiedades físicas
- Por qué la trimetilamina hierve a menor temperatura que la propilaminaExplica por qué las aminas terciarias hierven a menor temperatura que sus isómeros primarios o secundarios.
¿Atascado con basicidad de las aminas y estructura electrónica? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
Después, Scan Standard: /mes