Amidas

Las amidas son compuestos orgánicos nitrogenados que derivan de los ácidos carboxílicos al sustituir el grupo –OH por un grupo amino. Su grupo funcional característico es el grupo carboxamida, –CO–N<, cuya forma más sencilla es –CONH₂. Están en la base de la vida, porque el enlace que une los aminoácidos en las proteínas es un enlace amida, y también en productos cotidianos como el nailon, la urea de los fertilizantes o el paracetamol.

¿Qué es una amida?

En química orgánica, una amida es una molécula en la que un grupo carbonilo (C=O) está unido directamente a un átomo de nitrógeno. Su fórmula general es R–CO–NR’R», donde R es una cadena carbonada o un hidrógeno, y R’ y R» pueden ser hidrógenos o grupos alquilo o arilo. Se consideran derivados de ácidos carboxílicos, como los ésteres o los cloruros de acilo, porque formalmente resultan de reemplazar el –OH del grupo –COOH por –NH₂, –NHR o –NR₂.

No deben confundirse con las aminas. En una amina el nitrógeno está unido solo a carbonos saturados o aromáticos e hidrógenos; en una amida, el nitrógeno está pegado a un carbonilo, y esa vecindad cambia por completo sus propiedades.

Características y propiedades

• Estructura plana por resonancia: el par de electrones libre del nitrógeno se deslocaliza hacia el oxígeno del carbonilo. El enlace C–N adquiere carácter parcial de doble enlace (es más corto que un enlace C–N sencillo) y la rotación alrededor de él está muy restringida. Por eso el grupo amida es prácticamente plano.
• Basicidad casi nula: a diferencia de las aminas, las amidas son bases muy débiles, porque el par libre del nitrógeno está comprometido en la resonancia. En medio muy ácido se protonan en el oxígeno, no en el nitrógeno.
• Puntos de fusión y ebullición altos: las amidas primarias y secundarias forman puentes de hidrógeno N–H···O=C muy fuertes. La formamida (metanamida) hierve a unos 210 °C y la acetamida (etanamida), con solo dos carbonos, es sólida a temperatura ambiente.
• Solubilidad: las amidas pequeñas son solubles en agua. La N,N-dimetilformamida (DMF) es un disolvente polar aprótico muy usado en laboratorio e industria.
• Gran estabilidad: son los derivados de ácido menos reactivos. Su hidrólisis requiere calentar con ácidos o bases fuertes, lo que explica la resistencia de proteínas y poliamidas.

Nomenclatura

Según la IUPAC, el nombre se obtiene a partir del ácido de origen sustituyendo la terminación -oico (o -ico) por -amida. Así, del ácido etanoico (acético) se forma la etanamida (acetamida), y del ácido benzoico, la benzamida. Si el nitrógeno lleva sustituyentes, se indican con el localizador N: CH₃CONHCH₃ es la N-metiletanamida y HCON(CH₃)₂ es la N,N-dimetilmetanamida, más conocida como N,N-dimetilformamida. Cuando el grupo amida no es el principal de la molécula se nombra con el prefijo carbamoil-, y las amidas cíclicas reciben el nombre de lactamas.

Clasificación de las amidas

La clasificación más habitual atiende al número de sustituyentes carbonados unidos al nitrógeno:

Algunos textos usan otro criterio, el número de grupos acilo unidos al nitrógeno; según él, los compuestos con dos acilos sobre el mismo nitrógeno son las imidas. Además, se distinguen las amidas cíclicas o lactamas, como la caprolactama o el anillo β-lactámico de la penicilina.

Obtención y reacciones principales

Cómo se obtienen

• A partir de cloruros de acilo o anhídridos que reaccionan con amoníaco o con una amina primaria o secundaria. Es el método de laboratorio más rápido.
• A partir de ésteres por aminólisis, al tratarlos con amoníaco o aminas.
• Por calentamiento de sales de amonio de ácidos carboxílicos, que pierden agua y forman la amida.
• Por hidrólisis parcial de nitrilos.

Reacciones

• Hidrólisis: con ácido o base y calor, la amida se rompe en un ácido carboxílico (o su sal) y amoníaco o una amina. Es lo que hacen las enzimas digestivas con las proteínas, pero a temperatura corporal gracias a la catálisis.
• Reducción: con hidruro de litio y aluminio (LiAlH₄) se obtiene una amina, porque el carbonilo se transforma en –CH₂–.
• Deshidratación: las amidas primarias, con agentes como el P₄O₁₀ o el SOCl₂, pierden agua y forman nitrilos (R–C≡N).
• Transposición de Hofmann: una amida primaria tratada con bromo y base fuerte da una amina con un carbono menos.

El enlace peptídico

Cuando el grupo –COOH de un aminoácido reacciona con el grupo –NH₂ de otro, se forma un enlace amida y se libera una molécula de agua. En bioquímica se le llama enlace peptídico y es, químicamente, una amida secundaria. Las proteínas son, por tanto, poliamidas naturales. La planaridad del enlace peptídico, consecuencia de la resonancia, condiciona cómo se pliegan las cadenas y forma estructuras como la hélice alfa o la lámina beta, descritas por Linus Pauling. Puedes ver casos concretos en los ejemplos de enlaces peptídicos.

Amidas importantes

• Urea, CO(NH₂)₂: diamida del ácido carbónico y principal producto de excreción del nitrógeno en los mamíferos. En 1828 Friedrich Wöhler la sintetizó a partir de cianato de amonio, un hito en el nacimiento de la química orgánica. Hoy es el fertilizante nitrogenado sólido más usado del mundo.
• Paracetamol (acetaminofén): N-(4-hidroxifenil)etanamida, analgésico y antipirético de uso masivo.
• Nailon: poliamida sintética desarrollada por Wallace Carothers en la empresa DuPont en los años treinta. El nailon 6,6 se obtiene por condensación de hexametilendiamina y ácido adípico; el nailon 6, a partir de caprolactama.
• Aramidas: poliamidas aromáticas como el Kevlar, inventado por Stephanie Kwolek, muy resistentes y utilizadas en chalecos de protección y cables.
• Penicilinas y cefalosporinas: antibióticos cuyo anillo β-lactámico, una amida cíclica tensionada, bloquea la síntesis de la pared bacteriana.
• Lidocaína: anestésico local del grupo de las amidas.
• Nicotinamida: una de las formas de la vitamina B3 y precursora del coenzima NAD⁺.
• Capsaicina: amida responsable del picor de las guindillas.
• Acrilamida: se forma al freír u hornear a alta temperatura alimentos ricos en almidón; se vigila por su posible efecto carcinógeno.

Importancia de las amidas

Las amidas sostienen la estructura de las proteínas, las enzimas y muchas hormonas peptídicas, de modo que sin ellas no existiría la vida tal como la conocemos. En la industria forman fibras y polímeros técnicos, disolventes y fertilizantes, y una proporción muy alta de los fármacos modernos contiene al menos un grupo amida, apreciado por su estabilidad y su capacidad de formar puentes de hidrógeno con las dianas biológicas.

Ejercicios resueltos

Preguntas frecuentes

Referencias

• McMurry, J. Química orgánica. Cengage Learning.
• Clayden, J., Greeves, N. y Warren, S. Organic Chemistry. Oxford University Press.
• Nelson, D. L. y Cox, M. M. Lehninger. Principios de bioquímica. Omega.