Aminas

Las aminas son compuestos orgánicos nitrogenados que derivan del amoníaco (NH₃) al sustituir uno, dos o los tres átomos de hidrógeno por grupos alquilo o arilo. Gracias al par de electrones libre del nitrógeno se comportan como bases y como nucleófilos. Están presentes en los aminoácidos, en neurotransmisores como la dopamina o la serotonina, en muchos medicamentos y en los colorantes industriales, y son las responsables del olor característico del pescado o de la materia en descomposición.

¿Qué es una amina?

En química orgánica, una amina es una molécula en la que un átomo de nitrógeno está unido a uno o más átomos de carbono mediante enlaces sencillos y conserva un par de electrones sin compartir. Su fórmula general puede escribirse como R–NH₂, R₂NH o R₃N. Si el carbono unido al nitrógeno forma parte de un anillo aromático, como en la anilina, se habla de aminas aromáticas o arilaminas; si no, de aminas alifáticas.

El nombre procede de «amoníaco», que a su vez deriva de la sal amoníaco que se obtenía cerca del templo de Amón, en el oasis de Siwa (desierto líbico). Las aminas son, literalmente, «amoníacos orgánicos», y de hecho comparten con él su olor penetrante y su carácter básico.

Características y propiedades

• Geometría piramidal: el nitrógeno tiene hibridación aproximadamente sp³; los tres sustituyentes y el par libre se orientan hacia los vértices de un tetraedro, de modo que la molécula tiene forma de pirámide trigonal.
• Basicidad: el par libre capta protones del agua o de los ácidos. Las alquilaminas son algo más básicas que el amoníaco, porque los grupos alquilo ceden densidad electrónica al nitrógeno.
• Puentes de hidrógeno: las aminas primarias y secundarias forman puentes N–H···N, más débiles que los O–H···O de los alcoholes. Por eso hierven a temperaturas más altas que los alcanos de masa similar, pero más bajas que los alcoholes equivalentes. Las terciarias no tienen hidrógeno sobre el nitrógeno y no pueden asociarse entre sí de esa manera.
• Estado y solubilidad: la metilamina, la dimetilamina, la trimetilamina y la etilamina son gases o líquidos muy volátiles a temperatura ambiente; las aminas pequeñas son muy solubles en agua.
• Olor: las de bajo peso molecular huelen a amoníaco o a pescado. La trimetilamina es la responsable del olor del pescado que empieza a estropearse.

Clasificación de las aminas

Se clasifican según el número de grupos carbonados unidos directamente al nitrógeno:

Ojo con una trampa habitual: este criterio no es el mismo que en los alcoholes. En un alcohol se mira el carbono que lleva el –OH; en una amina se cuentan los carbonos que lleva el nitrógeno. Por eso la terc-butilamina, (CH₃)₃C–NH₂, es una amina primaria aunque su carbono sea terciario. Además, existen aminas heterocíclicas, en las que el nitrógeno forma parte de un anillo, como la pirrolidina, la piridina o las bases nitrogenadas del ADN.

Nomenclatura

En la nomenclatura más extendida se nombra el grupo alquilo seguido de la palabra -amina: metilamina, etilamina, propilamina. La IUPAC prefiere sustituir la «-o» del alcano por -amina: metanamina, etanamina, propan-1-amina. En las aminas secundarias y terciarias, los sustituyentes del nitrógeno se indican con la letra N: CH₃CH₂NHCH₃ es la N-metiletanamina. La anilina se denomina sistemáticamente bencenamina. Cuando el grupo amino no es el principal se usa el prefijo amino-, como en los aminoácidos.

Basicidad de las aminas

La basicidad es la propiedad química más importante de las aminas. En agua establecen el equilibrio R–NH₂ + H₂O ⇌ R–NH₃⁺ + OH⁻. La fuerza se suele expresar mediante el pKa de su ácido conjugado (el ion amonio): cuanto mayor es, más básica es la amina.

Las alquilaminas son bases moderadamente fuertes para ser orgánicas. La trimetilamina es algo menos básica de lo esperado en agua porque su catión se solvata peor. La anilina, en cambio, es una base mucho más débil: el par libre del nitrógeno se deslocaliza sobre el anillo aromático y está menos disponible. Al reaccionar con ácidos, las aminas forman sales de amonio solubles en agua; por eso muchos fármacos con grupos amino se comercializan como hidrocloruros. Puedes ampliar este tema en los ejemplos de bases químicas.

Obtención y reacciones

• Obtención: por alquilación del amoníaco con haluros de alquilo (da mezclas), por reducción de nitrilos, amidas o nitrocompuestos (la anilina se obtiene industrialmente reduciendo nitrobenceno) y por aminación reductiva de aldehídos y cetonas.
• Acilación: con cloruros de acilo o anhídridos forman amidas.
• Alquilación: reaccionan con haluros de alquilo hasta dar sales de amonio cuaternario.
• Diazotación: las aminas aromáticas primarias con ácido nitroso a baja temperatura forman sales de diazonio, base de los colorantes azoicos.
• Formación de nitrosaminas: las aminas secundarias reaccionan con nitritos en medio ácido y dan N-nitrosaminas, compuestos con potencial carcinógeno que se vigilan en alimentos curados.

Aminas biógenas

Se llaman aminas biógenas las que producen los seres vivos, normalmente por descarboxilación de aminoácidos. Muchas actúan como neurotransmisores u hormonas (puedes ver más en los ejemplos de neurotransmisores):

• Histamina: procede de la histidina; interviene en las reacciones alérgicas, la inflamación y la secreción de ácido gástrico. Su acumulación en pescado mal conservado causa intoxicaciones.
• Serotonina: deriva del triptófano y regula el estado de ánimo, el sueño y el apetito.
• Dopamina, noradrenalina y adrenalina: catecolaminas derivadas de la tirosina, implicadas en la motivación, el movimiento y la respuesta al estrés.
• Tiramina: abundante en quesos curados y embutidos; puede elevar la tensión arterial en personas tratadas con ciertos antidepresivos (IMAO).
• Putrescina y cadaverina: diaminas que se forman en la descomposición de proteínas y dan el olor de la carne en putrefacción.

Otras aminas importantes

• Anilina: amina aromática base de la industria de los colorantes. En 1856 William Henry Perkin obtuvo a partir de ella la malveína, el primer colorante sintético, mientras intentaba sintetizar quinina.
• Aminoácidos: cada uno contiene un grupo amino y uno carboxilo (consulta los ejemplos de aminoácidos).
• Alcaloides: aminas de origen vegetal como la nicotina, la morfina o la quinina.
• Hexametilendiamina: materia prima del nailon 6,6.
• Etanolaminas: usadas en detergentes y para capturar CO₂ en procesos industriales.

Importancia de las aminas

Las aminas son esenciales en la bioquímica, porque forman parte de proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas y señales nerviosas. En la industria se emplean para fabricar fármacos, colorantes, polímeros, pesticidas, tensioactivos y productos de tratamiento de aguas. Conocer su basicidad permite entender cómo se absorben los medicamentos en el organismo, y su papel en la descomposición de los alimentos es clave en la seguridad alimentaria.

Ejercicios resueltos

Preguntas frecuentes

Referencias

• McMurry, J. Química orgánica. Cengage Learning.
• Vollhardt, K. P. C. y Schore, N. E. Química orgánica: estructura y función. Omega.
• Nelson, D. L. y Cox, M. M. Lehninger. Principios de bioquímica. Omega.