Amidas

La estructura y clasificación de las amidas.

Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos . En la molécula de ácido original, el grupo hidroxilo se reemplaza por un grupo amina. Dependiendo del grado de sustitución de una amida específica, al átomo de nitrógeno se unen átomos de hidrógeno, un radical ácido o cualquier grupo orgánico. Por tanto, las amidas se caracterizan por la presencia de hasta dos grupos funcionales en sus moléculas: un grupo carbonilo y un grupo amino. La estructura química de las amidas es la más diversa entre todos los derivados del ácido carboxílico, ya que las amidas incluyen compuestos tan simples como la urea y tan complejos como las proteínas . Por lo tanto, el enlace amida es uno de los enlaces más importantes para todos los organismos vivos, ya que se encuentra en las cadenas polipeptídicas. Según la estructura de sus moléculas, las amidas se dividen en:

• Amidas primarias: se caracterizan por un átomo de hidrógeno de la molécula de NH ₃ reemplazado por un grupo acilo. Un ejemplo de tal amida es la acetamida (etanamida).
• Amidas secundarias: con dos grupos acilo en sus moléculas. Las amidas secundarias se denominan comúnmente imidas. Un ejemplo de amida secundaria es la N-metilacetamida.
• Amidas terciarias: tienen tres grupos acilo unidos a un átomo de nitrógeno. Se llaman triacilaminas. Un ejemplo de este grupo de amidas es la N,N-dimetilacetamida.

Las imidas son un grupo de amidas que merecen especial atención. Son derivados de anhídridos de ácidos dicarboxílicos, en los que el átomo de oxígeno fue reemplazado por un grupo imida divalente =NH. Ejemplos de tales compuestos son imida de ácido succínico e imida de ácido ftálico. Las imidas de ácidos dicarboxílicos se obtienen habitualmente haciendo reaccionar anhídridos de ácidos dicarboxílicos con amoníaco . Un ejemplo interesante de imida es la diimida de ácido carbónico , comúnmente conocida como urea. Hoy en día, es una materia prima importante en el procesamiento químico. Su producción a gran escala se debe principalmente a su uso en la industria de fertilizantes. Además, la urea es el primer compuesto orgánico que se obtuvo por síntesis química (fuera del cuerpo humano). Esto fue hecho por Friedrich Wohler en 1828.

Preparación

Existen varios métodos básicos para obtener amidas de ácidos carboxílicos. Una de las reacciones básicas para obtener amidas es calentar ciertos ácidos carboxílicos con una solución acuosa de amoniaco . Esto conduce a la obtención de amidas primarias. Un producto intermedio de tal reacción es la sal de amonio de un ácido carboxílico que produce una amida y una molécula de agua como resultado de la pirólisis. También puedes utilizar la reacción que se produce entre los anhídridos de ácido y el amoníaco. También se pueden utilizar una amida primaria y una sal de amonio del ácido correspondiente. Las amidas primarias también se pueden obtener utilizando ésteres y nitrilos. Las amidas secundarias se obtienen haciendo reaccionar ciertos ácidos carboxílicos con las correspondientes amidas primarias. Esta reacción da como resultado una amida secundaria y una molécula de agua. Además, pueden obtenerse amidas secundarias utilizando determinados ésteres. Las amidas terciarias se obtienen de la misma manera que las amidas secundarias. Sin embargo, en este caso el ácido carboxílico reacciona con una amida secundaria. De manera similar a los casos descritos anteriormente, los productos de la transformación son una amida terciaria y una molécula de agua. Pero eso no es todo: las amidas terciarias se pueden obtener haciendo reaccionar un éster con una solución acuosa de amoníaco. Entre las amidas de ácidos carboxílicos, la amida del ácido acético merece especial atención. Se le conoce comúnmente como acetamida. Se obtiene, entre otras cosas, por deshidratación del acetato de amonio cuando éste se calienta hasta la temperatura de descomposición. Al mismo tiempo, la estructura más simple de una amida se puede encontrar en la amida del ácido benzoico (benzamida). Esta sustancia se obtiene haciendo reaccionar amoníaco con cloruro de benzoilo (cloruro de ácido benzoico). La reacción implica la sustitución con un grupo funcional del ion cloruro.

Propiedades

La estructura de las moléculas de amida determina directamente sus propiedades. El enlace amida que se encuentra en la molécula es plano (plano). Las amidas son generalmente de naturaleza neutra (pero pueden ser ligeramente ácidas en algunos casos). Las amidas simples son bien solubles en agua . Esto está relacionado con la estructura de las moléculas de amida y, en particular, con la ausencia de una larga cadena de hidrocarburos y la presencia de un átomo de nitrógeno altamente electronegativo, así como de átomos de carbono que pueden formar enlaces de hidrógeno. Cuando una solución acuosa de amidas simples se calienta durante un tiempo prolongado, se convierten en sales de amonio. La amida más simple, la metanoamida (formamida), tiene forma líquida a temperatura ambiente. Los demás compuestos de este grupo son sólidos. También se caracterizan por tener puntos de fusión y ebullición relativamente altos . Sus valores superan con creces los específicos de sus correspondientes ácidos carboxílicos. Además, gracias a su estructura molecular, las amidas presentan una polaridad significativa y una tendencia a asociarse, es decir, a formar grupos más grandes a partir de moléculas individuales (formación de enlaces de hidrógeno). Teniendo en cuenta la baja reactividad de las amidas, las condiciones para sus reacciones químicas deben ser mucho más extremas. Las amidas sufren principalmente reacciones de hidrólisis. Estos tienen lugar en condiciones ácidas o alcalinas. Dependiendo de la reacción, las amidas individuales se reducen a aminas primarias, secundarias o terciarias. En reacciones con cloruro de tionilo, las amidas primarias se convierten en nitrilos. Lo que es aún más importante, las amidas pueden formar polímeros, llamados poliamidas. De todas las poliamidas conocidas, el nailon es la más importante. Las amidas también reaccionan con ácidos fuertes para producir las sales correspondientes. También se sabe que las amidas reaccionan con el hidrógeno. Como resultado, forman aminas.

Nylon

Una amida que resultó más importante para el desarrollo industrial, incluido el procesamiento químico, es el nailon, obtenido por primera vez en 1935. Es un ejemplo de poliamida, un polímero sintético de molécula grande cuya estructura incluye un grupo amida. Para obtener nailon, es necesario comenzar con el llamado reordenamiento de Beckmann. El primer paso de esta reacción es una síntesis de amida que implica la reordenación de oximas. Una forma de efectuar este proceso es calentar la oxima con un ácido que tenga fuertes propiedades protonantes. El ácido sulfúrico (VI) es un ejemplo de dicho ácido protonante. El reordenamiento de Beckmann se utiliza a escala industrial para producir caprolactama, la materia prima básica en la producción de nailon (el proceso de polimerización de la lactama). El nailon obtenido se caracteriza por una serie de propiedades que lo distinguen de otros materiales. Es conocido principalmente por su alta resistencia y, al mismo tiempo, es fácil trabajar con él. También es resistente a los productos químicos. Sus ventajas incluyen bajo peso, propiedades aislantes y dieléctricas, baja abrasión y características de atenuación. El nailon es actualmente uno de los plásticos más populares. Es considerado uno de los plásticos más versátiles del mundo. Se utiliza prácticamente en todas las ramas de la industria, desde la textil hasta la aviación. Se produce principalmente en forma de fibras muy resistentes, en comparación con otros materiales. De esta forma, está destinado a la producción de hilados, tejidos y prendas de punto. Las fibras de nailon también se pueden encontrar en alfombras, calzado, ropa protectora, pelotas de baloncesto, paracaídas, cuerdas de guitarra, hilos quirúrgicos, trajes de baño, cajas de enchufes eléctricos o componentes de carrocería de automóviles.