Ammidi

La struttura e la classificazione delle ammidi

Le ammidi sono derivati ​​degli acidi carbossilici . Nella molecola acida originale, il gruppo ossidrile è sostituito da un gruppo amminico. A seconda del grado di sostituzione di un’ammide specifica, atomi di idrogeno, un radicale acido o qualsiasi gruppo organico si attaccano all’atomo di azoto. Pertanto le ammidi sono caratterizzate dalla presenza di ben due gruppi funzionali nelle loro molecole: un gruppo carbonilico e un gruppo amminico. La struttura chimica delle ammidi è la più diversificata tra tutti i derivati ​​degli acidi carbossilici poiché le ammidi comprendono composti semplici come l’urea e complessi come le proteine . Il legame ammidico è quindi uno dei legami più cruciali per tutti gli organismi viventi poiché si trova nelle catene polipeptidiche. In base alla struttura delle loro molecole, le ammidi si dividono in:

• Amidi primarie – sono caratterizzate da un atomo di idrogeno della molecola NH ₃ sostituito da un gruppo acilico. Un esempio di tale ammide è l’acetammide (etanammide).
• Amidi secondarie – con due gruppi acilici nelle loro molecole. Le ammidi secondarie sono comunemente chiamate immidi. Un esempio di ammide secondaria è la N-metilacetammide.
• Amidi terziarie: hanno tre gruppi acilici attaccati ad un atomo di azoto. Si chiamano triacilimmine. Un esempio di questo gruppo di ammidi è la N,N-dimetilacetammide.

Le immidi sono un gruppo di ammidi che merita particolare attenzione. Sono derivati ​​delle anidridi degli acidi dicarbossilici, in cui l’atomo di ossigeno è stato sostituito da un gruppo immidico bivalente =NH. Esempi di tali composti sono l’immide dell’acido succinico e l’immide dell’acido ftalico. Le immidi degli acidi dicarbossilici vengono solitamente ottenute facendo reagire le anidridi degli acidi dicarbossilici con l’ammoniaca . Un esempio interessante di immide è la diimmide dell’acido carbonico , comunemente chiamata urea. Al giorno d’oggi, è una materia prima importante nella lavorazione chimica. La sua produzione su larga scala è dovuta principalmente al suo utilizzo nell’industria dei fertilizzanti. Inoltre, l’urea è il primo composto organico ottenuto mediante sintesi chimica (al di fuori del corpo umano). Ciò fu fatto da Friedrich Wohler nel 1828.

Preparazione

Esistono diversi metodi di base per ottenere ammidi di acido carbossilico. Una delle reazioni fondamentali per ottenere le ammidi è il riscaldamento di alcuni acidi carbossilici con una soluzione acquosa di ammoniaca . Ciò porta ad ottenere ammidi primarie. Un prodotto intermedio di tale reazione è il sale di ammonio di un acido carbossilico che produce un’ammide e una molecola d’acqua come risultato della pirolisi. Puoi anche usare la reazione che avviene tra le anidridi acide e l’ammoniaca. Si può anche usare un’ammide primaria e un sale di ammonio dell’acido corrispondente. Le ammidi primarie possono essere ottenute anche utilizzando esteri e nitrili. Le ammidi secondarie si ottengono facendo reagire alcuni acidi carbossilici con le corrispondenti ammidi primarie. Tale reazione si traduce in un’ammide secondaria e una molecola d’acqua. Inoltre si possono ottenere ammidi secondarie utilizzando particolari esteri. Le ammidi terziarie si ottengono allo stesso modo delle ammidi secondarie. In questo caso, però, l’acido carbossilico reagisce con un’ammide secondaria. Analogamente ai casi sopra descritti, i prodotti della trasformazione sono un’ammide terziaria e una molecola d’acqua. Ma non è tutto: le ammidi terziarie possono essere ottenute facendo reagire un estere con una soluzione acquosa di ammoniaca. Tra le ammidi dell’acido carbossilico, l’ammide dell’acido acetico merita un’attenzione speciale. È comunemente noto come acetamide. Si ottiene, tra l’altro, per disidratazione dell’acetato di ammonio quando quest’ultimo viene riscaldato alla temperatura di decomposizione. Allo stesso tempo, la struttura più semplice di un’ammide si trova nell’ammide dell’acido benzoico (benzamide). Questa sostanza si ottiene facendo reagire l’ammoniaca con il benzoil cloruro (cloruro dell’acido benzoico). La reazione prevede la sostituzione con un gruppo funzionale dello ione cloruro.

Proprietà

La struttura delle molecole di ammide determina direttamente le loro proprietà. Il legame ammidico presente nella molecola è planare (piatto). Le ammidi sono generalmente di natura neutra (ma in alcuni casi possono essere leggermente acide). Le ammidi semplici sono ben solubili in acqua . Ciò è legato alla struttura delle molecole di ammide, e in particolare all’assenza di una lunga catena di idrocarburi e alla presenza di un atomo di azoto altamente elettronegativo, nonché di atomi di carbonio che possono formare legami idrogeno. Quando una soluzione acquosa di ammidi semplici viene riscaldata per un tempo prolungato, si convertono in sali di ammonio. L’ammide più semplice, ovvero la metanoammide (formammide), ha una forma liquida a temperatura ambiente. Gli altri composti di questo gruppo sono solidi. Sono inoltre caratterizzati da punti di fusione e di ebollizione relativamente elevati . I loro valori superano di gran lunga quelli specifici dei corrispondenti acidi carbossilici. Inoltre, grazie alla loro struttura molecolare, le ammidi mostrano una notevole polarità e tendenza all’associazione, cioè a formare cluster più grandi da singole molecole (formazione di legami idrogeno). Considerando la bassa reattività delle ammidi, le condizioni per le loro reazioni chimiche devono essere molto più estreme. Le ammidi subiscono principalmente reazioni di idrolisi. Quelli hanno luogo in condizioni acide o alcaline. A seconda della reazione, le singole ammidi vengono ridotte ad ammine primarie, secondarie o terziarie. Nelle reazioni con cloruro di tionile, le ammidi primarie si convertono in nitrili. Ciò che è ancora più importante, le ammidi possono formare polimeri, chiamati poliammidi. Di tutte le poliammidi conosciute, il nylon è la più importante. Le ammidi reagiscono anche con acidi forti per produrre i sali corrispondenti. È noto anche che le ammidi reagiscono con l’idrogeno. Di conseguenza formano ammine.

Nylon

Un’ammide che si è rivelata molto importante per lo sviluppo industriale, compresi i processi chimici, è il nylon, ottenuto per la prima volta nel 1935. È un esempio di poliammide, un polimero sintetico a grandi molecole la cui struttura include un gruppo ammidico. Per ottenere il nylon è necessario iniziare con il cosiddetto riarrangiamento di Beckmann. Il primo passo di questa reazione è una sintesi ammidica che comporta il riarrangiamento delle ossime. Un modo per effettuare questo processo è riscaldare l’ossima con un acido che ha forti proprietà protonanti. L’acido solforico (VI) è un esempio di tale acido protonante. Il riarrangiamento di Beckmann viene utilizzato su scala industriale per produrre il caprolattame, la materia prima base nella produzione del nylon (processo di polimerizzazione del lattame). Il nylon ottenuto è caratterizzato da una serie di proprietà che lo distinguono dagli altri materiali. È noto principalmente per la sua elevata resistenza ed è allo stesso tempo facile da lavorare. È anche resistente agli agenti chimici. I suoi vantaggi includono peso ridotto, proprietà isolanti e dielettriche, bassa abrasione e caratteristiche di attenuazione. Il nylon è attualmente una delle materie plastiche più popolari. È considerata una delle materie plastiche più versatili al mondo. Viene utilizzato praticamente in ogni ramo dell’industria, dal tessile all’aviazione. Viene prodotto principalmente sotto forma di fibre molto resistenti, rispetto ad altri materiali. In questa forma è destinato alla produzione di filati, tessuti e maglieria. Le fibre di nylon si possono trovare anche in tappeti, calzature, indumenti protettivi, palloni da basket, paracadute, corde di chitarra, fili chirurgici, costumi da bagno, scatole di prese elettriche o componenti della carrozzeria di automobili.