Tra i derivati degli acidi carbossilici vi sono le ammidi in cui il gruppo ossidrilico è sostituito con un atomo di azoto legato a sua volta a idrogeno o a gruppi alchilici. Queste sostanze possono essere considerate come derivati acilici dell’ammoniaca e delle ammine.
Le ammidi sono divise in sottoclassi a seconda dei sostituenti presenti sull’azoto.
RCONH2 – ammide primaria , RCONHR’ – ammide secondaria , RCONR2’ – ammide terziaria
Nomenclatura
Nella nomenclatura I.U.P.A.C. il nome dell’ammide si ricava sostituendo il suffisso -ico o -oico dell’acido carbossilico corrispondente, con il suffisso -ammide. Nel caso l’azoto non sia legato a due idrogeni si pone prima del nome dell’ammide N- o N,N-, a seconda che l’azoto sia mono- o bisostituito, seguito dal nome del sostituente.
Esempi:
Acetammide: CH3CONH2 ammide primaria
N-Metilpentanammide: CH3CH2CH2CH2CONHCH3 ammide secondaria
N,N-Dimetilpropionammide: CH3CH2CON(CH3)2 ammide terziaria
Risonanza
Le ammidi possono essere rappresentate da due strutture di risonanza
L’extra energia di coniugazione guadagnata portando il doppietto non condiviso dell’azoto presente in un orbitale p a sovrapporsi con l’orbitale 2p del gruppo carbonilico è sufficiente a rendere la forma planare dell’azoto più stabile di quella piramidale.
Come conseguenza del fatto che il doppietto elettronico solitario dell’azoto è coinvolto nella delocalizzazione con il gruppo carbonilico, le ammidi sono molto meno basiche delle ammine e la protonazione avviene sull’ossigeno e non sull’azoto.
Metodi di preparazione
Amminazione di derivati degli acidi carbossilici.
Quando si usano gli alogenuri acilici l’acido alogenidrico che si forma nella reazione sottrae una mole di ammina per cui è necessario operare con un eccesso di ammina o in presenza di una base.
Idrolisi dei nitrili. L’idrolisi controllata dei nitrili permette di ottenere le ammidi con buone rese:
R-C≡N → R-CO-NH2
Reazione di Ritter. I nitrili reagiscono in ambiente acido con le olefine o con gli alcoli secondari e terziari per dare ammidi N-sostituite:
R2C=CH2 → R2-C(+) –CH3
R2-C(+) –CH3 + R’C≡N → R’CO-NH-C-R2CH3
Reazioni
Conversione ad ammine con un atomo di carbonio in meno.
La degradazione di Hofmann costituisce un metodo semplice per la conversione delle ammidi ad ammine. La reazione globale avviene in presenza di bromo e di tra equivalenti di alcali:
R-CO-NH2 + Br2 + 3 NaOH → R-NH2 + 2 NaBr + NaHCO3
Nella realtà la reazione avviene in più stadi:
1) è prodotta una N-bromoammide:
R-CO-NH2 + Br2 + NaOH → R-CO-NHBr + NaBr + H2O
2) La N-bromoammide forma un sale sodico:
R-CO-NHBr + NaOH → R-CO-N(-)Br Na+
3) Il sale sodico perde NaBr per dare un nitrene intermedio molto instabile:
R-CO-N(-)Br Na+ → NaBr + [R-CO-N]
4) Il nitrene immediatamente si traspone a isocianato per migrazione del sostituente R. Poiché il gruppo R migra con la coppia di elettroni del legame originario R-CO, un gruppo R* otticamente attivo migra con completa ritenzione di configurazione:
R*-CO-N → R*-N=C=O (isocianato)
5) L’isocianato reagisce con la base portando alla formazione dell’ammina
R-NCO + OH– → R-NH-COO– → CO32- + R-NH2 + OH–
Idrolisi delle ammidi. Le ammidi per azione di acidi minerali o di alcali acquosi vengono idrolizzate ad acidi carbossilici:
R-CO-NH2 ( H+ o OH–) → R-CO-OH
Nel caso di ammidi resistenti all’idrolisi viene usato l’acido nitroso che provoca una diazotazione del gruppo amminico:
R-CO-NH2 + HNO2 ( – 2 H2O) → R-CO-N(+) ≡N → R-CO-OH + N2
Reazioni con i reattivi di Grignard.
La reazione con i reattivi di Grignard con le ammidi N,N-bisostituite porta alla formazione di chetoni:
R-CO-NR2’’ + R’MgX → R-CO-R’ + NHR2’’ + Mg(OH)X
Riduzione delle ammidi ad ammine. Le ammidi, specialmente quelle bisostituite, si riducono ad aldeidi anche se la massima parte delle riduzioni di ammidi porta ad ammine:
R-CO-NR2’ (LiAlH4) → R-CO-H + HN-R2’