n-butilammina

La n-butilammina il cui nome I.U.P.A.C. è 1-ammminobutano è un’ammina primaria con formula CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ isomero della 2-metilpropan-2-ammina nota come terz-butilammina e del 2-amminobutano noto come sec-butilammina e della 2-metilpropan-1-ammina nota come isobutilammina.

La n-butilammina è meno densa dell’acqua, i cui vapori sono più pesanti dell’aria che si presenta come un liquido limpido e incolore, dal forte odore di ammoniaca, che tende a virare al giallo pallido in caso di conservazione prolungata.

Non è né esplosiva né spontaneamente infiammabile all’aria. Tuttavia, la n-butilammina è infiammabile e corrosiva e può corrodere alcuni metalli in presenza di acqua. I suoi vapori possono presentare un rischio di esplosione in ambienti chiusi o in spazi chiusi a concentrazioni sufficientemente elevate.

Basicità della n-butilammina

Le ammine, a causa del doppietto elettronico solitario presente sull’azoto, sono basi secondo Brønsted e Lowry essendo in grado, tramite un legame dativo, di accettare uno ione H⁺. Le ammine primarie, come la n-butilammina, sono basi più forti dell’ammoniaca.

Infatti, mentre l’ammoniaca ha un valore di K_b pari a 1.8 · 10^-5, la n-butilammina ha un valore di K_b pari a 6.03 · 10^-4 . Ciò è dovuto al fatto che le ammine primarie presentano un gruppo alchilico legato all’azoto. Il gruppo alchilico è un gruppo elettrondonatore che spinge una maggiore densità di carica elettrica sull’azoto rendendolo più basico rispetto a quello presente nell’ammoniaca.

Pertanto l’equilibrio CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ + H₂O ⇄ CH₃CH₂CH₂CH₂NH₃⁺ + OH^– è spostato più a destra rispetto all’equilibrio NH₃ + H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH^– e ciò rende la butilammina una base più forte rispetto all’ammoniaca.

Sintesi

Vi sono vari metodi sintetici per ottenere questa ammina primaria. Un metodo prevede la reazione tra l’1-butanolo con l’ammoniaca in presenza di ossido di alluminio:
CH₃CH₂CH₂CH₂OH + NH₃ → CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ + H₂O

Un altro metodo sintetico prevede la reazione dell’1-bromobutano con sodio azide in presenza di metanolo con formazione della n-butilazide CH₃CH₂CH₂CH₂N₃. Al posto dell’1-bromobutano si può convenientemente utilizzare l’1-iodobutano in quanto lo iodio è un miglior gruppo uscente.

Nel secondo stadio si procede alla riduzione dell’azide ad ammina primaria a seguito di trattamento con un agente riducente, come litio alluminio idruro LiAlH₄ o tramite idrogenazione catalitica liberando N₂  nel processo.

Reazioni

La n-butilammina dà le tipiche reazioni delle ammine primarie. Ad esempio reagisce in condizioni leggermente acide con aldeidi e chetoni per dare la n-butilimmina. La reazione di addizione avviene sul gruppo carbonilico che funge da elettrofilo mentre l’azoto dell’ammina funge da nucleofilo.

A seguito dell’attacco nucleofilo si forma un intermedio tetraedrico instabile in cui l’ossigeno e caricato negativamente e l’azoto è caricato positivamente. A seguito del transfer di un protone si forma una carbinolammina  il cui ossigeno viene protonato e, a seguito dell’allontanamento di una molecola di acqua con formazione dello ione imminio che, dopo una deprotonazione, dà un’immina.

La n-butilammina, come altre ammine primarie alifatiche, reagisce con l’acido nitroso a bassa temperatura (273 K) per dare, come intermedio di reazione, un sale di diazonio secondo la reazione:

CH₃CH₂CH₂CH₂NH₂ + HNO₂ → CH₃CH₂CH₂CH₂N₂⁺ + H₂O

A seguito dell’aumento di temperatura a 298 K il sale di diazonio è instabile e dà luogo a una reazione di decomposizione con formazione di azoto, acqua e 1-butanolo:

CH₃CH₂CH₂CH₂N₂⁺ → ROH + N₂ + H₂O

Usi

La n-butilammina è un’importante materia prima chimica ed è un intermedio nella sintesi organica, ampiamente utilizzata nell’industria, nell’agricoltura, nella medicina e in altri campi, come nell’industria petrolifera.

Viene usata come agente antiadesivo, additivo, antiossidante per la benzina, inibitore della polimerizzazione della gomma, agente vulcanizzante per elastomeri silossanici, emulsionante per saponi e anche come materia prima per la produzione di insetticidi, farmaci e coloranti.

In campo farmaceutico è usata per ottenere la tolbutamide, molecola appartenente alla famiglia delle sulfaniluree, dotata di azione ipoglicemizzante ed utilizzata come farmaco per la cura del diabete e, in campo agricolo, per la produzione di pesticidi come la tiourea.

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