Óxido de amina

En química , un óxido de amina , también conocido como N -óxido de amina o simplemente N -óxido , es un compuesto químico que tiene la fórmula química R ₃ N ⁺ −O ⁻ . Contiene un enlace covalente coordinado nitrógeno - oxígeno con tres grupos hidrógeno y/o sustituyentes adicionales unidos al nitrógeno. A veces se escribe como R ₃ N→O o, alternativamente, ^[1] como R ₃ N=O .

En sentido estricto, el término óxido de amina se aplica únicamente a los óxidos de aminas terciarias . A veces también se utiliza para los derivados análogos de aminas primarias y secundarias.

Los ejemplos de óxidos de amina incluyen el N -óxido de piridina , un sólido cristalino soluble en agua con un punto de fusión de 62 a 67 °C, y el N -óxido de N -metilmorfolina , que es un oxidante.

Los óxidos de amina son surfactantes comúnmente utilizados en productos de consumo como champús, acondicionadores, detergentes y limpiadores de superficies duras. ^[2] El óxido de alquil dimetil amina (longitudes de cadena C10-C16) es el óxido de amina más utilizado comercialmente. ^[3] Se consideran una clase de compuestos de alto volumen de producción en más de un país miembro de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos ( OCDE ); con una producción anual de más de 26.000, 16.000 y 6.800 toneladas (28.700, 17.600 y 7.500 toneladas cortas) en los EE. UU., Europa y Japón, respectivamente. ^[2] En América del Norte, más del 95% de los óxidos de amina se utilizan en productos de limpieza para el hogar. ^[4] Sirven como estabilizadores, espesantes, emolientes, emulsionantes y acondicionadores con concentraciones activas en el rango de 0,1 a 10%. ^[2] El resto (< 5%) se utiliza en productos de cuidado personal, institucionales y comerciales ^[5] y para usos patentados únicos como la fotografía. ^[2]

Los óxidos de amina se utilizan como grupos protectores de aminas y como intermediarios químicos . Los óxidos de alquilamina de cadena larga se utilizan como tensioactivos anfóteros y estabilizadores de espuma .

Los óxidos de amina son moléculas altamente polares y tienen una polaridad cercana a la de las sales de amonio cuaternario . Los óxidos de amina pequeños son muy hidrófilos y tienen una excelente solubilidad en agua y una solubilidad muy pobre en la mayoría de los solventes orgánicos .

Los óxidos de amina son bases débiles con un p K _b de alrededor de 4,5 que forman R ₃ N ⁺ −OH , hidroxilaminas catiónicas , tras protonación a un pH inferior a su p K _b .

Casi todos los óxidos de amina se preparan mediante la oxidación de aminas alifáticas terciarias o N - heterociclos aromáticos . El peróxido de hidrógeno es el reactivo más común tanto a nivel industrial como académico, sin embargo, los perácidos también son importantes. ^[6] Los agentes oxidantes más especializados pueden tener un uso específico, por ejemplo, el ácido de Caro o m CPBA . Las reacciones espontáneas o catalizadas que utilizan oxígeno molecular son raras. Ciertas otras reacciones también producirán óxidos de amina, como la eliminación retro-Cope , sin embargo, rara vez se emplean.

Los óxidos de amina exhiben muchos tipos de reacciones. ^[7]

• Eliminación pirolítica. Los óxidos de amina, cuando se calientan a 150–200 °C, experimentan una reacción de Cope para formar una hidroxilamina y un alqueno . La reacción requiere que los grupos alquilo tengan hidrógenos en el carbono beta (es decir, funciona con etilo y superiores, pero no con metilo).
• Reducción a aminas. Los óxidos de amina se convierten fácilmente en la amina original mediante reactivos de reducción comunes, como el hidruro de litio y aluminio , el borohidruro de sodio , la reducción catalítica, el ácido acético / cinc y el ácido acético/hierro. Los N -óxidos de piridina se pueden desoxigenar mediante oxicloruro de fósforo.
• Catálisis sacrificial. Los oxidantes pueden regenerarse mediante la reducción de N -óxidos, como en el caso de la regeneración del tetróxido de osmio por N -óxido de N -metilmorfolina en la dihidroxilación de Upjohn .
• O -alquilación. Los N -óxidos de piridina reaccionan con haluros de alquilo para formar el producto O -alquilado.
• Se analiza que los derivados de bis- ter -piridina adsorbidos en superficies de plata reaccionan con el oxígeno para formar N -óxido de bis- ter -piridina . Esta reacción se puede seguir mediante microscopía de efecto túnel de barrido de vídeo con resolución submolecular. ^[8]
• En el reordenamiento de Meisenheimer (según Jakob Meisenheimer ) ciertos N -óxidos R ¹ R ² R ³ N ⁺ −O ⁻ se reordenan en hidroxilaminas R ² R ³ N−O−R ^{1 [9] [10]}

en un reordenamiento 1,2:

o un reordenamiento 2,3:

• En la reacción de Polonovski, un N -óxido terciario se escinde mediante anhídrido de ácido acético para formar la acetamida y el aldehído correspondientes : ^{[11] [12] [13]}

Los óxidos de amina son metabolitos comunes de medicamentos y drogas psicoactivas . Algunos ejemplos incluyen la nicotina , el zolmitriptán y la morfina .

Los óxidos de amina de los fármacos contra el cáncer se han desarrollado como profármacos que se metabolizan en el tejido canceroso deficiente en oxígeno hasta convertirse en el fármaco activo.

No se sabe que los óxidos de amina (OA) sean carcinógenos, sensibilizadores dérmicos o tóxicos para la reproducción. Se metabolizan y excretan fácilmente si se ingieren. La ingestión crónica por parte de conejos produjo un menor peso corporal, diarrea y opacidades lenticulares con niveles de efectos adversos observados más bajos (LOAEL) en el rango de 87 a 150 mg de OA/kw de peso corporal/día. Las pruebas de exposición de la piel humana han demostrado que después de 8 horas, el cuerpo absorbe menos del 1%. La irritación ocular debida a los óxidos de amina y otros surfactantes es moderada y temporal, sin efectos duraderos. ^[2]

Se ha medido que los óxidos de amina con una longitud de cadena promedio de 12,6 son solubles en agua a ~410 g/L. Se considera que tienen un bajo potencial de bioacumulación en especies acuáticas según los datos de log K _ow de longitudes de cadena inferiores a C14 (factor de bioconcentración < 87%). ^[2] Se encontró que los niveles de AO en el influente sin tratar eran de 2,3 a 27,8 ug/L, mientras que en el efluente se encontró que eran de 0,4 a 2,91 ug/L. Las concentraciones más altas en el efluente se encontraron en plantas de tratamiento con zanjas de oxidación y filtros percoladores. En promedio, se ha encontrado una eliminación de más del 96% con el tratamiento secundario con lodos activados. ^[3] La toxicidad aguda en peces, como lo indican las pruebas LC50 de 96 h, está en el rango de 1000 a 3000 ug/L para longitudes de cadena de carbono inferiores a C14. Los valores de CL50 para longitudes de cadena superiores a C14 varían de 600 a 1400 ug/L. Los datos de toxicidad crónica para peces son de 420 ug/L. Cuando se normaliza a C12.9, la NOEC es de 310 ug/L para el crecimiento y la incubabilidad. ^[3]

• Grupo funcional
• Amina , NR ₃
• Hidroxilamina , _NR2OH​
• Óxido de fosfina , PR3 ₌ O
• Sulfóxido , R ₂ S=O
• Azoxi , RN=N ⁺ (O ⁻ )R RN=N ⁺ RO ⁻
• Grupo aminoxilo , radicales con la estructura general R ₂ N–O•
• Categoría:Óxidos de amina , que contiene todos los artículos sobre compuestos de óxido de amina específicos

• Química de los óxidos de amina
• Surfactantes, tipos y usos Archivado el 31 de julio de 2020 en Wayback Machine . (pdf)
• La página de inicio de los óxidos de amina
• Nomenclatura de los compuestos nitrogenados
• Definición de la IUPAC