الاميدات

تفاعلات الأميدات

ومن ناحية أخرى، التحلل المائي (Hydrolysis): يمكن تحلل الأميدات إلى الأحماض الكربوكسيلية والأمينات المقابلة عن طريق التسخين مع الأحماض القوية أو القواعد القوية. RCONH2+H2OH+ أو OH−,ΔRCOOH+NH3

وفي هذا السياق، نزع الماء (Dehydration): يمكن نزع الماء من الأميدات الأولية بالتسخين مع خماسي أكسيد الفوسفور (P4O10) لتكوين النيتريلات. RCONH2P4O10,ΔRCN+H2O

وعلى صعيد آخر، الاختزال (Reduction): يمكن اختزال الأميدات إلى أمينات باستخدام عوامل اختزال قوية مثل هيدريد الليثيوم والألومنيوم (LiAlH4). RCONH2LiAlH4RCH2NH2+H2O

وفي هذا السياق، على الرغم من أن الأميدات تعتبر مركبات مستقرة نسبيًا، إلا أنها تخضع لبعض التفاعلات، منها:

خواص الأميدات

في هذا الإطار، القطبية والروابط الهيدروجينية: مجموعة الأميد قطبية بسبب وجود ذرة الأكسجين ذات السالبية الكهربية العالية وذرة النيتروجين. يمكن للأميدات الأولية والثانوية تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاتها (بين ذرة الهيدروجين المرتبطة بالنيتروجين وذرة الأكسجين في جزيء أميد آخر) ومع الماء (بين ذرات الهيدروجين والأكسجين في الماء ومجموعة الكربونيل والنيتروجين في الأميد). هذا يؤدي إلى ارتفاع نقاط انصهار وغليان الأميدات مقارنة بالأحماض الكربوكسيلية والأمينات ذات الكتل المولية المتقاربة. الأميدات الثالثية لا يمكنها تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاتها لعدم وجود ذرة هيدروجين مرتبطة بالنيتروجين، وبالتالي تكون نقاط انصهارها وغليانها أقل.

في هذا الإطار، القاعدية: الأميدات أقل قاعدية بكثير من الأمينات. يعود ذلك إلى وجود مجموعة الكربونيل الساحبة للإلكترونات والمرتبطة بذرة النيتروجين، مما يجعل زوج الإلكترونات غير الرابط على ذرة النيتروجين أقل توفرًا للاستقبال بروتون. يحدث تداخل إلكتروني (resonance) بين زوج الإلكترونات غير الرابط على النيتروجين ورابطة الكربونيل الثنائية، مما يقلل من كثافة الإلكترونات على النيتروجين.

إضافةً إلى ذلك، الذوبانية في الماء: الأميدات الصغيرة (ذات عدد قليل من ذرات الكربون) تكون قابلة للذوبان في الماء بسبب قدرتها على تكوين روابط هيدروجينية مع جزيئات الماء. تقل الذوبانية مع زيادة حجم السلسلة الهيدروكربونية.

وفي هذا الصدد، الحالة الفيزيائية: أغلب الأميدات البسيطة تكون صلبة في درجة حرارة الغرفة باستثناء الفورماميد (HCONH2) الذي يكون سائلاً.

تسمية الأميدات

من جهة ثانية، الأميدات الثانوية والثالثية: يتم تحديد المجموعات المرتبطة بذرة النيتروجين باستخدام البادئة "N-" متبوعة باسم المجموعة. مثال: حمض البروبانويك مع مجموعة ميثيل مرتبطة بالنيتروجين → N-ميثيل بروباناميد.

من جانب آخر، تتم تسمية الأميدات بإضافة لاحقة "-أميد" إلى اسم الحمض الكربوكسيلي الأصلي بعد حذف اللاحقة "-ويك" أو "-يك".

وفي السياق ذاته، الأميدات الأولية: اسم الحمض الكربوكسيلي + أميد. مثال: حمض الإيثانويك → إيثاناميد (أسيتاميد).

المجموعة الوظيفية للأميد

إضافةً إلى ذلك، المجموعة الوظيفية المميزة للأميدات هي مجموعة الأميد أو الكربوكساميد (−CONH2 أو −CONHR أو −CONR2). تتكون هذه المجموعة من:

ذرة نيتروجين (N): مرتبطة بذرة كربون الكربونيل.

من جانب آخر، مجموعة الكربونيل (C=O): ذرة كربون مرتبطة برابطة ثنائية مع ذرة أكسجين.

تحضير الأميدات

تفاعل مشتقات الأحماض الكربوكسيلية مع الأمينات أو الأمونيا:

علاوةً على ذلك، تفاعل كلوريدات الأسيل مع الأمينات أو الأمونيا: يعتبر هذا التفاعل من أكثر الطرق شيوعًا لتحضير الأميدات. يتفاعل كلوريد الأسيل مع الأمين أو الأمونيا لإنتاج الأميد وكلوريد الأمونيوم كمنتج ثانوي. RCOCl+2R′NH2→RCONHR′+R′NH3Cl

من جهة ثانية، تفاعل الإسترات مع الأمينات أو الأمونيا: يمكن للإسترات أن تتفاعل مع الأمينات أو الأمونيا لإنتاج الأميدات والكحولات. يتطلب هذا التفاعل عادةً تسخينًا. RCOOR′′+R′NH2→RCONHR′+R′′OH

ومن جهة أخرى، تحلل النيتريلات (Nitriles): يمكن تحويل النيتريلات إلى أميدات عن طريق التحلل المائي الجزئي في ظروف حمضية أو قاعدية. RCN+H2OH+ أو OH−RCONH2

من جانب آخر، إعادة ترتيب بكمان (Beckmann Rearrangement): هو تفاعل يتم فيه تحويل الأوكسيمات إلى أميدات باستخدام عامل منشط مثل حمض الكبريتيك أو ثلاثي كلوريد الفوسفور.

هناك عدة طرق لتحضير الأميدات، من أهمها:

وفي السياق ذاته، تفاعل أنهيدريدات الأحماض الكربوكسيلية مع الأمينات أو الأمونيا: تتفاعل أنهيدريدات الأحماض مع الأمينات لإنتاج الأميدات والأحماض الكربوكسيلية. (RCO)2O+2R′NH2→RCONHR′+RCOOH+R′NH3+RCOO−

وفي هذا الصدد، تفاعل الأحماض الكربوكسيلية مع الأمينات باستخدام عوامل ربط (Coupling Agents): يمكن تحويل الأحماض الكربوكسيلية مباشرة إلى أميدات عن طريق التفاعل مع الأمينات باستخدام عوامل ربط مثل ثنائي سيكلوهكسيل كاربوديإيميد (DCC) أو إيثيل ثنائي ميثيل أمينوبروبيل كاربوديإيميد (EDC). هذه الطريقة شائعة في تخليق الببتيدات.

أهمية واستخدامات الأميدات

وفي هذا الصدد، المواد البوليمرية: الكثير من البوليمرات الهامة مثل النايلون والكيفلار هي بولي أميدات. تتميز هذه المواد بقوتها وصلابتها ومقاومتها للتحلل المائي.

كذلك، تلعب الأميدات دورًا هامًا في الكيمياء والصناعة والأحياء، ومن أهم استخداماتها:

إضافةً إلى ذلك، الزراعة: يستعمل اليوريا (CO(NH2)2)، وهو ثنائي أميد حمض الكربونيك، كسماد نيتروجيني هام.

ومن جهة أخرى، الوحدات البنائية للبروتينات والببتيدات: الرابطة الببتيدية التي تربط الأحماض الأمينية في البروتينات هي رابطة أميدية.

وفي هذا الصدد، المذيبات: بعض الأميدات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مثل ثنائي ميثيل فورماميد (DMF) وثنائي ميثيل أسيتاميد (DMAc) تستعمل كمذيبات قطبية مهمة في التفاعلات العضوية.

من جانب آخر، الصناعات المختلفة: تستعمل الأميدات في صناعة البلاستيك والمطاط والورق والأصباغ.

ومن جهة أخرى، الأدوية: الكثير من الأدوية تحتوي على روابط أميدية في تركيبها، مثل البنسلين والباراسيتامول (أسيتامينوفين) و LSD.

أنواع الأميدات

إضافةً إلى ذلك، الأميدات الثانوية (Secondary Amides): تحتوي ذرة النيتروجين على ذرة هيدروجين واحدة ومجموعة ألكيل أو أريل واحدة، وصيغتها العامة هي RCONHR′. مثال: N-ميثيل أسيتاميد (CH3CON(H)CH3).

من جانب آخر، الأميدات الأولية (Primary Amides): تحتوي ذرة النيتروجين على ذرتي هيدروجين، وصيغتها العامة هي RCONH2. مثال: الأسيتاميد (CH3CONH2).

من جهة ثانية، تصنف الأميدات إلى ثلاثة أنواع رئيسية بناءً على عدد مجموعات الألكيل أو الأريل المرتبطة بذرة النيتروجين:

ومن ناحية أخرى، الأميدات الثالثية (Tertiary Amides): لا تحتوي ذرة النيتروجين على أي ذرات هيدروجين، بل ترتبط بمجموعتي ألكيل أو أريل، وصيغتها العامة هي RCONR′R′′. مثال: ثنائي ميثيل فورماميد (HCON(CH3)2).