Amide

Một amide (/ˈæmaɪd/ hoặc /ˈæmɪd/ hoặc /ˈeɪmaɪd/), còn được gọi là acid amide, là một hợp chất chứa nhóm chức R_nE(O)_xNR′₂ (R và R' có thể là H hoặc nhóm hữu cơ). Carboxamide (amide hữu cơ) là dạng phổ biến nhất (n = 1, E = C x = 1), nhưng cũng có nhiều loại amide quan trọng khác như phosphoramide (n = 2, E = P x = 1 và nhiều công thức liên quan) và sulfonamide (E = S, x = 2). Thuật ngữ amide dùng để chỉ cả các nhóm chức của hợp chất và nhóm chức (R_nE(O)_xNR'₂) trong các hợp chất này.

Amide cũng có thể ám chỉ đến acid liên hợp của amonia (các cation H₂N) hoặc của một amine hữu cơ (cation R₂N).

Phần tiếp theo của bài viết sẽ tập trung vào amide carbonyl–nitơ.

Cấu trúc và liên kết

Amide đơn giản nhất là dẫn xuất của amonia trong đó một nguyên tử hydro được thay thế bởi một nhóm acyl. Cấu trúc thường được biểu diễn là RC(O)NH₂ và được coi là amide chính. Các amide thứ cấp có thể được tạo thành từ amin chính (R′NH₂) và có công thức RC(O)NHR′. Amide bậc ba thường phát sinh từ amin thứ cấp (R′R″NH) với cấu trúc chung là RC(O)NR′R″. Amide được coi là dẫn xuất của acid carboxylic, trong đó nhóm hydroxyl được thay thế bằng amin hoặc amonia.

Cặp electron đơn độc của nitơ liên kết với nhóm carbonyl, tạo ra liên kết đôi một phần giữa N và carbonyl carbon. Do đó, nitơ trong amide không có hình chóp. Acetamide được mô tả bởi cấu trúc cộng hưởng A với tỷ lệ 62% và cấu trúc B với 28% (không tổng cộng 100% do có thêm các cấu trúc cộng hưởng khác không được mô tả).

Danh sách

Theo quy tắc đặt tên thông thường, từ 'amide' được thêm vào gốc tên của acid gốc. Ví dụ, amide từ acid axetic được gọi là acetamide (CH₃CONH₂). IUPAC khuyến nghị tên ethanamid, nhưng tên này và các tên liên quan ít được sử dụng. Đối với amide nguồn gốc từ amin bậc nhất hoặc bậc hai, các nhóm thế trên nitơ được nêu trước trong tên. Vì vậy, amide từ dimethylamin và acid axetic là N,N-dimethylacetamide (CH₃CONMe₂, với Me = CH₃). Tên này thường được rút gọn thành dimethylacetamide. Amide vòng được gọi là lactam; chúng thường là amide bậc hai hoặc ba. Các nhóm chức năng như –P(O)NR₂ và –SO₂NR₂ lần lượt là phosphonamide và sulfonamid.

Tính chất

Tính bazơ

So với amin, amide là các bazơ rất yếu. Trong khi acid liên hợp của amin có pK_a khoảng 9.5, acid liên hợp của amide chỉ có pK_a khoảng −0.5. Vì vậy, amide không thể hiện đặc tính acid-base rõ ràng trong nước. Tính bazơ yếu này được giải thích bởi tính hút electron của nhóm carbonyl, nơi mà cặp electron đơn lẻ trên nitơ bị đẩy ra do cộng hưởng. Ngược lại, amide là bazơ mạnh hơn nhiều so với acid carboxylic, ester, aldehyde, và ceton (acid liên hợp của chúng có pK_a từ −6 đến −10). Các mô phỏng máy tính cho thấy acetamide được mô tả bởi cấu trúc cộng hưởng A với tỷ lệ 62% và B với 28%. Phần lớn cộng hưởng bị ngăn cản trong quinuclidone.

Do tính điện tích cao của oxy, carbonyl (C=O) là lưỡng cực mạnh hơn so với lưỡng cực N–C. Sự hiện diện của lưỡng cực C=O và, ở mức thấp hơn, lưỡng cực N–C cho phép amide hoạt động như các chất nhận liên kết hydro. Trong các amide sơ cấp và bậc hai, lưỡng cực N–H cho phép chúng hoạt động như các nhà cung cấp liên kết hydro. Do đó, amide có thể tạo liên kết hydro với nước và các dung môi khác; oxy có thể nhận liên kết hydro từ nước, và các nguyên tử hydro N-H có thể cho liên kết hydro. Nhờ những tương tác này, độ tan của amide trong nước cao hơn so với các hydrocarbon tương ứng.

Proton của amide nguyên sinh hoặc thứ cấp không dễ tách ra trong điều kiện bình thường; chỉ số pK_a của nó thường trên 15. Tuy nhiên, dưới điều kiện cực kỳ acid, nhóm oxy carbonyl có thể nhận proton với pK_a gần −1.

Độ hòa tan

Độ hòa tan của amide và este khá tương đồng. Amide thường ít tan hơn so với amin và acid carboxylic do các hợp chất này có khả năng vừa nhận vừa cung cấp liên kết hydro. Amide bậc ba, ngoại trừ N,N-dimethylformamide , có độ hòa tan thấp trong nước.

Phản ứng

• Amide có thể tham gia vào phản ứng thủy phân (polyamide/protein)

*Protein -> Amino acid

Phản ứng thủy phân amide có thể không mong muốn vì nó có khả năng làm hỏng vật liệu.

• Amide có thể bị khử thành amine

$\text{R}-<!--\; -\; -->\text{CO}-<!--\; -\; -->\text{N}\left({\text{R}}_1^{}\right){\text{R}}_2^{}+2{\text{H}}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{R}-<!--\; -\; -->{\text{CH}}_2^{}-<!--\; -\; -->\text{N}\left({\text{R}}_1^{}\right){\text{R}}_2^{}+{\text{H}}_2^{}\text{O}$ Chất xúc tác thường được sử dụng là liti nhôm hydride trong phòng thí nghiệm, nhưng trong công nghiệp, niken được ưu tiên do liên kết đôi giữa carbon và oxy bền hơn. Để phản ứng xảy ra hiệu quả, cần điều kiện nhiệt độ trên 200 độ C và áp suất trên 200 atm.

Chú thích

Kết nối

• Quá trình tổng hợp amide (phản ứng kết hợp) – Xem các phương pháp tổng hợp Lưu trữ 2013-10-26 trên Wayback Machine từ organic-reaction.com
• Từ điển Hóa học IUPAC