Inversione dell’azoto: ammoniaca, ammine

Inversione dell’azoto: meccanismo e applicazioni

L’inversione dell’azoto, nota anche come inversione piramidale, si verifica in molecole piramidali come ammoniaca e ammine. Nell’ammoniaca e nelle ammine primarie, secondarie e terziarie, l’atomo di azoto è ibridato sp3 e presenta un doppietto elettronico solitario in uno dei quattro orbitali.

La geometria molecolare di composti del tipo R3N (dove R può essere H o un gruppo alchilico) è tetraedrica. L’atomo di azoto si trova al centro del tetraedro in cui tre vertici sono occupati dai gruppi R e il quarto vertice è occupato dalla coppia elettronica di non legame.

Pertanto il tetraedro è deformato e gli angoli di legame sono di circa 108° rispetto a quello equilatero che ha angoli di legame di 109.5°.

La conversione da una forma enantiomerica all’altra è detta inversione piramidale. Essa, in genere, avviene lentamente a temperatura ambiente. Nel caso dell’ammoniaca avviene una rapida inversione dell’azoto, infatti la barriera energetica di inversione è molto bassa (24 kJ/mol) e avviene 100 volte al secondo.

Un’ammina in cui sono presenti tre gruppi diversi legati all’azoto non è sovrapponibile alla sua immagine speculare. Pertanto, esiste in due forme enantiomeriche, sebbene si interconvertono rapidamente al punto che non sono stati isolati gli enantiomeri. L’interconversione è paragonata all’inversione di un ombrello a causa del vento.

Nel corso dell’interconversione da una forma all’altra, l’azoto, nello stato di transizione, assume una ibridazione sp2. Se l’azoto è legato a tre gruppi diversi e impegna il suo doppietto elettronico solitario con un idrogeno dando luogo al catione, questo è otticamente attivo. Ad esempio, lo ione etil, metil, propil ammonio è chirale.

Gli ioni ammonio quaternari che hanno quattro sostituenti diversi sono chirali e possono essere stabili da un punto di vista configurazionale dando luogo a due enantiomeri.

Sullo stesso argomento

Ciclizzazione: Scopri le Dinamiche delle Reazioni per Creare Strutture Cicliche

Le reazioni di ciclizzazione, note anche come reazioni di anellazione, sono reazioni organiche finalizzate alla produzione di composti ciclici. La formazione di tali composti,...

Il padre della chimica moderna e la trasformazione delle scienze naturali nel XVIII secolo

Antoine Lavoisier è considerato il padre della chimica moderna le cui scoperte, in campo della chimica sono equivalenti a quelle di Isaac Newton in...

Leggi anche

Composti Organo-Naturali Cruciali per i Processi Vitali

I metaboliti primari sono coinvolti nella normale crescita, sviluppo e riproduzione o nella funzione primaria della cellula. I metaboliti primari, che comprendono, tra gli...

Usi e Applicazioni della Rifrattometria

Tra le tante applicazioni della rifrattometria vi è il calcolo del grado zuccherino di liquidi, generalmente utilizzato dai viticoltori per determinare il momento migliore...

Ciclizzazione: Scopri le Dinamiche delle Reazioni per Creare Strutture Cicliche

Le reazioni di ciclizzazione, note anche come reazioni di anellazione, sono reazioni organiche finalizzate alla produzione di composti ciclici. La formazione di tali composti,...