Βασικότητα αμιδινών και γουανιδινών

Οι αμιδίνες και οι γουανιδίνες είναι οργανικές ενώσεις με χημικό τύπο RC(NR)NR2 και  HNC(NH2)2 αντίστοιχα. Στην περίπτωση που η ομάδα αμιδινών R μπορεί να είναι ίδια ή διαφορετική,  αναφέρονται γενικά ως παράγωγα ιμίνης των αμιδίων. Οι γουανιδίνες είναι άχρωμες που μπορούν να διαλυθούν σε πολικούς διαλύτες, λόγω της ισχυρής βασικότητας των γουανιδινών χρησιμοποιούνται στην παραγωγή πλαστικών και εκρηκτικών. Οι γουανιδίνες βρίσκονται επίσης στα ούρα ως παραγωγή πρωτεΐνης. Λόγω της σταθερότητας συντονισμού και της αποτελεσματικής διαλυτοποίησης από το μόριο του νερού, οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες, με αποτέλεσμα η τιμή pkb να είναι 13,6 που υποδεικνύει ή επιβεβαιώνει ότι οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες.

• Αμιδίνες και γουανιδίνες 

Οι αμιδίνες είναι χημικές ενώσεις με τη λειτουργική ομάδα RC(NR)NR2 και μία ή περισσότερες ομάδες R. Είναι παράγωγα ιμίνης αμιδίων (RC(O)NR)2. Η φορμαμιδίνη, HC(=NH)NH2, είναι η πιο βασική αμιδίνη. Ενώ οι γουανιδίνες είναι άχρωμες και μπορούν να διαλυθούν σε πολικούς διαλύτες, λόγω της ισχυρής βασικότητας των γουανιδινών χρησιμοποιούνται στην παραγωγή πλαστικών και εκρηκτικών. Οι γουανιδίνες βρίσκονται επίσης στα ούρα ως παραγωγή πρωτεΐνης. Λόγω της σταθερότητας συντονισμού και της αποτελεσματικής διαλυτοποίησης από το μόριο του νερού, οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες με αποτέλεσμα η τιμή pkb που βρέθηκε να είναι 13,6 που δείχνει ή επιβεβαιώνει ότι οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες.

• Δομή αμιδινών και γουανιδινών 

Η γουανιδίνη είναι ένα άζωτο παράγωγο του ανθρακικού οξέος. Δηλαδή, κάθε ΟΗ αντικαθίσταται από μια ομάδα NH2 και η ομάδα C=O στο ανθρακικό οξύ αντικαθίσταται από μια ομάδα C=NH. Ομοίως, το ισοβουτυλένιο μπορεί να θεωρηθεί ως το ανάλογο άνθρακα. Παρά την απλότητα του μορίου, μια λεπτομερής κρυσταλλογραφική εξέταση της γουανιδίνης ολοκληρώθηκε 148 χρόνια μετά την πρώτη της σύνθεση. Η περίθλαση νετρονίων μονοκρυστάλλου χρησιμοποιήθηκε για την ακριβή μέτρηση των θέσεων των ατόμων υδρογόνου και των σχετικών παραμέτρων μετατόπισης το 2013. 

Ανάλογα με τη θερμοκρασία, τον διαλύτη και τη δομή της πρωτοταγούς αμίνης, η συμπύκνωση με διμεθυλακετάλη Ν,Ν-διμεθυλακεταμιδίου δημιουργεί ένα μείγμα ακεταμιδίνης και ιμιδικού εστέρα.

• Βασικότητα αμιδινών και γουανιδινών

Οι αμιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμίνες επειδή λαμβάνει χώρα πρωτονίωση του υβριδοποιημένου αζώτου sp2. Αυτό συμβαίνει επειδή το θετικό φορτίο μπορεί να μετατοπιστεί και στα δύο άτομα αζώτου. Το κατιονικό είδος που προκύπτει είναι γνωστό ως ιόν αμιδινίου και έχει πανομοιότυπα μήκη δεσμού C-N.

Η γουανιδίνη είναι μια ισχυρή βάση με pKb 0,4. Το συζυγές οξύ υπάρχει στην πλειονότητα των παραγώγων γουανιδίνης.

Το κατιόν γουανιδινίου (C(NH2)3+) είναι το συζυγές οξύ. Αυτό το επίπεδο, συμμετρικό ιόν αποτελείται από τρεις αμινομάδες, καθεμία από τις οποίες έχει έναν ομοιοπολικό σύνδεσμο τάξης 4/3 με το κεντρικό άτομο άνθρακα. Λόγω της αποτελεσματικής σταθεροποίησης συντονισμού του φορτίου και της αποτελεσματικής διαλυτοποίησης από μόρια νερού, είναι ένα εξαιρετικά σταθερό κατιόν +1 σε ένα υδατικό διάλυμα. Ως αποτέλεσμα, το pKaH του είναι 13,6, υποδεικνύοντας ότι η γουανιδίνη είναι μια πολύ ισχυρή βάση στο νερό, που υπάρχει σχεδόν εξ ολοκλήρου ως γουανιδίνιο σε ουδέτερο νερό.

Γιατί οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες;

Λόγω της παρουσίας σταθερότητας συντονισμού και λόγω της αποτελεσματικής διαλυτοποίησης με νερό, η τιμή pkb του είναι 13,6, πράγμα που δείχνει ότι οι γουανιδίνες είναι μια πολύ ισχυρή βάση σε σύγκριση με τις αμιδίνες.

Η μεθυλαμίνη είναι πιο αντιδραστική προς την πυρηνόφιλη αντίδραση επειδή δεν έχει σταθερότητα συντονισμού.

• Ιδιότητες και εφαρμογή αμιδινών και γουανιδινών

Οι υποκαταστάτες αμιδίνης βρίσκονται σε πολλά φάρμακα και θεραπευτικές προοπτικές. Το αντιπρωτοζωικό Imidocarb, το εντομοκτόνο amitraz, η ανθελμινθική τριβεντιμιδίνη και η ξυλαμιδίνη είναι όλα παραδείγματα.

Στα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη, το φορμαμιδίνιο (βλ. παρακάτω) μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία με ένα αλογονίδιο μετάλλου για να σχηματίσει την ημιαγώγιμη ουσία που απορροφά το φως. Στα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα κατιόντα ή τα αλογονίδια φορμαμιδινίου (FA) μπορεί να αντικαταστήσουν εν μέρει ή πλήρως τα αλογονίδια του μεθυλαμμωνίου στο σχηματισμό στρωμάτων απορρόφησης περοβσκίτη.

Το χλωριούχο γουανιδίνιο είναι ένα πλέον συζητήσιμο επικουρικό στη θεραπεία της αλλαντίασης. Πρόσφατες έρευνες έχουν αποκαλύψει ότι ένα σημαντικό ποσοστό ατόμων δεν βελτιώνεται μετά τη λήψη αυτού του φαρμάκου. Σε φυσιολογικό pH, η γουανιδίνη υπάρχει πρωτονιωμένη ως γουανιδίνιο σε διάλυμα.

Το χλωριούχο γουανιδίνιο (γνωστό και ως υδροχλωρική γουανιδίνη) χρησιμοποιείται για τη μετουσίωση των πρωτεϊνών λόγω των χαοτροπικών χαρακτηριστικών του. Το χλωριούχο γουανιδίνιο μετουσιώνει τις πρωτεΐνες σε μια γραμμική σύνδεση μεταξύ της συγκέντρωσης και της εκτυλισσόμενης ελεύθερης ενέργειας. Σχεδόν όλες οι πρωτεΐνες χάνουν τη δευτεροταγή δομή τους και γίνονται τυχαία περιελιγμένες πεπτιδικές αλυσίδες σε υδατικά διαλύματα που περιέχουν 6 Μ χλωριούχο γουανιδίνιο.

Συμπεράσματα

Οι αμιδίνες και οι γουανιδίνες είναι οργανικές ενώσεις που έχουν τον χημικό τύπο RC(NR)NR2 και  HNC(NH2)2, αντίστοιχα. Στην περίπτωση των αμιδινών, η ομάδα R μπορεί να είναι ίδια ή διαφορετική. Γενικά αναφέρονται ως παράγωγα ιμίνης των αμιδίων. Λόγω της σταθερότητας του συντονισμού και της αποτελεσματικής διαλυτοποίησης από ένα μόριο νερού, οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες. Ως αποτέλεσμα, η τιμή pkb βρέθηκε να είναι 13,6, γεγονός που υποδεικνύει ή επιβεβαιώνει ότι οι γουανιδίνες είναι πιο βασικές από τις αμιδίνες. Και οι δύο έχουν πολλές εφαρμογές στην ιατρική, όπως η γουανιδίνη, το κύριο αντιυπεργλυκαιμικό συστατικό της γαλλικής πασχαλιάς, που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του διαβήτη στην Ευρώπη από τον Μεσαίωνα. Μετά την ανακάλυψη της ινσουλίνης, περαιτέρω έρευνα για τη ρύθμιση του σακχάρου στο αίμα σταμάτησε προσωρινά λόγω της μακροχρόνιας ηπατοτοξικότητάς της. Οι υποκαταστάτες αμιδίνης βρίσκονται σε πολλά φάρμακα και θεραπευτικές προοπτικές. Το αντιπρωτοζωικό Imidocarb, το εντομοκτόνο amitraz, η ανθελμινθική τριβεντιμιδίνη και η ξυλαμιδίνη είναι όλα παραδείγματα.