Αζιριδίνη

«Μητρική» και «θυγατρικές» αζιριδίνες

Η αζιριδίνη είναι η «μητρική ένωση» για μια σειρά «θυγατρικών» του παραγώγων, που μαζί με τη «μητρική ένωση», ονομάζονται συλλήβδην «αζιριδίνες», δηλαδή όλες οι παράγωγες ετεροκυκλικές οργανικές ενώσεις που περιέχουν έναν (τουλάχιστον) αζιριδινικό δακτύλιο, δηλαδή τριμελή ετεροκυκλικό δακτύλιο που μεριέχει μια αμινομάδα (-NH-) και δυο (2) μεθυλενικές ομάδες (-CH₂-).

Δομή

Οι δεσμικές γωνίες στην αζιριδίνη είναι ακριβώς 60°, όπως συμβαίνει επίσης με το κυκλοπροπάνιο και το οξιράνιο, σημαντικά μικρότερη από την κανονική δεσμική γωνία των 109,5° των αλκανίων. Το μοντέλο «δεσμών μπανάνα» είναι μια από τις εξηγήσεις που δίνονται για τη δεσμολογία τέτοιων ενώσεων. Η αζιριδίνη είναι λιγότερο βασική σε σύγκριση με τις άκυκλες αλειφατικές αμίνες, καθώς το συζηγές οξύ της έχει pKₐ = 7,9. Αυτή (η μικρότερη βασικότητα) εξηγείται από τον ενισχυμένο χαρακτήρα που έχει το μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων του αζώτου της. Επίσης η ύπαρξη παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας αυξάνει το «εμπόδιο» για την αναστροφή του αζώτου. Αυτό το αυξημένο εμπόδιο επιτρέπει (σε κάποια παράγωγά της) την απομόνωση ξεχωριστών αναστροφομερών, με παραδείγματα τα cis- και trans αναστροφομερών για την 2-μεθυλο-Ν-χλωραζιριδίνη.

Με ενδομοριακή αφυδάτωση 2-αμιναιθανόλης

Με ενδομοριακή αφυδάτωση (με επίδραση αρχικά θειικού οξέος και έπειτα υδροξειδίου του νατρίου) 2-αμιναιθανόλης παράγεται αζιριδίνη:

Με ενδομοριακή αφυδραλογόνωση 2-αλαιθαναμίνης

Με ενδομοριακή αφυδραλογόνωση 2-αλαιθαναμίνης παράγεται αζιριδίνη:

Με κυκλοπροσθήκη νιτρενίου

Με κυκλοπροσθήκη νιτρενίου, π.χ. υδραζωτικό οξύ (HN₃) και υπεριώδη ακτινοβολία , σε αιθένιο παράγεται αζιριδίνη:

Με παρεμβολή μεθυλενίου στη μεθανιμίνη

Με παρεμβολή μεθυλενίου (επίδραση μεθυλενοδιιωδιδίου (CH₂I₂) και ψευδαργύρου (Zn)) στη μεθανιμίνη παράγεται αζιριδίνη:

Από οξιράνιο

1. Με επίδραση αζιδίου του νατρίου (NaN₃) και αιθανόλης σε οξιράνιο παρουσία χλωριούχου αμμώνιου (NH₄Cl) και στη συνέχεια επίδραση διαλύματος τριφαινυλοφωσφίνης σε αιθανονιτρίλιο:
2. Με επίδραση αμμωνίας σε οξιράνιο παράγεται 2-αμιναιθανόλη, που στη συνέχεια δίνει αζιριδίνη, όπως στην §2.1.:

N-ακυλίωση

Αντιδρά με ακυλαλογονίδια (RCOX), παράγοντας N-ακυλαζιριδίνη:

Ν-αλογόνωση

Αντιδρά με υπαλογονώδη άλατα (π.χ. NaOX), παράγοντας N-αλαζιριδίνη:

N-λιθίωση

Αντιδρά με το μεθυλολίθιο (CH₃Li), παράγοντας N-λιθιαζιριδίνη και μεθάνιο:

N-αλκυλίωση

Στην περίπτωση της αλκυλίωσης, με επίδραση (περίσσειας) αλκυλαλογονιδίων (RX), διανοίγεται ο τριμελής δακτύλιος δίνοντας άκυκλη 2-αλο-Ν,Ν-διαλκυλαιθαναμίνη ή και αλογονούχο 2-αλο-Ν,Ν-τριαλκυλαιθαναμμώνιο:

Με νιτρωδυλοχλωρίδιο

Με επίδραση νιτρωδυλοχλωρίδιου (NOCl) παράγεται αιθένιο, υδροχλώριο και υποξείδιο του αζώτου (N₂O):

Με φαινόλη

Με επίδραση φαινόλης (PhOH) παράγεται 2-φαινοξυαιθαναμίνη:

Με υδραλογόνο

Με επίδραση υδραλογόνου (HX) παράγεται αρχικά 2-αλαιθαναμίνη (XCH₂CH₂NH₂) και με περίσσεια υδραλογόνου αλογονούχο 2-αλαιθαναμμώνιο ([XCH₂CH₂NH₃]X):

Με υδρογόνο

Με επίδραση υδρογόνου παρουσία λευκοχρύσου παραγεται αιθαναμίνη:

Τοξικολογική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό

Ως ηλεκτρονιόφιλη, η αζιριδίνη αντιδρά με πυρηνόφιλα, όπως οι αζωτούζες βάσεις του DNA, καταλήγοντας εν δυνάμει σε μετάλλαξη.