24.45 A histamina, cuja liberação no corpo provoca secreções nasais e constrição das vias respiratórias, possui três átomos de nitrogênio. Liste-os em ordem crescente de basicidade e explique a sua ordenação.
Histamina
Passo 1
O enunciado pede: listar os três átomos de nitrogênio da histamina em ordem crescente de basicidade e explicar por que essa ordem ocorre. O enunciado fornece a estrutura como SMILES:
NCCc1cncn1 (histamina), ou seja, a molécula tem um grupo amina alifática na cadeia lateral e um anel imidazol com dois nitrogênios. Dados relevantes extraídos do enunciado:- Há três nitrogênios distintos: dois pertencentes ao anel imidazol e um na cadeia lateral (amina primária).
- Precisa-se da ordem crescente de basicidade (do menos básico para o mais básico) e da justificativa.
Passo 2
Identificar e nomear os três nitrogênios para não nos perder. Vou usar nomes claros:
-
: o nitrogênio da amina primária alifática na cadeia lateral (–CH2–CH2–NH2). -
: o nitrogênio do anel imidazol cuja dupla eletrônica está disponível para protonação (o “tipo piridina” no imidazol). -
: o nitrogênio do anel imidazol que está ligado a um hidrogénio (–NH–) e cujo par eletrônico participa do sistema aromático (o “tipo pirrol”).
Mapeamento textual na estrutura: o anel imidazol tem duas N; uma delas tem um H ligado (é o
) e a outra tem a lone pair disponível (é o
). A cadeia lateral termina em
.
Passo 3
Conceitos úteis (mini-aula): o que determina basicidade de um átomo de nitrogênio?
- Basicidade é a tendência de um átomo doar seu par de elétrons para um protão (H+) — quanto mais “disponível” estiver o par, mais básico é o átomo.
- Fatores que reduzem a disponibilidade do par: ressonância (delocalização do par no sistema π), aromatização que exige o par para manter a aromaticidade, hibridização (pares em orbitais sp2 geralmente menos disponíveis que em sp3), efeitos indutivos e estabilização do cátion formado (se a protonação gera um cátion que é bem estabilizado por ressonância, isso favorece a basicidade relativa).
- Exemplos rápidos para fixar:
- Piridina vs pirrol: piridina é básica (lone pair em sp2 perpendicular ao anel, disponível); pirrol não é básica (seu lone pair participa da aromaticidade e não está disponível).
- Amina alifática (sp3) é geralmente mais básica que uma amina ligada a um anel aromático que delocaliza o par.
Passo 4
Aplicando os conceitos aos três N da histamina, um por um, com explicações detalhadas e sem pular etapas.
-
(N do imidazol ligado a H):
- Seu par de elétrons faz parte do sistema π do anel imidazol e contribui para a aromaticidade (o anel imidazol tem 6 elétrons π contando esse par).
- Protonar esse nitrogênio implicaria retirar o par da aromaticidade ou gerar uma situação muito desestabilizada; por isso esse par NÃO está disponível para aceitar H+ com facilidade.
- Conclusão:
é muito pouco básico — praticamente não é protonado em condições neutras. É o menos básico dos três.
-
(N do imidazol com lone pair disponível):
- O lone pair deste nitrogênio está em um orbital sp2 que não participa do sexteto aromático (está perpendicular ao plano π), portanto está relativamente disponível para protonação.
- Quando protonado forma o cátion imidazólio, cuja carga positiva é estabilizada por ressonância no anel — isto torna esse nitrogênio moderadamente básico.
- Em histamina, a basicidade desse N é moderada; experimentalmente a constante de acidez da sua forma protonada (o
da imidazólio) é menor que a da amina alifática (ver passo seguinte para valores). Portanto, é mais básico que , mas menos básico que a amina alifática.
-
(amina primária alifática):
- É um nitrogênio sp3 cujo par não está conjugado com nenhum sistema π; não sofre delocalização que diminua sua disponibilidade.
- A protonação gera um íon amônio primário (
NH3+), que é estabilizado por solvatacão e não perde aromaticidade alguma (nada para “quebrar”). - Em geral aminas alifáticas são relativamente mais básicas que nitrogênios aromáticos do tipo piridina.
- Conclusão:
é o mais básico entre os três.
Passo 5
Dar números (para fortalecer a intuição) — constantes experimentais conhecidas para histamina:
-
do grupo amina alifática (conjugado ácido NH3+): aproximadamente . -
do anel imidazólico (protonação no ): aproximadamente . - O
praticamente não se protona em condições normais (sua basicidade é muito baixa; não há um relevante em faixa neutra), portanto é o menos básico.
Esses valores confirmam a ordem qualitativa obtida pelas razões estruturais acima: o grupo amina alifática é muito mais básico que o nitrogênio do imidazol protonável, e o nitrogênio pirrolídico do anel é o menos básico.
Passo 6
Resumo da justificativa em uma frase prática (útil para prova): comparar disponibilidade do par eletrônico (sp3 livre > sp2 livre > par participando da aromaticidade), verificar se a protonação preserva ou destrói aromaticidade e observar se o cátion formado é ressonante/estabilizado. Aplicando isso à histamina obtém-se a ordem final abaixo.