ในเคมีอินทรีย์อะไมด์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}หรือที่รู้จักกันในชื่ออะไมด์อินทรีย์หรือ คา ร์บอกซาไมด์คือสารประกอบที่มีสูตรทั่วไปR−C(=O)−NR′R″โดยที่ R, R' และ R″ แทนกลุ่มใดๆ ซึ่งโดยทั่วไปคือกลุ่มออร์แกนิลหรืออะตอมไฮโดรเจน^{[ 4 ] [ 5 ]}หมู่ฟังก์ชันอะไมด์มีบทบาทสำคัญในเคมีของสิ่งมีชีวิต โดยทำหน้าที่เป็นพันธะเปปไทด์เชื่อมโยงกรดอะมิโนเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง โปรตีน

เอไมด์สามารถมองได้ว่าเป็นอนุพันธ์ของกรดคาร์บอกซิลิก ( R−C(=O)−OH ) โดยที่ หมู่ ไฮดรอกซิล ( −OH ) ถูกแทนที่ด้วย หมู่ เอมีโน ( −NR′R″ ) หรือในทำนองเดียวกันคือหมู่เอซิล (แอลคาโนอิล) ( R−C(=O)− ) เชื่อมต่อกับหมู่เอมีโน

เอไมด์ทั่วไป ได้แก่ฟอร์มาไมด์ ( H−C(=O)−NH ₂ ), อะเซตาไมด์ ( H ₃ C−C(=O)−NH ₂ ), เบน ซา ไมด์ ( C ₆ H ₅ −C(=O)−NH ₂ ) และไดเมทิลฟอร์มาไมด์ ( H−C(=O)−N(−CH ₃ ) ₂ )

เอไมด์ถูกจำแนกเป็นเอไมด์ปฐมภูมิ เอ ไม ด์ทุติยภูมิและเอไมด์ตติยภูมิตามจำนวนหมู่เอซิลที่เชื่อมต่อกับอะตอมไนโตรเจน^{[ 5 ] [ 6 ]}

แกนกลาง−C(=O)−(N)ของเอไมด์เรียกว่าหมู่เอไมด์ (โดยเฉพาะหมู่คาร์บอกซาไมด์ )

ตามระบบการตั้งชื่อทั่วไป จะมีการเติมคำว่า "amide" ต่อท้ายชื่อของกรดหลัก ตัวอย่างเช่น amide ที่ได้จากกรดอะซิติกจะเรียกว่าacetamide (CH ₃ CONH ₂ ) IUPAC แนะนำให้ ใช้ ethanamideแต่ชื่อทางการนี้และชื่อที่เกี่ยวข้องนั้นพบเห็นได้น้อยมาก เมื่อ amide ได้มาจากเอมีนปฐมภูมิหรือทุติยภูมิ สารทดแทนบนไนโตรเจนจะถูกระบุไว้ก่อนในชื่อ ดังนั้น amide ที่เกิดจากdimethylamineและกรดอะซิติกคือN , N -dimethylacetamide (CH ₃ CONMe ₂โดยที่ Me = CH ₃ ) โดยปกติแล้วชื่อนี้จะถูกทำให้ง่ายขึ้นเป็นdimethylacetamide amide แบบวงแหวนเรียกว่าlactamซึ่งจำเป็นต้องเป็น amide ทุติยภูมิหรือตติยภูมิ^{[ 5 ] [ 7 ]}

เอไมด์พบได้ทั่วไปในธรรมชาติและเทคโนโลยีโปรตีนและพลาสติก ที่สำคัญ เช่นไนลอนอะรามิดทวารอนและเคฟลาร์เป็นพอลิเมอร์ที่มีหน่วยเชื่อมต่อกันด้วยกลุ่มเอไมด์ ( พอลิเอไมด์ ) พันธะเหล่านี้เกิดขึ้นได้ง่าย ให้ความแข็งแกร่งทางโครงสร้าง และต้านทานการไฮโดรไลซิสเอไมด์ยังรวมถึงสารประกอบทางชีวภาพที่สำคัญอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงยา หลายชนิด เช่นพาราเซตามอลเพนิซิลลินและLSD [ ^{8 ] เอ}ไมด์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เช่น ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ เป็นตัวทำละลายทั่วไป

อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมไนโตรเจนจะกระจายตัวไปยังหมู่คาร์บอนิลทำให้เกิดพันธะคู่บาง ส่วน ระหว่างไนโตรเจนและคาร์บอน ที่จริงแล้ว อะตอม O, C และ N มีออร์บิทัลโมเลกุลที่ถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอนที่กระจายตัวทำให้เกิดระบบคอนจูเกตดังนั้น พันธะทั้งสามของไนโตรเจนในเอไมด์จึงไม่ใช่รูปทรงพีระมิด (เช่นเดียวกับในเอมีน ) แต่เป็นระนาบ ข้อจำกัดของระนาบนี้ป้องกันการหมุนรอบพันธะ N และส่งผลสำคัญต่อคุณสมบัติทางกลของวัสดุโดยรวมของโมเลกุลดังกล่าว รวมถึงคุณสมบัติเชิงโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นจากพันธะดังกล่าว การไม่สามารถหมุนได้ทำให้หมู่เอไมด์แตกต่างจาก หมู่ เอสเทอร์ซึ่งอนุญาตให้หมุนได้และส่งผลให้วัสดุโดยรวมมีความยืดหยุ่นมากกว่า

โครงสร้าง CC(O)NR ₂ของเอไมด์เป็นระนาบ ระยะห่างระหว่าง C=O สั้นกว่าระยะห่างระหว่าง CN เกือบ 10% โครงสร้างของเอไมด์ยังสามารถอธิบายได้ว่าเป็นเรโซแนนซ์ระหว่างโครงสร้างทางเลือกสองแบบ ได้แก่ โครงสร้างที่เป็นกลาง (A) และโครงสร้างแบบซวิตเตอร์ไอออนิก (B)

มีการประมาณว่าสำหรับอะเซตาไมด์โครงสร้าง A มีส่วนร่วม 62% ในโครงสร้าง ในขณะที่โครงสร้าง B มีส่วนร่วม 28% (ตัวเลขเหล่านี้รวมกันไม่ถึง 100% เนื่องจากมีรูปแบบเรโซแนนซ์ที่สำคัญน้อยกว่าเพิ่มเติมซึ่งไม่ได้แสดงไว้ข้างต้น) ^{[ 10 ]} เรโซแนนซ์ส่วนใหญ่ถูกป้องกันใน ค วินูคลิโดนที่มีความเครียดสูงมาก

ในสเปกตรัม IR ของเอไมด์ จะแสดงแถบ ν _COที่มีความเข้มปานกลางใกล้ 1650 cm⁻¹ ^{พลังงาน}ของแถบนี้ต่ำกว่าν _{CO ของเอสเทอร์และคีโตนประมาณ 60 cm⁻¹}ความแตกต่างนี้สะท้อนถึงการมีส่วนร่วมของโครงสร้างเรโซแนนซ์แบบซวิตเตอร์ไอออนิก

เมื่อเปรียบเทียบกับเอมีนแล้ว อะไมด์เป็น เบสที่อ่อนมากในขณะที่กรดคู่ควบของเอมีนมีค่าpKaประมาณ 9.5 _กรดคู่ควบของอะไมด์มีค่า_pKa ประมาณ -0.5 ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับเอมีนแล้ว อะไมด์จึงไม่มี คุณสมบัติ ความเป็นกรด-เบสที่เด่นชัดในน้ำการขาดความเป็นเบสนี้อธิบายได้จากการดึงอิเล็กตรอนออกจากเอมีนโดยหมู่คาร์บอนิล ในทางกลับกัน อะไมด์เป็นเบส ที่แรง กว่า กรดคาร์บอก ซิลิก เอสเทอร์อัลดีไฮด์และคีโตน มาก ( _ค่าpKaของกรดคู่ควบของสารเหล่านี้อยู่ระหว่าง -6 ถึง -10)

โปรตอนของเอไมด์ปฐมภูมิหรือทุติยภูมิจะไม่แตกตัวได้ง่าย ค่า pKa ของมัน_มักจะสูงกว่า 15 มาก ในทางกลับกัน ภายใต้สภาวะที่เป็นกรดจัดออกซิเจน ของคาร์บอนิล สามารถรับโปรตอนได้ โดยมีค่า apKa ประมาณ -1 ซึ่งไม่ใช่เพียงเพราะประจุบวกบนไนโตรเจนเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะประจุลบบนออกซิเจนที่ได้มาจาก _การเรโซแนนซ์ด้วย

เนื่องจากออกซิเจนมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าไนโตรเจน คาร์บอนิล (C=O) จึงเป็นไดโพลที่แข็งแรงกว่าไดโพล N–C การมีไดโพล C=O และไดโพล N–C ในระดับที่น้อยกว่า ทำให้เอไมด์สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับพันธะไฮโดรเจนได้ ในเอไมด์ปฐมภูมิและทุติยภูมิ การมีไดโพล N–H ทำให้เอไมด์สามารถทำหน้าที่เป็นตัวให้พันธะไฮโดรเจนได้เช่นกัน ดังนั้นเอไมด์จึงสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับน้ำและตัวทำละลายโปรติกอื่นๆ ได้ อะตอมออกซิเจนสามารถรับพันธะไฮโดรเจนจากน้ำ และอะตอมไฮโดรเจน N–H สามารถให้พันธะไฮโดรเจนได้ ผลจากการปฏิสัมพันธ์เช่นนี้ ทำให้เอไมด์ละลายน้ำได้มากกว่าไฮโดรคาร์บอนที่สอดคล้องกัน พันธะไฮโดรเจนเหล่านี้ยังมีบทบาทสำคัญในโครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีน ด้วย

ความสามารถในการละลายของเอไมด์และเอสเทอร์นั้นใกล้เคียงกัน โดยทั่วไปแล้ว เอไมด์จะละลายได้น้อยกว่าเอมีนและกรดคาร์บอกซิลิกที่เทียบเคียงกันได้ เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้สามารถให้และรับพันธะไฮโดรเจนได้ เอไมด์ตติยภูมิ ยกเว้นN , N-ไดเมทิลฟอร์ มาไมด์ ซึ่งเป็นข้อยกเว้นที่สำคัญ จะมีความสามารถในการละลายในน้ำต่ำ

เอไมด์ไม่ค่อยมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการแทนที่แบบนิวคลีโอฟิลิก เอไมด์มีความเสถียรต่อน้ำ และมีความเสถียรต่อการไฮโดรไลซิสมากกว่าเอสเทอร์ประมาณ 100 เท่า อย่างไรก็ตาม เอไมด์สามารถถูกไฮโดรไลซิสเป็นกรดคาร์บอกซิลิกได้ในสภาวะที่มีกรดหรือเบส ความเสถียรของพันธะเอไมด์มีนัยสำคัญทางชีววิทยา เนื่องจากกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเอไมด์ พันธะเอไมด์มีความทนทานต่อการไฮโดรไลซิสมากพอที่จะรักษาสภาพโครงสร้างของโปรตีนใน สภาพแวดล้อม ที่เป็นน้ำได้แต่ไวต่อการไฮโดรไลซิสโดยตัวเร่งปฏิกิริยา

เอไมด์ปฐมภูมิและทุติยภูมิไม่ทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์คาร์บอนอย่างมีประโยชน์ แต่สารรีเอเจนต์ Grignardและออร์กาโนลิเทียมจะดึงโปรตอนออกจากพันธะ NH ของเอไมด์ เอไมด์ตติยภูมิไม่มีปัญหาดังกล่าว และทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์คาร์บอนเพื่อให้ได้คีโตนไอออนเอไมด์ (NR ₂ ⁻ ) เป็นเบสที่แรงมากและเป็นหมู่ที่หลุดออกได้ยากมาก ดังนั้นการโจมตีของนิวคลีโอไฟล์จึงเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว เมื่อทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์คาร์บอนN , N -ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (DMF) สามารถใช้เพื่อนำหมู่ฟอร์มิล เข้ามาได้ ^{[ 11 ]}

ในที่นี้ฟีนิลลิเทียม1เข้าโจมตีหมู่คาร์บอนิลของ DMF 2ทำให้เกิดสารตัวกลางรูปทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า3เนื่องจากไอออนไดเมทิลอะไมด์เป็นหมู่ที่หลุดออกได้ยาก สารตัวกลางจึงไม่สลายตัวและไม่เกิดการเติมแบบนิวคลีโอฟิลิกอีกครั้ง เมื่อทำการแยกสารด้วยกรด อัลคอกไซด์จะถูกโปรตอนเพื่อให้ได้4จากนั้นอะมีนจะถูกโปรตอนเพื่อให้ได้5 การกำจัดโมเลกุลที่เป็นกลางของไดเมทิลอะมีนและการสูญเสียโปรตอนจะให้เบนซาลดีไฮด์6

ปฏิกิริยาอะไมด์ชนิดใหม่ถูกค้นพบในปี 2015 โดยทีมวิจัยของNeil GargและKen Houkซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะไมด์สามารถเปลี่ยนเป็นเอสเทอร์ได้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกล^{[ 12 ]} ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกลจะทำลายพันธะ CN ของอะไมด์ที่ปกติแข็งแรงผ่านการเติมออกซิเดชัน ต่อมาได้มีการพัฒนาปฏิกิริยาครอสคัปปลิงของอะไมด์อื่นๆ อีกมากมายโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกลหรือแพลเลเดียม^{[ 13 ] [ 14 ]}รวมถึงปฏิกิริยาSuzuki-Miyaura ^{[ 15 ]}ซึ่งทำให้สามารถแปลงอะไมด์เป็นหมู่ฟังก์ชันอื่นๆ ได้มากมาย

เอไมด์สามารถไฮโดรไลซิสได้ทั้งในด่าง ร้อน และใน สภาวะ กรด เข้มข้น สภาวะกรดจะให้กรดคาร์บอกซิลิกและไอออนแอมโมเนียม ในขณะที่การไฮโดรไลซิสในสภาวะเบสจะให้ไอออนคาร์บอกซิเลตและแอมโมเนีย การโปรตอนของเอมีนที่เกิดขึ้นในตอนแรกภายใต้สภาวะกรดและการดีโปรตอนของกรดคาร์บอกซิลิกที่เกิดขึ้นในตอนแรกภายใต้สภาวะเบส ทำให้กระบวนการเหล่านี้ไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและไม่สามารถย้อนกลับได้ อิเล็กโทรไฟล์อื่นๆ นอกเหนือจากโปรตอนจะทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน ของคาร์บอนิลขั้นตอนนี้มักเกิดขึ้นก่อนการไฮโดรไลซิส ซึ่งถูกเร่งปฏิกิริยาโดยทั้งกรดบรอนสเตดและกรดลูอิส เอนไซม์ เปปติเดสและตัวเร่งปฏิกิริยาสังเคราะห์บางชนิดมักทำงานโดยการจับตัวของอิเล็กโทรไฟล์กับออกซิเจนของคาร์บอนิล

โดยทั่วไปแล้ว เอไมด์จะถูกเตรียมโดยการเชื่อมต่อกรดคาร์บอกซิลิกกับเอมีนปฏิกิริยาโดยตรงมักต้องใช้ความร้อนสูงเพื่อขับไล่น้ำออกไป:

RCO ₂ H + R' ₂ NH → RCO − 2 + R' ₂ NH + 2

RCO − 2 + R' ₂ NH + 2 → RC(O)NR' ₂ + H ₂ O

เอสเทอร์เป็นสารตั้งต้นที่เหนือกว่ากรดคาร์บอกซิลิกมาก^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

นอกจากนี้ การ "กระตุ้น" ทั้งกรดคลอไรด์ ( ปฏิกิริยา Schotten-Baumann ) และแอนไฮไดรด์ ( วิธี Lumière–Barbier ) จะทำปฏิกิริยากับเอมีนเพื่อให้ได้เอไมด์:

RCO ₂ R" + R' ₂ NH → RC(O)NR' ₂ + R"OH

RCOCl + 2R' ₂ NH → RC(O)NR' ₂ + R' ₂ NH + 2 Cl ⁻

(RCO) ₂ O + R' ₂ NH → RC(O)NR' ₂ + RCO ₂ H

การสังเคราะห์เปปไทด์^ใช้สารเชื่อมต่อ เช่นHATU , HOBtหรือPyBOP ^{[ 21} ]

การไฮโดรไลซิสของไนไตรล์ดำเนินการในระดับอุตสาหกรรมเพื่อผลิตเอไมด์ไขมัน^{[ 22 ]} นอกจากนี้ยังมีขั้นตอนในห้องปฏิบัติการอีกด้วย^{[ 23 ]}

วิธีการเฉพาะทางหลายวิธียังให้ผลลัพธ์เป็นเอไมด์ด้วย^{[ 24 ]}มีการพัฒนารีเอเจนต์หลากหลายชนิด เช่นไตรส์(2,2,2-ไตรฟลูออโรเอทิล) โบเรต สำหรับการใช้งานเฉพาะทาง ^{[ 25 ] [ 26 ]}

เส้นทางเฉพาะทางสู่เอไมด์

ชื่อปฏิกิริยา	สารตั้งต้น	รายละเอียด
การจัดเรียงใหม่ของเบ็คแมนน์	คีโตนแบบวงแหวน	สารทำปฏิกิริยา: ไฮดรอกซีลามีนและกรด
ปฏิกิริยาของชมิดท์	คีโตน	สารทำปฏิกิริยา: กรดไฮดราโซอิก
ปฏิกิริยา Willgerodt–Kindler	อะริลอัลคิลคีโตน	กำมะถันและมอร์โฟลีน
ปฏิกิริยาของพาสเซรินี	กรดคาร์บอกซิลิก คีโตน หรืออัลดีไฮด์
ปฏิกิริยาของอูกิ	ไอโซไซยาไนด์, กรดคาร์บอกซิลิก, คีโตน, เอมีนปฐมภูมิ
ปฏิกิริยา Bodroux [ 27 ] [ 28 ]	กรดคาร์บอกซิลิก , รีเอเจนต์กรินยาร์ดที่มีอนุพันธ์ของอะนิลีน ArNHR'
การจัดเรียงใหม่ของแชปแมน[ 29 ] [ 30 ]	อะริลอิมิโนอีเทอร์	สำหรับN , N-ไดอาริลเอไมด์กลไกปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับการแทนที่อะโรมาติกแบบนิวคลีโอฟิลิก[ 31 ]
การสังเคราะห์อะไมด์ของ Leuckart [ 32 ]	ไอโซไซยาเนต	ปฏิกิริยาของอะรีนกับไอโซไซยาเนตโดยมีอะลูมิเนียมไตรคลอไรด์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้เกิดอะโรมาติกเอไมด์
ปฏิกิริยา Ritter [ 33 ]	แอลคีนแอลกอฮอล์หรือแหล่งกำเนิด ไอออนคาร์บอนเนียม อื่นๆ	เอไมด์ ทุติย ภูมิเกิด ขึ้นจากปฏิกิริยาการเติมระหว่างไนไตรล์และไอออนคาร์บอนเนียมในสภาวะที่มีกรดเข้มข้น
การเติม ฟอร์ มาไมด์ด้วยแสงไปยังโอเลฟิน[ 34 ]	แอลคีนปลายทาง	ปฏิกิริยาโฮโมโลเกชันแบบอนุมูลอิสระ ระหว่างแอลคีน ปลาย และฟอร์มาไมด์
การเชื่อมต่อแบบดีไฮโดรจีเนทีฟ[ ​​35 ]	แอลกอฮอล์, เอมีน	ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาการกำจัดไฮโดรเจนของรูทีเนียม
ทรานส์อะมิเดชัน[ 36 ] [ 37 ]	เอไมด์	โดยทั่วไปช้า

• อะมิโดเจน
• อนุมูลอะมิโน
• กรดอิมิดิก
• โลหะเอไมด์

Wikiquote มีคำคมที่เกี่ยวข้องกับอะไมด์

• ตำราศัพท์เคมีของ IUPAC