산도의 차이가 얼마나 나는지 봐라

아민과 아마이드의 질소 원자는 모두 비공유 전자쌍을 가지고 있다. 그러나 염기도에는 커다란 차이가 있다. 아민의 수용액은 염기성이지만 아마이드 수용액은 중성이다. 왜 이런 차이가 나는 것일까? 이 질문에 대한 답은 1차 아민과 1차 아마이드 구조적인 차이를 이해함으로써 얻을 수 있다. 아민에서는 비공유 전자쌍이 질소 원자에 편재화되어 있으나, 아마이드에서는 비공유 전자쌍이 카보닐 산소 원자까지 비편재화되어 있다.

 

 

이와 같은 비편재화 효과는 아마이드의 짝산이 아민의 짝산보다 작은 pK값을 가지고 있다는 사실에서 알 수 있다. 예를 들면, 아마이드의 양성자 첨가반응은 질소 원자가 아닌 카보닐 산소 원자에 일어난다. 그 이유는 산소 원자에서 양성자 첨가반응이 일어나면 공명-안정화된 양이온을 형성하지만 질소 원자에서 일어나면 이러한 양이온이 생성되지 않기 때문이다. 

 

1차 또는 2차 아민과 아마이드에는 질소, 수소 결합이 있어서 산의 역할을 할 것이라고 생각할 수 있다. 1차 아민은 매우 약한 산으로 알코올보다 더 약산이다. 아민의 pK값은 40 정도인데 비해 알코올은 16이다. 이처럼 pK값에 차이가 나는 근본 원인은 질소의 전기음성도가 산소보다 작아서 생성되는 음전하가 산소보다 안정한 상태가 되지 못하기 때문이다.

 

반면에 아마이드는 아민보다 훨씬 강산으로서 아마이드의 pK값은 알코올과 비슷하다. 아마이드 화합물이 아민보다 더 강산인 한 가지 이유인 것은 아마데이트 음이온의 음전하가 공명을 통해서 비편재화되어 있기 때문이다. 또 다른 이유는 아마이드의 질소가 부분적인 양전하를 띠고 있어서 질소 원자에 결합된 양성자를 쉽게 내놓을 수 있기 때문이다.

 

 

아민과 아마이드의 차이점을 이해하는 것이 중요한 이유는 여기에 화학원리가 들어있어서 뿐만 아니라 펩타이드나 단백질 같은 천연물의 화학을 이해하는 데 크게 도움이 되기 때문이다. 아민은 강산과 반응시키면 알킬암모늄염을 생성한다. 이러한 반응의 예로는 1차 아민과 HCl의 반응이 있다.

 

이러한 형태의 반응은 중성이나 산성 수용액에 녹지 않는 물질로부터 아민을 추출하거나 분리하는데 이용할 수 있다. 예를 들어 어떤 이유 때문에 반응이 완결되지 않은 상태인 p-톨루이딘과 p-나이트로톨루엔의 혼합물을 생각해보면 된다. 알카노이드는 염기성이고, 동식물에 들어있는 질소를 함유한 화합물로서 때로는 복잡한 구조와 중요한 역리적 특성을 가진다. 이 장에서 이미 언급한 니코틴과 스콸라마인의 탈수소반응으로 생성되는 아민은 알카로이드의 한 예이다.

 

알카로이드를 많이 가지고 있는 것으로는 독침개구리를 예로 들 수 있다. 이 개구리는 코스타리카, 파나마, 에콰도르, 콜롬비아가 원산지인 색깔이 요란하고 조그만 양서류이다. 이 개구리의 강렬한 색은 이전에 이 작은 생물을 먹으려고 하다가 좋지 않은 경험을 한 적이 있는 약탈자에게 경고의 메세지를 전하는 것과 같다.