Αζάνια

Τα αζάνια (κυριολεκτικά) είναι άκυκλα και κορεσμένα υδράζωτα, δηλαδή χημικές ενώσεις που αποτελούνται μόνο από υδρογόνο και άζωτο. Με τον παραπάνω ορισμό τα αζάνια αποτελούν ανόργανη ομόλογη σειρά, με γενικό χημικό τύπο N_vH_ν+2, όπου ν μη μηδενικός φυσικός αριθμός. Ανήκουν στα υδροπνικτογόνα.

Χημική δομή της αμμωνίας, που είναι το απλούστερο αζάνιο

Κάθε άτομο αζώτου [αν η ένωση περιέχει περισσότερα από ένα (1)] ενώνεται με τρείς (3) ομοιοπολικούς δεσμούς είτε με άτομα υδρογόνου (δηλαδή με δεσμούς N-H) είτε άλλα άτομα αζώτου (δηλαδή με δεσμούς N-N). Μια σειρά από συνδεδεμένα άτομα αζώτου είναι γνωστή ως αζωταλυσίδα. Ο συνολικός αριθμός των ατόμων του αζώτου ενός αζανίου χρησιμοποιείται για να οριστεί το μέγεθος του αζανίου (π.χ. N₂-αζάνιο).

Το απλούστερο δυνατό αζάνιο, δηλαδή το μητρικό αζάνιο, είναι η αμμωνία (NH₃). Δεν υπάρχει όριο στον αριθμό του αζώτου άτομα που μπορούν να συνδέονται μεταξύ τους. Οι μόνοι περιορισμοί για τα κυριολεκτικά (δηλαδή μη υποκατεστημένα) αζάνια είναι να είναι άκυκλα, κορεσμένα και να περιέχουν μόνο άτομα αζώτου και υδρογόνου, δηλαδή να είναι υδράζωτα.

Τα αζάνια είναι χημικώς δραστικά και μάλιστα έχουν και σημαντική βιοχημική δραστικότητα. Εκτός, όμως, από τα κυριολεκτικά αζάνια, ο όρος αυτός συχνά επεκτείνεται και στα κυκλοαζάνια, δηλαδή σε υδράζωτα που περιέχουν έναν τουλάχιστον ισοκυκλικό δακτύλιο που σχηματίζουν άτομα αζώτου, αλλά και σε  θυγατρικά αζάνια, που εμπεριέχουν και άλλα ετεροάτομα ή και λειτουργικές ομάδες.

Ταξινόμηση δομής

Τα κορεσμένα υδράζωτα μπορεί να είναι:

• Γραμμικά, με γενικό τύπο N_vΗ_v+2, ν > 0, και τα άτομα αζώτου ενώνονται στη σειρά, σε μια οφισοειδή δομή.
• Διακλαδισμένα, με γενικό τύπο N_vΗ_v+2, v > 3, και τα άτομα αζώτου σχηματίζουν τουλάχιστον μία διακλάδωση.
• Κυκλικά, με γενικό τύπο N_vΗ_v,  όπου v > 2, και αζωτική αλυσίδα που σχηματίζει έναν (τουλάχιστον) ισοκυκλικό αζωτούχο δακτύλιο. Ο αναφερόμενος γενικός τύπος αντιστοιχεί σε μονοκυκλικά αζάνια. Για κάθε έξτρα δακτύλιο αφαιρούνται από τον τύπο δύο (2) άτομα υδρογόνου.
  

Σύμφωνα με τους (αυστηρούς) ορισμούς της IUPAC, μόνο τα δυο πρώτα είδη υδραζώτων ανήκουν στα αζάνια, ενώ το τρίτο είδος ανήκει σε άλλη ομάδα υδραζώτων, που ονομάζονται κυκλοαζάνια. Τα κορεσμένα υδράζωτα μπορούν να συνδυάσουν γραμμικές, διακλαδισμένες, κυκλικές, ακόμη και πολυκυκλικές δομές, αλλά συχνά αποκαλούνται όλα συλλήβδην αζάνια, αν και κυριολεκτικά, βάση των ορισμών της IUPAC, αζάνια είναι μόνο τα άκυκλα υδράζωτα με μόνο απλούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων αζώτου τους.

Ισομέρεια

Τα αζάνια με περισσότερα από τρία (3) άτομα αζώτου μπορούν να έχουν τα άτομα αυτά συνδεδεμένα με περισσότερους από έναν τρόπους και έτσι να σχηματίσουν ισομερή θέσης. Πάντα, το απλούστερο αζάνιο μεγέθους ν είναι το γραμμικό ή κανονικό, που αποτελείται από άτομα αζώτου στη σειρά. Ωστόσο, μια αζωταλυσίδα μπορεί να διακλαδωθεί σε μία ή περισσότερα σημεία. Ο αριθμός των πιθανών ισομερών αυξάνεται ραγδαία με την αύξηση του αριθμού ατόμων αζώτου ν του αζάνιου.

Λόγω της σχετικα΄χαμηλής ενέργειας αναστροφής του ατόμου του αζώτου, τα μη υποκατεστημένα αζάνια δεν μπορεί να είναι χειρόμορφα. Εκτός από τα ισομερή με διακλαδώσεις αλυσίδας, τα άτομα αζώτου μπορούν να σχηματίσουν έναν ή περισσότερους ισοκυκλικούς δακτυλίους. Οι ενώσεις αυτές ονομάζονται κυκλοαζάνια. Τα κυκλοαζάνια δεν είναι ποτέ ισομερή με τα αζάνια.

Ονοματολογία

Η συστηματική ονοματολογία των αζανίων σύμφωνα με την IUPAC είναι ανάλογη με την ονοματολογία των αλκανίων. Δηλαδή, τα χωρίς διακλαδώσεις αζάνια ονομάζονται (διεθνώς) με τη χρήση ελληνικού αριθμητικού προθέματος που δηλώνει τον αριθμό των συνεχόμενων ατόμων αζώτου (για ν > 1)  και την κατάληξη -αζάνιο. Για υδράζωτα που περιέχουν ένα διπλό δεσμό μεταξύ ατόμων αζώτου χρησιμοποιείται το επίθεμα -αζένιο, ομοίως με τα αλκένια.

Γραμμικά αζάνια

Τα γραμμικά ή ευθείας αλυσίδας αζάνια μερικές φορές επισημαίνονται με το πρόθεμα n- (ή κ- στα ελληνικά), όταν υπάρχει ένα τουλάχιστον διακλαδισμένο ισομερές. Αυτό δεν είναι απαραίτητο, αλλά συνηθίζεται ιδιαίτερα στις περιπτώσεις που υπάρχει σημαντική διαφορά στις ιδιότητες μεταξύ των ισομερών θέσης.

Τα πρώτα μέλη της ομόλογης σειράς των αζανίων, με βάση τον αριθμό των ατόμων αζώτου που περιέχουν είναι τα εξής:

1. αζάνιο (azane) ή η αμμωνία, με μοριακό τύπο NH₃.
2. διαζάνιο (diazane) ή υδραζίνη,  με μοριακό τύπο N₂H₄.
3. τριαζάνιο (triazane), με μοριακό τύπο N₃H₅.
4. τετραζάνιο (tetrazane), με μοριακό τύπο N₄H₆.
5. πενταζάνιο (pentazane),  με μοριακό τύπο N₅H₇.
6. εξαζάνιο (hexazane), με μοριακό τύπο N₆H₈.
7. επταζάνιο (heptazane), με μοριακό τύπο N₇H₉.
8. οκταζάνιο (octazane), με μοριακό τύπο N₈H₁₀.
9. εννεαζάνιο (nonazane), με μοριακό τύπο N₉H₁₁.
10. δεκαζάνιο (decazane), με μοριακό τύπο N₁₀H₁₂.
11. ενδεκαζάνιο (undecazane), με μοριακό τύπο N₁₁H₁₃.
12. δωδεκαζάνιο (dodecazane), με μοριακό τύπο N₁₂H₁₄.
13. δεκατριαζάνιο (tridecazane), με μοριακό τύπο N₁₃H₁₅.
14. δεκατετραζάνιο (tetradecazane), με μοριακό τύπο N₁₄H₁₆.
15. Και ομοίως τα υπόλοιπα..

Κίνδυνοι

Η αμμωνία είναι εκρηκτική όταν αναμιχθεί με τον αέρα (15 – 25%). Τα άλλα χαμηλά αζάνια μπορούν επίσης να σχηματίσουν εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. Τα ελαφρύτερα υγρά αζάνια είναι επίσης πολύ εύφλεκτα. Μάλιστα ο κίνδυνος ανάφλεξης αυξάνεται με την αύξηση του μήκους της αζωτικής αλυσίδας.

• Προσοχή, η αμμωνία είναι ελαφρύτερη από τον αέρα, οπότε έχει αυξημένη πιθανότητα συσσώρευσης στις οροφές.

Οργανοαζάνια

Τα οργανοαζάνια είναι μια ομάδα οργανικών χημικών ενώσεων που μπορεί να θεωρηθούν θυγατρικές των αζανίων. Μπορεί, δηλαδή, να θεωρηθούν ότι προκύπτουν από κάποιο μητρικό αζάνιο με την αντικατάσταση ενός ή περισσοτέρων ατόμων υδρογόνου αυτών από μία ή περισσότερες οργανικές ομάδες. Επισήμως, τα οργανοαζάνια αποτελούν γνήσιο υποσύνολο των οργανοαζωτούχων ενώσεων, αλλά πρακτικά η διάκριση δεν είναι συνήθως σαφής στη σχετική βιβλιογραφία. Συνήθως τα οργανοαζάνια κατατάσσονται σε υποκατηγορίες, ανάλογα με το ποιου αζάνιου είναι θυγατρικές. Έτσι, υπάρχουν (οργανο)αμίνες, δηλαδή οργανικές αμίνες και (οργανο)ϋδραζίνες, δηλαδή οργανικές υδραζίνες, που αποτελούν υποσύνολα των οργανοαζανίων που μπορεί να θεωρηθούν ότι προέρχονται από την αμμωνία (αζάνιο) και την υδραζίνη (διαζάνιο), αντιστοίχως. Υπάρχουν, ακόμη, οργανοαζάνια που είναι ομοίως θυγατρικές ενώσεις των μεγαλύτερων αζανίων. Επιπρόσθετα, όμως, συχνά συμπεριλαμβάνονται στα αζάνια και οι οργανικές ιμίνες, τα νιτρίλια, οι νιτρωζοενώσεις, οι αλαμίνες, υδροξυλαμίνες, αμίδια και άλλα. Εξαιρούνται οργανοαζωτούχες ενώσεις όπως οι αζωενώσεις, γιατί περιέχουν διπλό δεσμό μεταξύ ατόμων αζώτου. Αυτές είναι οργανοαζένια. Κάποια συγγράμματα κατατάσσουν και τις ιμίνες στα οργανοαζένια, επειδή περιέχουν διπλό δεσμό άνθρακα - αζώτου και εξαιρούν τα νιτρίλια, που περιέχουν τριπλό δεσμό.

Πολλές θυγατρικές υδραζίνες είναι γνωστές, ενώ υπάρχουν και αρκετές μη ανθρωπογενείς, που υπάρχουν στη φύση. Πολλές αντικατασταθεί υδραζίνες είναι γνωστό, και αρκετές συμβεί φυσικά. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν τις ακόλουθες οργανοϋδραζίνες:

• (μονο)μεθυλυδραζίνη, όπου ένα από τα άτομα υδρογόνου της υδραζίνης έχει αντικατασταθεί από μια μεθυλομάδα (CH₃). Λόγω της συμμετρίας του μορίου της υδραζίνης δεν έχει σημασία ποιο άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται. Μερικές φορές χρησιμοποιείται ως καύσιμο πυραύλων.
• 1,1-διμεθυλυδραζίνη ή ασύμμετρη διμεθυλυδραζίνη (unsymmetrical dimethylhydrazine, UDMH)
  
• 1,2-διμεθυλυδραζίνη ή συμμετρική διμεθυλυδραζίνη (symmetrical dimethylhydrazine, SDMH)
• Η γυρομιτρίνη και η αγαριτίνη είναι θυγατρικές υδραζίνες που βρέθηκαν ότι παράγονται από ορισμένα  εμπορικά είδη μανιταριών, όπως το Agaricus bisporus. Η γυρομιτρίνη μεταβολίζεται σε μεθοξυδραζίνη.
• Το ισονιαζίδιο, το ιπρονιαζίδιο, η υδραλαζίνη και η φαινελζίνη είναι φάρμακα των οποίων τα μόρια εμπεριέχουν δομές υδραζίνης.
• Η 2,4-δινιτροφαινυλυδραζίνη (2,4-dinitrophenylhydrazine, 2,4-DNPH) χρησιμοποιείται συχνά για ανίχνευση κετονών και αλδεΰδών στη βιοχημεία και στην κλινική χημεία.
• Η φαινυλυδραζίνη PhNHNH₂ ήταν η πρώτη οργανοϋδραζίνη που ανακαλύφθηκε.

Συγγενικά και παράγωγα υδράζωτα

Συγγενικά των αζανίων είναι οι ομόλογες σειρές των λειτουργικών ομάδων, των διακλαδώσεων ή των ριζών με γενικό χημικό τύπο NνHν+1. Παραδείγματα αποτελούν η αμινομάδα ή αζανύλιο (-NΗ2) και το υδραζινύλιο ή διαζανύλιο (-NHNH2).