organic chemistry fifth edition -...
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Amina primaria
Soluble
Insoluble
Amina secundaria
No hay reacción
Insoluble
Amina terciaria
Insoluble
Soluble
FORMACIÓN DE AMIDAS
CARBOXAMIDAS
RCOH
O
+ R'NH2 RCO
O
+ R'NH3
+ –
calor
RCNHR'
O
+ H2O
Preparación de las amidas
Las aminas no reaccionan con los ácidos
carboxílicos para formar amidas. La única reacción
que ocurre es un equilibrio ácido-base.
COH
O
+
H2N
225°C
+ H2O
(80-84%)
CNH
O
Ejemplo
RCCl
O
+ RCNR'2
O
+ H2O
Los cloruros de acilo reaccionan con el amoniaco
y las aminas para formar amidas:
R'2NH + HO–
+ Cl–
C R
O
Cl
NR'2
H
Reacciones de los Cloruros de Acilo
A través de:
C6H5CCl
O
+ NaOH
(87-91%)
H2O
HN
C6H5CN
O
Ejemplo
+ RCNR'2
O
+
Los anhídridos de ácidos reaccionan con amoniaco o
aminas para formar amidas:
2R'2NH RCOCR
O O
RCO–
O
R'2NH2
+
A través de:
C R
O
OCR
NR'2
H
O
Reacciones de los anhídridos de ácido
(98%)
+ CH3COCCH3
O O
H2N CH(CH3)2
O
CH3CNH CH(CH3)2
Ejemplo
DROGAS SULFAS
ÁCIDO FÓLICO (Vitamina B9)
Factor de crecimiento
Ácido p-aminobenzoíco Sulfanilamida
ÁCIDO FÓLICO: FACTOR DE CRECIMIENTO
http://dept.lamar.edu/chemistry/martincb/folic%20acid.gif
Sulfa un antimetabolito
Sulfadiazina, antibiótico
¿Cuál la sulfa que todavía se usa?
PROPONER SU SÍNTESIS QUÍMICA A PARTIR DE BENCENO
Bactrim (sulfametoxazol y trimetoprim) es un antibiótico
FORMACIÓN DE IMINAS
R'R
O
+ H N
H
ZR'R
NZ
+ H O H
REACTIVO PRODUCTO
H H N
H
H AMONIACO
R'R
NH
IMINA
RIMINA
R'R
NR
AMINA H N
H
R BASE DE SCHIFF
NH2 H N
H
NH2 HIDRAZINA
R'R
NNH2
HIDRAZONA
Z en H N
H
Z
PRIMARIA
R'R
O
+ H N
H
ZR'R
NZ
+ H O H
REACTIVO PRODUCTO
N
H
Ph
OHOXIMA
R'R
NOH
HIDROXILAMINA
H N
H
OH
N
H
C
O
NH2
FENILHIDRAZINA FENILHIDRAZONA
Z en H N
H
Z
SEMICARBAZIDA SEMICARBAZONA
N
H
Ph
H
NH
N
H
C
O
NH2
H
NHN
C
H
O
NH2N
R R'
NPh
H
N
R R'
CH3C
H3C
O
+ H N
H
O H H O HCH3
CH3C
NO
H
+
Kobs
(min-1
)
pH
FORMACIÓN DE
ENAMINAS
Formación Enaminas
Después de la adición de R2NH, el proton se pierde en el átomo de carbono adyacente
C
C
O
C
C
O
H++ R2NH
NH
R
C
C
HON
R
C
C
H2ON
R
C
C
N
R
+ H3O+
R
H
H HH
H H
R R R
H H H
Gilbert Stork (nacio el 31 de diciembre de
1921 en Bruselas, Bélgica). Químico orgánico
belga que radica los Estados Unidos
enamina imina
Aminas
secundarias más
utilizadas
piperidina
pirrolidina
morfolina
Sal de iminio
1er. Paso. Activación del grupo carbonilo
2o. Paso. Adición de la amina 2ª
3er. Paso. Equilibrios ácido base
Formación de agua como grupo saliente
4o. Paso. Eliminación de agua y del protón del carbono β
para formar la enamina (pasando por la sal de
iminio)
Paso
1
Paso
2
Paso
3 Trabajo
final
ADICIÓN DE MICHAEL: ADICIÓN-1,4
1 2
3 4
Nitrosación de Alquilaminas
Ion nitrito, ácido nitroso y el cation nitrosilo
H +
– O ••
• •
•• N O
•• • •
•• O •• ••
N O •• • •
•• H
H +
O •• N O
•• • •
H
H
+ • • +
•• N O
•• • • + O • •
H
H
• •
ION NITROSONIO
Catión nitrosilo y nitrosación
+
•• N O
•• • • + •
• N N •• N O
•• • •
+
ION NITROSONIO
R1 R1
R2 R2
H H
Nitrosación de alquilaminas secundarias
la nitrosación de aminas secundarias forma una N-nitroso
amina
+
•• N O
•• • •
• • N
H
+
N •• N O
•• • •
+
H
+ H
+
N •• N O
•• • •
• •
R1
R2
R1
R2
R1
R2
(CH3)2NH •• NaNO2, HCl
H2O (88-90%)
•• (CH3)2N
•• N O
•• • •
Ejemplo
NITROSAMINA
Algunas N-nitroso aminas
N-nitrosopirrolidina
(nitrito para curar tocino)
N
N O
N-nitrosonornicotina
(humo del tabaco)
N
N O
N
(CH3)2N N O N-nitrosodimetilamina
(curtido de pieles)
Nitrosación de alquilaminas primarias
Es análogo a la nitrosación de aminas secundarias a partir
de este punto
+ +
•• N O
•• • •
• • N
H
H R
N •• N O
•• • •
+
H
H R
+ H
+
N •• N O
•• • •
• •
R
H
H +
N •• N O
•• • •
R
H H
+
• • N
•• N O
•• • •
R
H
H +
H +
Nitrosación de alquilaminas primarias
N •• N O
•• • •
• •
R
H
+
La nitrosación de una alquilamina
primaria da una sal de un ion
alquildiazonio
El proceso se llama diazoación
+ N N • • R
H
• • O
H
• • +
Nitrosación de alquilaminas primarias
Iones alquildiazonio
Los iones de alquildiazonio pierde con
facilidad N2 para dar carbocationes
+ N N • • R R
+ + N N • • • •
Ejemplo: Nitrosación de la 1,1-dimetilpropilamina
NH2
N N +
HONO
H2O
OH
(80%)
+
(2%) (3%)
+ – N2
Nitrosación de alquilaminas
Hasta el momento no hay alguna química útil
asociada con la nitrosación de alquilaminas terciarias
• • N
R
R
R
N •• N O
•• • •
+ R
R
R
Nitrosación de arilaminas
Nitrosación de arilaminas terciarias
La reacción que se lleva a cabo es una SEA
N(CH2CH3)2
(95%)
1. NaNO2, HCl,
H2O, 8°C
2. HO–
N(CH2CH3)2
N O
Nitrosación de N-alquilarilaminas
Es similar a las alquilaminas secundarias;
se obtienen N-nitrosoaminas
NaNO2, HCl,
H2O, 10°C
NHCH3
(87-93%)
NCH3
N O
Nitrosación de arilaminas primarias
Se obtienen iones de aril diazonio
Los iones aril diazonio son mucho más estables que los
iones de alquildiazonio
La mayoría de los iones de aril diazonio son estables
bajo las condiciones en las que se forman (0-10°C)
ArN N
+
RN N + rápido
lento
R + + N2
Ar +
+ N2
(CH3)2CH NH2
NaNO2, H2SO4
H2O, 0-5°C
(CH3)2CH N N +
HSO4–
Ejemplo
Origen sintético de las sales de arildiazonio
Ar H
Ar NO2
Ar
Ar N N +
NH2
Transformaciones sintéticas
de las sales de arildiazonio
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Ar N N +
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar Br Ar Cl
Ar CN
1) Preparación de fenoles
Ar N N +
Ar OH
H2O, calor
Mecanismo: carbocatión arilo
2. H2O, calor
(CH3)2CH NH2
1. NaNO2, H2SO4
H2O, 0-5°C
(CH3)2CH OH
(73%)
Ejemplo
2) Preparación de los fluoruros de arilo
Se calienta el sal del tetrafluoroborato del ion diazonio; este proceso se conoce como reacción de Balz-Schiemann (químicos alemanes Günther Schiemann y Günther Balz).
Ar N N +
Ar F
Mecanismo: carbocatión arilo
CALOR
HBF4 (ó HPF6)
(68%)
NH2
CCH2CH3
O
2. HBF4
1. NaNO2, HCl,
H2O, 0-5°C
3. calor
F
CCH2CH3
O
Ejemplo
3) Preparación de nitrocompuestos
Mecanismo: carbocatión arilo
Ar N N +
Ar NO2
NaNO2
CALOR
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Ar N N +
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar Br Ar Cl
Ar CN
1) Preparación de los yoduros de arilo
Es por medio de la reacción de una sal de arildiazonio
con yoduro de potasio
Ar N N +
Ar I KI
Mecanismo: radicales libres
2. KI, temp. amb.
1. NaNO2, HCl
H2O, 0-5°C
(72-83%)
NH2
Br
I
Br
Ejemplo
El ácido hipofosforoso (H3PO2) reduce a las sales de
diazonio; el etanol también lo puede hacer. Esta reacción
se conoce como desaminación reductiva
Ar N N +
Ar H
Transformaciones de las sales de aril diazonio
(70-75%)
NaNO2, H2SO4,
H3PO2
NH2
CH3 CH3
Ejemplo
Ar N N +
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar Br Ar Cl
Ar CN
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Mecanismo: radicales libres con sales cuprosas
Preparación de cloruros o bromuros de arilo y derivados de benzonitrilo
Los cloruros o bromuros de arilo se preparan al calentar la sal de diazonio con cloruro de cobre (I) o bien bromuro de cobre (I)
Las reacciones de sustitución que usan halogenuros de cobre(I) se conocen como reacciones de Sandmeyer
Ar N N +
Ar Br Ar Cl
Ar CN
Traugott Sandmeyer,
investigador suizo
(68-71%)
NH2
NO2
2. CuCl, calor
1. NaNO2, HCl,
H2O, 0-5°C
Cl
NO2
Ejemplo
(89-95%)
2. CuBr, calor
1. NaNO2, HBr,
H2O, 0-10°C NH2
Cl
Br
Cl
Ejemplo
Preparación de Aril Nitrilos
Los arilnitrilo se preparan cuando una sal de diazonio se hace reaccionar con cianuro de cobre (I) bajo calentamiento
Este es otro tipo de la reacción Sandmeyer
Ar N N +
Ar CN Cu(CN)2
(64-70%)
2. CuCN, calor
1. NaNO2, HCl,
H2O, 0°C NH2
CH3
CN
CH3
Ejemplo
calor calor
HCl
HBr
Lo que hace valiosas a las sales de diazonio
1) la introducción de los siguientes sustituyentes en el anillo bencénico: OH, F, I, y CN
2) obtener patrones de sustitución en el anillo que de otra manera serían muy difíciles de obtener
Permiten
¿Cómo se podría sintetizar el siguiente compuesto?
Br
Br Br
NH2
Br
Br
Br
(74-77%)
NaNO2, H2SO4,
H2O, CH3CH2OH
NH2
Br2
H2O
(100%)
Ejemplo
¿Cómo llevaría a cabo las siguientes transformaciones?
Reacciones de Azo acoplamiento
Azo ACOPLAMIENTO
Las sales de diazonio son electrófilos débiles.
Solo reaccionan con compuestos aromáticos
fuertemente activados hacia la sustitucion electrofílica
aromática.
Ar N N +
Ar' H + Ar N N Ar'
Un compuesto azo
Ar' debe tener un grupo electrodonador fuerte
como OH, OR, o NR2.
OH
+ C6H5N N +
OH
N NC6H5
Cl–
Ejemplo
COLORANTES AZOÍCOS USADOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
.
Análisis espectroscópico
de Aminas
Espectroscopía de Infrarrojo
La banda de alargamisnto del enlace N—H aparece
en el intervalo de 3000-3500 cm-1
Las aminas primarias dan dos señalesen esta región,
una para una vibración de alargamiento simétrico,
y la otra para un alargamiento antiasimétrico
R N
H
H
simétrico
R N
H
H
antiasimétrico
Las aminas
primarias dan
dos señales
por
alargamiento
del enlace
N—H
Espectroscopía de Infrarrojo
RNH2
Número de onda , cm-1
Tra
ns
mit
an
cia
(%
)
Espectroscopía de Infrarrojo
R2NH
Número de onda , cm-1
Tra
ns
mit
an
cia
(%
)
RMN-1H
Desplazamientos químicos en:
H3C CH2NH2
H3C CH2OH
N C H Está más protegido que
d 3.9 ppm d 4.7 ppm
O C H
RMN 13C
Los carbonos unidos a N están más
protegidos que los unidos a O.
CH3NH2 CH3OH
d 26.9 ppm d 48.0 ppm
max
204 nm
256 nm
max
230 nm
280 nm
max
203 nm
254 nm
Un grupo amino en un anillo bencénico desplaza la
max a una longitud de onda más larga. La
protonación del N da lugar a un espectro de UV
que se parece al del benceno
UV-VIS
NH2
NH3
+
Espectrometría de Masas
Los compuestos que solo contienen C, H, y
O tienen pesos moleculares pares. Si esta
presente un número impar de átomos de N, el
peso molecular sera impar.
Un pico de un ion molecular con un valor m/z
impar sugiere que la muestra que está siendo
analizada contiene N.
El nitrógeno estabiliza a los carbocationes, los cuales dirigen los
patrones de fragmentación.
(CH3)2NCH2CH2CH2CH3
••
e–
(CH3)2NCH2CH2CH2CH3
•+
•CH2CH2CH3 + (CH3)2N CH2
+
Espectrometría de Masas
CH3NHCH2CH2CH(CH3)2
••
e–
CH3NHCH2CH2CH(CH3)2
•+
•CH2CH(CH3)2 + CH3NH CH2
+
El nitrógeno estabiliza a los carbocationes, los
cuales dirigen los patrones de
fragmentación.
Espectrometría de Masas