AMINAS REACCIONES. Dra. Ana M. Bruno 2016

Transcripción

1 REACCIONES Dra. Ana M. Bruno 2016

2 1) Formación de sales: Las aminas se convierten en sus sales con ácidos minerales acuosos, y se regeneran por agregado de hidróxidos, siendo así más básicas que el agua y menos que el ión hidróxido. RNH 2 H 3 O RNH 3 H 2 O sal de amonio RNH 3 OH - RNH 2 H 2 O ArNH 2 ArNH 3 Cl - HCl / éter anh. ArNH 3 Cl - Cloruro de anilonio NaOH ArNH 2 NaCl H 2 O Clorhidratos son sólidos blancos cristalinos muy solubles en agua.

3 2) Conversión en amidas: Amina primaria RCOCl R' NH 2 ArSO 2 Cl O R C NHR' ArSO 2 NHR' amida N - sustituida sulfonamida N- sustituida Amina secundaria RCOCl R 2 ' NH ArSO 2 Cl Amina terciaria RCOCl O R C NR 2 ' ArSO 2 NR 2 ' amida N,N- disustituida sulfonamida N,N - disustituida R 3 ' N ArSO 2 Cl *

4 Acilación: Amida N-sustituida La reacción tiene lugar mediante la adición del nitrógeno nucleofílico de la amina al carbono del carbonílico del haluro de ácido seguido por la eliminación del halógeno como halogenuro. Sustitución Nucleofílica en el acilo

5 COCl HCl O NHR' R' NH 2 Las amidas no experimentan acilaciones posteriores mediante halogenuros de ácido Las aminas terciarias no son capaces de formar amidas probablemente por no tener el protón para estabilizar al producto. Esta reacción requiere que las aminas sean básicas y que posean un átomo de hidrógeno unido al nitrógeno para poder reaccionar con los derivados de ácido más reactivos con haluros y anhídridos de ácido.

6 *Método de Schotten-Bauman: O C Cl CH 3 CH CH 3 NH base: neutraliza al HCl que se produce O H 2 O, NaOH CH 3 CH C N (en frío) CH 3 exceso Gracias a la elevada nucleofilicidad de las aminas. Estas compiten satisfactoriamente con el ión hidróxido y con el agua, por el ataque al carbonilo del halogenuro de acilo. O Cl O NH 2 RNH 2 N N H Cl

7 * Sulfonación: Reacción de Hinsberg Aminas primarias Cloruro de sulfonilo NaOH aq Na SO 2 NR

8 Aminas secundarias R 2 NH SO 2 Cl Piridina SO 2 NR 2 Producto insoluble en base (No tiene H acídico) Aminas terciarias R 3 N SO 2 Cl Piridina SO 2 NR 3 Cl - * *no ocurre reacción evidente H 2 O R 3 N C 6 H 5 SO 3 H

9 Aplicaciones de la Reacción de Hinsberg Caracterización de aminas Las sulfonamidas son derivados sólidos con punto de fusión definido lo cual nos permite identificar a la amina original. Síntesis específica de aminas secundarias NaOH aq Na ICH CH 3 3 SO 2 NR SO 2 NR SN 2 hidrólisis ácida o básica amina secundaria

10 3) Reacción con Ácido Nitroso: Sirve para diferenciar (caracterizar) aminas alifáticas primarias y secundarias de las terciarias pero no logra distinguir a las alifáticas de las aromáticas. El ácido nitroso es inestable NaNO 2 HCl 0 º C NaCl HNO 2 ácido nitroso inestable Se genera in situ añadiendo una solución acuosa de NaNO 2 a una solución fría de la amina en un ácido mineral. Se forma por protonación del ácido nitroso seguido por la pérdida de agua. HNO 2 H H 2 NO 2 H 2 O NO agente nitrosante: Ion nitrosonio

11 3) Reacción con Ácido Nitroso: La transferencia de protones, seguida de protonación y la pérdida de agua dan lugar al catión diazonio

12 3) Reacción con Ácido Nitroso: Las aminas primarias alifáticas conducen a la formación de una sal de diazonio inestable que se descompone liberando nitrógeno y mezclas que pueden contener alcoholes, olefinas, ciclopropanos. El valor sintético de esta reacción es prácticamente nulo, sin embargo, dado que el N 2 se desprende cuantitativamente, resulta de cierta importancia analítica para aminoácidos y proteínas. Las aminas primarias aromáticas forman sales de diazonio estables a 0 C y son de gran utilidad en la síntesis orgánica

13 3) Reacción con Ácido Nitroso: Las nitrosoaminas son neutras y de color amarillo

14 3) Reacción con Ácido Nitroso: escasa importancia SEA

15 SALES DE DIAZONIO frío ArNH 2 NaNO 2 2 HX ArN 2 X - NaX 2 H 2 O Se descomponen fácilmente Se usan sin aislarlas A) Reemplazo del nitrógeno: Se libera nitrógeno quedando en su lugar otro átomo o grupo. B) Copulación: El nitrógeno queda retenido generando azocompuestos los cuales son muy importantes en la industria de colorantes.

16 A1) Reemplazo de N por Cl, Br, CN. Reacción de Sandmeyer: Nitración -----> Reducción > Diazotación -----> Sustitución nucleofílica ArH HNO 3 1- Fe / HCl H 2 SO 4 ArNO 2 ArNH 2 N N Cl - 2- NaOH HNO 2 ArN 2 Cl Z ArZ CuCl N 2 N N Cl - Br CuBr N 2

17 N N Cl - CN CuCN/KCN N 2 Un tratamiento similar con CuCN produce un nitrilo que por hidrólisis ácida se convierte en un ácido carboxílico. Este método es de mayor utilidad que la carbonatación del reactivo de Grignard o la oxidación de cadenas laterales. Cl COOH CH 3 1. KMnO 4 / OH COOH 1. CO 2 (hielo seco) / 2. H 2 O / H 2. HCl

18 A2) Reemplazo de N por I: N N Cl - I NaI N 2 A3) Reemplazo de N por F: NH 2 N 2 BF 4 - NO 2 NH 2 NO 2 NaNO 2 HBF 4 ac. 0 ºC ácido fluorbórico NO 2 NaNO 2 ac. Cu en polvo NO 2 Fluorborato de p- nitrobencenodiazonio p-dinitrobenceno - N 2 BF 4 F NaNO 2 CH 3 HF, BF 3 0 ºC CH 3 CH 3

19 A4) Reemplazo de N por OH ó alcoxilo: ArN 2 Cl - H 2 O H ArOH N 2 Fenol Para evitar el acoplamiento del fenol recién formado con el ión diazonio que aún no ha reaccionado (copulación), se agrega lentamente la solución de la sal de diazonio a un gran volumen de H 2 SO 4 diluido e hirviente N 2 Cl - OCH 3 CH 3 OH N 2 HCl Anisol

20 A5) Reemplazo de N por H: ArN 2 X - H 3 PO 2 H 2 O ArH H 3 PO 3 N 2 HX ácido hipofosforoso o medio reductor Un método importante para reemplazar un grupo NO 2 ó NH 2 de un anillo aromático por un átomo de hidrógeno

21 B) Reacción de Copulación: Síntesis de Azocompuestos Azocompuestos (Ar-N=N-Ar ) El anillo aromático que sufre el ataque del ion diazonio debe contener un grupo con gran tendencia a liberar electrones como: -OH, -NH 2, -NHR, -NR 2 Y ArN 2 X - SEA Ar N=N Y E débil anillo rico en electrones Y : grupo dador de e- (-OH; -NH 2 ; -NHR; -NR 2 )

22 Mecanismo HSO 4 - N N.. O H N.. :OH N H.. : OH 2 OH N N p-hidroxiazobenceno

23 poco reactivo ante la SEA, como para ser atacado por el ión diazonio débilmente electrófilo el ion fenóxido es mucho más reactivo que el fenol.

24 4) Sustitución Electrofílica Aromática: NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 NH NH 2, -NHR, -NR 2 : Activantes poderosos, dirigen orto-para. -NHCOR: Activador menos poderoso que -NH 2, dirige orto-para. - NR3: Desactivante poderoso, orientador meta.

25 Bromación de las aminas aromáticas: NH 2 NH 2 Br 2 / H 2 O Br Br se obtiene el derivado trisustituido Br Reacción de nitración NHCOCH 3 NH 2 Br 2 / CH 3 COOH NaOH / H 2 O NH 2 (CH 3 CO) 2 O NHCOCH 3 Br Br NHCOCH 3 NH 2 HNO 3 / H 2 SO 4 15º NaOH / H 2 O NO 2 NO 2

26 5) Oxidación de Aminas: Las aminas primarias alifáticas suelen dar una mezcla de productos: iminas, enaminas, nitrilos y similares, siendo una reacción con poco valor preparativo. Las aminas aromáticas primarias también pueden dar productos complejos CrO 3 suave Negro de anilina NH 2 CrO 3 enérgica O O Los perácidos oxidan al grupo amino de las aminas aromáticas primarias a NO 2 sin atacar al anillo. NH 2 NO 2 RCOOOH CH 3 CH 3

27 Las aminas secundarias se oxidan fácilmente con peróxido de hidrógeno, y los óxidos de aminas secundarias producidos inicialmente no pueden aislarse porque se tautomerizan inmediatamente a N,N-dialquilhidroxilaminas (R 2 -NH-OH) También en este caso los rendimientos son pobres a causa de la oxidación excesiva R 2 NH R 2 N OH H 2 O H 2 O 2 N H H 2 O 2 N - O H N OH N-hidroxipiperidina

28 Las aminas terciarias así como las dialquilaminas se oxidan con peróxido de hidrógeno o peroxiácidos orgánicos (RCO 3 H) en condiciones suaves, formándose óxidos de aminas terciarias. O - N(CH 3 ) 2 N (CH 3 ) 2 H 2 O 2 H 2 O N-óxido de N,N-dimetilanilina Cl 3 P ó H 2 Pd/C

29 6) Eliminación de Hoffman: H C C OH -, O C C R 3 N H 2 O NR 3 CH 2 CH 3 CH 2 CH 3 H 3 C CH I - Ag 2 O H 2 O H 3 C CH OH - AgI N(CH 3 ) 3 N(CH 3 ) 3 CH 2 =CHCH 2 CH 3 N(CH 3 ) 3 H 2 O el alqueno menos sustituido

30 b b CH 2 =CHCH 2 CH 3 N(CH 3 ) 3 H 2 O - -OH OH H H H CH 2 CH 3 O H CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 H 2 O H H N(CH 3 ) 3 E 2 H N(CH 3 ) 3 H

31

32 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH OH - N(CH 3 ) 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH=CH 2 CH 3 CH 2 CH=CHCH 3 1-penteno 2-penteno Relación 94:6 Los hidrógenos unidos a los carbonos menos sustituidos son eliminados preferentemente dando el alqueno menos sustituido. Esto se conoce como Regla de Hoffman. H 3 C CH 3 C CH CH 3 H N(CH 3 ) 3 H b más ácido OH - O H 3 C CH CH CH 2 H 3 C producto principal H b menos ácido