20. 21. Aminy (1)

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)

http://slidepdf.com/reader/full/20-21-aminy-1 1/33

20. A M I N Y ALIFATYCZNE 21. AMINY AROMATYCZNE Aleksander Kołodziejczyk 2009. wrzesień

20.1 Wprowadzenie Aminy są to organiczne pochodne amoniaku w kt!rym jeden lu" wi#cej atom!w wodoru zostałozastąpionych resztami organicznymi.

H

NH H

H

NR H

R'

NR H

R'

NR R''

R'

NR R''

R''' -.. .. ..

.. X

amoniak aminy 1o aminy 2o aminy 3o

4o soleamoniowe

$pierwszorz#dowe% $drugorz#dowe% $trzeciorz#dowe%

R R ’ R ’’ R’’’& alkil lu" aryl

'arto zwr!ci( uwag# )e w alkoholach rz#dowo*( dotyczyła atomu w#gla z kt!rym związana "yła grupa O! natomiast w aminach rz#dowo*( odnosi si# do licz"y reszt organicznychzwiązanych z atomem azotu.

20.2 "#dowa $r#p% a&inowe'

Atom azotu w aminach ma hy"rydyzacj# sp3

przy czym trzy or"itale tworzą trzy wiązania zatomami wodoru lu"+i atomami w#gla grup R a na czwartym or"italu znajduje si# wolna paraelektronowa. ' trimetyloaminie kąt mi#dzy wiązaniami CNC wynosi 10(o jest wi#c z"li)onydo kąta tetraedrycznego troch# "ardziej ni) w amoniaku. 'olna para elektronowa zajmuje wi#cejmiejsca w przestrzeni ni) elektrony tworzące wiązanie. ,ługo*( wiązania C N osiąga 1)4* +.

H

NH H

R'

NR R''CH

3

NCH

3 CH3

1,47 Ao

..

107o

..

3o a nawet 2o

aminy mogą "y( chiralne

..

108o

amoniak ,ri&e,%-oa&ina

20.3 Cira-no/ a&in

Konsekwencją tetraedrycznej "udowy amin 3o jest ich chiralno*( w przypadku wyst#powaniatrzech r!)nych podstawnik!w związanych z atomem azotu- czwartym podstawnikiem jest wolna para elektronowa. ednak niska "ariera energetyczna przej*cia jednego enancjomeru w drugiuniemo)liwia ich rozdzielenie. /nergia ta wynosi około 2 &o- $5 6a-&o-% jest wi#cwielko*cią niewiele wi#kszą od energii potrze"nej do pokonania "ariery o"rotu wok!ł pojedynczego wiązania. tego powodu w temperaturze pokojowej i znacznie poni)ej niejwzajemna przemiana enancjomer!w jest "ardzo szy"ka. 1tanem po*rednim pomi#dzy jedną adrugą ormą enancjomeryczną jest płaski atom azotu o hy"rydyzacji sp2.

R' N

R

R''

R'N

R''

R

N

R''

R R'

: :

:

sp3 sp3

sp2

przemiana jednegoenancjomeru aminy 3o

w drugi enancjomerczyli tzw. racemizacja

jest "ardzo szy"ka

or7i,a- sp3 or7i,a- sp3

or7i,a- p

3

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


4rwałe natomiast są enancjomery 4o soli amoniowych. 5dało si# np. rozdzieli( na enancjomeryracemiczny chlorek N 6etylo6 N 6metylo6 N 6propylo"enzyloamoniowy.

N

CH2CH3CH3

CH2

CH2CH

2CH

3

6.-ore N e,%-o N &e,%-o N prop%-o7enz%-oa&oniow%

+

Cl -

Zadanie& oznacz koniguracj# o"u enancjomer!w chlorku N 6etylo6 N 6metylo6 N 6propylo"enzyloamoniowego.

4rwałe są tak)e enenacjomery amin trzeciorzędowych kt!rych koniguracja jest zamro)ona np. poprzez w"udowanie atomu azotu w pier*cień&

N

CH3

CH3

CH3

.. ..

N

CH3

CH3

CH38 R91)2)2,ri&e,%-oazir%d%na 8 S 91)2)2,ri&e,%-oazir%d%na

20.4 W%:,;powanie

7etyloamina wyst#puje w niewielkich ilo*ciach w wielu ro*linach znajduje si# tak)e w produktach pirolizy drewna. 4rimetyloamina wydziela si# w trakcie rozkładu ry" i nadaje im "ardzo nieprzyjemny zapach- jest te) składnikiem odchod!w ry".

Aminy pochodzące z rozkładu aminokwasów białkowych są su"stancjami powszechniewyst#pującymi w naturze. ako tzw. aminy biogenne tworzą si# w wyniku dear7o:%-a6'iaminokwasów. 8z#sto są to "ardzo toksyczne su"stancje o silnym działaniu izjologicznym. ale)ą do nich& putrescyna $powstaje z ornityny% kadaweryna $z lizyny% tyramina $z tyrozyny%histamina $z histydyny% i tryptamina $z tryptoanu%.

NH2

NH2 NH

2 NH

2

CH2CH

2NH

2

OHNH

CH2CH

2NH

2

NH2

NH2 N

H

CH2CH2NH2

CH2CH2CH2CHCOOH- CO2

CH2CH2CH2CH2

orni,%na p#,re:6%na

CH2CH2CH2CH2CH2

adawer%na ,%ra&ina .i:,a&ina ,r%p,a&ina

:ys. 20.3 Aminy biogenne

,o amin zalicza si# znane ne#ro,ran:&i,er% np. katecholoaminy.OH

OH

CH2NH

2

HOH

OHOH

CH2NHCH

3

HOH CH2

OHOH

CH2NH

2

eadrena-ina

$epineryna% dopa&inaCC noradrena-ina

,u)ą grup# amin naturalnych stanowią a-a-oid%. azwa ta wywodzi si# od słowa ara"skiegoal-kali ; pota) i od greckiego eidos ; posta( co oznacza za:adopodo7n%. ,o alkaloidów nale)ygrupa kilkunastu tysi#cy odkrytych do chwili o"ecnej związk!w pochodzenia gł!wniero*linnego rzadziej zwierz#cego- mogą "y( te) alkaloidy syntetyczne. 'szystkie one zawierają zasadowy atom azotu najcz#*ciej w pier*cieniu heterocyklicznym. nane są te) alkaloidy zaliatyczną grupą aminową zwane czasami protoalkaloidami $ pseudoalkaloidami%. ' produktach naturalnych alkaloidy i wi#kszo*( innych amin wyst#pują w postaci soli.

2

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


CH3

H

H

OH

CH3NH

CH3OCH

3OCH

3O

CH2

CH2NH

2

NH

CH2CH

2CH

3 N OCH

3

OMeCN

N

N

CH3 NCH

3

OCOPh

COOCH3

C

Ce<edr%na &e:a-ina oniina r%6%nina nio,%na oaina

:ys. 20.2 <rzykłady znanych alkaloidów- niekt!re z nich są narkotykami

Zadanie& kt!re z tych alkaloidów nale)ą do grupy protoalkaloidów=

Alkaloidy w%az#'= zw%-e :i-nie dzia>anie <iz'o-o$i6zne od :,%&#-#'=6e$o) poprzeznaro,%6zne do :i-nie ,o:%6zne$o. ,o alkaloidów nie := za-i6zane aminokwasy peptydybiałka i proste aminy aliatyczne nawet je)eli posiadają takie wła*ciwo*ci.

iekt!re alkaloidy mają mocno roz"udowane cząsteczki.

N

N

OH

CH3O O

OH

N

HH

OHCH

3

NH

N

H

H

OH

H

H3

COOC

N

O

N

H

H

H

H

O6.inina

&or<ina 'o.i&7ina:,r%6.nina

:ys. 20.> <rzykłady alkaloidów o roz"udowanych cząsteczkach

,o alkaloidów zaliczają si# tak powszechnie znane związki jak koeina teoilina i teo"romina.

N

N

O

CH3

O

CH3

N

N

CH3

NH

N

O

CH3

O N

N

CH3

N

N

O

CH3

O

CH3

N

N

,eo<i-ina ,eo7ro&inao<eina

20. No&en-a,#ra

20..1 Nazewni6,wo zw%6za'owe

,la wielu naturalnych amin jak wida( na przykładach podanych powy)ej stosowane są nazwy

zwyczajowe. :!wnie) niekt!re aminy syntetyczne znane są pod nazwami zwyczajowymi np.anilina toluidyna czy ametamina.

20..2 Nazewni6,wo :%:,e&a,%6zne a&in 1o

Aminy 1o mo)na nazywa( czterema sposo"ami&

3o 1łowo 6amina poprzedzone jest nazwą reszty alkilowej lu" arylowej przyłączonej do atomuazotu np. metyloamina etyloamina enyloamina "enzyloamina itp.-

2o 1łowo 6amina poprzedzone jest nazwą macierzystego wodorku $alkanu lu" arenu% np.metanoamina etanoamina "enzenoamina toluenoamina itp.-

>o azw# alkilu lu" arylu połączonego z atomem azotu dodaje si# do słowa 6azan np.metyloazan etyloazan enyloazan "enzyloazan.

?o ?po:@7 przedro:,ow% <rzedrostek amino6 dodaje si# do rdzenia nazwy $nazwy wodorku macierzystego% np.aminometan amino"enzen.

>

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


rz%>ad%

NH

2

NH2

CH2NH2

CH3CH

2CH3NH2

3o &e,%-oa&ina e,%-oa&ina <en%-oa&ina $anilina% 7enz%-oa&ina2o &e,anoa&ina e,anoa&ina 7enzenoa&ina ,o-#enoa&ina>o &e,%-oazan e,%-oazan <en%-oazan 7enz%-oazan

?o

a&ino&e,an a&inoe,an a&ino7enzen a&ino,o-#en

Sposobu przedrostkowego u)ywa si# najcz#*ciej w!wczas kiedy grupa aminowa nie jest grupą gł!wną np. ?6amino"utan626on i pozostałe podane ni)ej związki.

NH2 OH

ONH

2 COOH NH

2

OHONH

2

wa: 4a&ino7#,anow%

$kwas γ 6aminomasłowy%

wa: 4a&ino7enzoe:ow%$kwas p6amino"enzoesowy%

2a&inoe,ano-$etanoloamina%

4a&ino.e:2on

20..3 Symetryczne aminy 2o i 3o Symetryczne aminy 2o i 3o mo)na nazywa( dwoma sposo"ami

3o ,o słowa 6amina dodaje si# poprzedzoną przedrostkiem di6 lu" tri6 nazw# alkilu lu" arylu

związanego z atomem azotu-2o ,o rdzenia 6azan dodaje si# poprzedzoną przedrostkiem di lu" ,ri nazw# alkilu lu" aryluzwiązanego z atomem azotu.

rz%>ad%

NHdie,%-oa&ina

die,%-oazan(CH3CH2)2NH [(CH3)CH]2NH

1o diizoprop%-oa&ina

diprop%-oazandi<en%-oa&ina

di<en%-oazan2o

1o

2o

1o

2o

Nie:%&e,r%6zne a&in% 2o i 3o

Nie:%&e,r%6zne a&in% 2o i 3o o wzorach N!RR ’ NR 2R ’ i NRR ’R ’’ mo)na nazywa( trzemasposo"ami&

3o ako pochodne amin 1o- do nazwy aminy 1o dodaje si# nazw# dodatkowej reszty alkilowej lu"arylowej np. N 6etylo"utyloamina-

2o 1pos!" azanowy- do słowa 6azan dodaje si# $w nawiasach je)eli trze"a% nazwy grupalkilowych lu" arylowych związanych z atomem azotu-

>o 1pos!" grupowy- nazwa rdzenia !amina poprzedzona jest nazwami wszystkich podstawnik!wuło)onych ala"etycznie.

"rzykładyCH

3

ClCH2CH2NHCH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2NCH2CH3

3 N 826-oroe,%-o9prop%-oa&ina N e,%-o N &e,%-o7#,%-oa&ina

N 826-oroe,%-o9propano1a&ina N e,%-o N &e,%-o7#,ano1a&ina

2 826-oroe,%-o98prop%-o9azan 7#,%-o8e,%-o9&e,%-oazan

> 826-oroe,%-o98prop%-o9a&ina 7#,%-o8e,%-o9&e,%-oa&ina

?

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


e)eli zachodzi potrze"a to literką -N- $pisaną kursywą% lu" odpowiednimi lokantami zaznaczasi# czy dana reszta przyłączona jest do atomu azotu czy te) do odpowiedniego atomu w#gla.

NHCH3

CH3

N(CH3)2

CH2CH

3

CH3

N ) N di&e,%-o83&e,%-o

pen,%-o9a&ina

(CH3)2N-CH2CH2CHCH2CH3

3) N di&e,%-o

6%-o.e:%-oa&ina4e,%-o N ) N di&e,%-oani-ina

20..4 A&in% aro&a,%6zne 'iele amin aromatycznych znanych jest pod nazwami zwyczajowymi. 'arto oswoi( si# z tyminazwami.

NH2

NH2

CH3

NH2

NH2

CH2NH

2 NH

2

NH2

NH2 NH

2 N

H

NH

O2N NO

2

NH2NO

2

NO2 2)4dini,roani-ina

ani-ina p,o-#id%na 1na<,%-oa&ina 2na<,%-oa&ina 7enz%-oa&ina p<en%-enodia&ina

7enz%d%na di<en%-oa&ina

4)4Bdini,rodi<en%-oa&ina

$ p p@6dinitrodienyloamina%

asady nomenklatury systematycznej dla amin aromatycznych są takie same jak dlaaliatycznych.

20... A&in% 6%-i6zne

Aminy cykliczne najlepiej nazywa( sposobem zamiennym atom azotu liczy si# jako atomw#gla dodaje si# jednak przedrostek aza dla odr!)nienia.

N

CH3

CH3

1)4di&e,%-o1

aza6%-oo,an

'iele amin cyklicznych zawierających odpowiednio uło)one $sprz#)one% wiązania podw!jne ma

charakter zwi#zków aromatycznych. ostaną one om!wione w specjalnym dziale heterocyklearomatyczne. <rzykładem takich amin są np. pirol i pirydyna. 5wodornione uzyskują wła*ciwo*ci typowych amin aliatycznych kt!re cz#sto noszą nazw# zwyczajową wywodzącasi# od nazw heterocykli aromatycznych.

NH

NH N N

H

[H]

piro- piro-id%na

[H]

pir%d%na piper%d%na

20.5 O,rz%&%wanie i za:,o:owanie

20.5.1 A-i-owanie a&onia# 'ydawa( "y si# mogło )e a-i-owanie amoniaku $a&ono-iza halogenków alkilowych% powinno "y( najprostszą i najłatwiejszą metodą otrzymywania amin. Baktycznie działanie na amoniak halogenkami alkilowymi lu" innymi odczynnikami alkilującymi prowadzi do amin jednak powstaje trudna do rozdzielenia mieszanina produkt!w poniewa) reakcja nie zatrzymuje si# naaminach 1o ale "iegnie dalej i pojawiają si# aminy 2 o 3 o a nawet 4 o sole amoniowe. <rzyczyną tego zjawiska jest wzrost nukleoilowo*ci amin w wyniku dołączania kolejnych grup alkilowych reszty alkilowe mają eekt I.

C

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


' reakcji amoniaku z halogenkiem alkilowym powstaje halogenek alkiloamoniowy $s!l% zkt!rego pod wpływem nadmiaru amoniaku zostaje uwolniona amina 1o. tego powodu w reakcjistosuje si# dwukrotny nadmiar amoniaku al"o prowadzi si# ją wo"ec zasady wią)ącejwydzielający si# halogenowod!r. ' praktyce do a-i-owania stosuje si# chlorki bromki i jodki

alkilowe a tak)e estry niektórych kwasów jak siarczany tosylany czy osorany.

CH3

Cl CH3

NH3

CH3

NH2NH3

.. +

+

-

+ Cl- NH3

..

- NH4Cl

..

a&onia 6-ore &e,%-# 6-ore &e,%-oa&oniow% &e,%-oa&ina $amina 1o%

7etyloamina jest reaktywniejsza od amoniaku i dlatego ulega dalszemu a-i-owani# dodimetyloaminy. <oczątkowo szy"ko*( tworzenia dimetyloaminy jest mała poniewa) w pierwszejazie reakcji st#)enie metyloaminy jest niskie.

CH3

ClCH3

NH2

+.. NH3

..

- NH4Cl

+Cl-

(CH3)2NH2

..(CH3)2NH

+

-

&e,%-oa&ina 6-ore &e,%-# 6-ore di&e,%-oa&oniow% di&e,%-oa&ina $amina 2o% 'ydajno*( di&e,%-oa&in% mo)na zmniejszy( stosując du)y np. dziesi#ciokrotny nadmiar amoniaku w!wczas uprzywilejowane "#dzie alkilowanie amoniaku ze wzgl#du na jego nadmiar zgodnie z zasadami kinetyki.

' kolejnym etapie tworzy si# amina 3o po czym powstaje 4o sól amoniowa.

CH3

Cl++

Cl- NH3

..

- NH4Cl

.. ..

(CH3)2NH (CH3)3NH (CH3)3N

die,%-oa&ina 6-ore &e,%-# 6-ore ,ri&e,%-oa&oniow% ,ri&e,%-oa&ina $amina 3o%

1tosując du)y nadmiar odczynnika alkilującego mo)na sprawi( )e gł!wnym produktem reakcji "#dzie 4o sól amoniowa.

NCH

3

CH3 CH3

CH3 Cl N

CH3

CH3 CH

3

CH3

+ -

..

+ Cl

6.-ore &e,%-#

$?o sól amoniowa%

6.-ore ,e,ra&e,%-oa&oniow%,ri&e,%-oa&ina

Amoniak w zasadzie nie #-e$a reakcji ar%-owania pod wpływem halogenków arylu. est

mo)liwo*( jej przeprowadzenia w "ardzo drastycznych warunkach lu" za pomocą pochodnych uaktywnionych o"ecno*cią w pier*cieniu podstawnik!w silniewyciągających elektrony najlepiej grupy 6NO2 do"rze znanym odczynnikiemarylującym jest 2?6dinitroluoro"enzen DNF".

NO

2

NO22)4dini,ro<-#oro7enzen

3o $alogenki alkilowe pod wpływem amoniaku $zasady% ulegają reakcji e-i&ina6'i $wydziela si# halogenowod!r% a wi#c ten spos!" nie nadaje do otrzymywania amin zawierających grup# N!2

przy 3o atomie w#gla.CH

3

!"

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2

7ro&e t 7#,%-#

CNH3

C + NH4!"

izo7#,en

D

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Amoniak mo)na a-i-owa nawet tak sła"ymi odczynnikami alkilującymi jak metanol. :eakcja "iegnie co prawda wolno ale trze"a o takiej mo)liwo*ci pami#ta( u)ywając jako odczynnikaroztw!r amoniaku w metanolu. 4aki roztw!r powinien "y( zawsze *wie)o sporządzany poniewa) ju) kilku dniach pojawia si# w nim znacząca ilo*( metyloaminy.

CH3OH + NH3 HOH + CH3NH2&e,ano- a&onia &e,%-oa&ina

Eceniając a-i-owanie amoniaku jako metod# otrzymywania amin mo)na stwierdzi( )e nadajesi# ona do otrzymywania aliatycznych amin 1o $z grupą aminową najlepiej przy 1o atomiew#gla% je)eli zastosuje si# znaczący nadmiar amoniaku i do wytwarzania 4o soli amoniowych je)eli u)yje si# nadmiaru *rodka alkilującego. W%6zerp#'=6e &e,%-owanie prowadzi si# mi#dzyinnymi )e"y przygotowa( su"strat do eliminacji $omanna.

wodoro,-ene ,ri&e,%-o.e:%-oa&oniow%

CH3(CH2)3CH2CH2NH2

Me# A$2OCH3(CH2)3CH2CH2N(Me)3

-# CH3(CH2)3CH2CH2N(Me)3

-OH

∆CH3(CH2)3CH%CH2

- Me3N

.e:%-oa&ina .e:1en, - HOH

<oprzez a-i-owanie aniliny otrzymuje si# z powodzeniem dialkilowan# anilin# poniewa) resztaenylowa o"ni)a aktywno*( nukleoilową grupy aminowej i wprowadzenie trzeciej grupymetylowej "iegnie trudniej.

NH2 N(CH3)2

2 (CH3O)3PO N&OH

ani-ina <o:<oran ,ri&e,%-#+

N ) N di&e,%-oani-ina $FDG%

20.5.2 ?%n,eza a7rie-a

<ro"lem po-ia-i-owania amoniaku rozwiązuje synteza opracowana przez a7rie-a.aproponował on a-i-owanie talimidku potasu.

?ie$$&#nd a7rie- $3HC36392?%- ur. w Ierlinie- doktorat na 5niw. w Ierlinie $3HF?%- pro. 5niwersytetu 5niw. wIerlinie.

Btalimid kt!ry otrzymuje si# łatwo w reakcji "ezwodnika talowego i amoniaku $wydajno*(5G% zawiera tylko jeden atom wodoru przy atomie azotu i na dodatek znacznie kwa*niejszy ni)

w aminach a przez to "ardziej podatny na alkilowanie % !%dro-iza jeszcze lepiej %draz%no-iza N 6alkilotalimidu prowadzi do czystej aminy 1o.

O

O

O

NH

O

O

N

O

O

CH2CH

2!"

NCH2CH2

O

O

NH

NH

O

O CH

2CH

2NH

2NH3 *. OH

7ezwodni <,a-ow% <,a-i&id<,a-i&ide

o,a:#

7ro&e 2<en%-oe,%-#

NH2NH2

-

$9HG%

<,a-az%na

N 82<en%-oe,%-o9<,a-i&id <en%-oe,%-oa&ina

$92G% w stosunkudo talimidu

Hwa:owa %dro-iza podstawionego talimidu "iegnie wolno nawet w podwy)szonejtemperaturze. atomiast %draz%no-iza podstawionego talimidu jest reakcją szy"ką a produkt aminę 1o otrzymuj# si# z du)ą wydajno*cią i wysoką czysto*cią. Jstotną wadą syntezy

&abriela jest jej ni:a w%da'no/ a,o&owa co oznacza )e u)ywa si# surowc!w po*rednich$tutaj talimid i hyrazyna% i powstają produkty towarzyszące $w tej reakcji talazyna% o du)ejmasie cząsteczkowej. <rodukty towarzyszące stanowią odpad.

20.5.3 Red#6%'ne a&inowanie

Aldehydy i ketony red#owane a,a-i,%6znie wodorem w o"ecno*ci amoniaku amin 1o lu" 2o

ulegają przekształceniu w odpowiednie aminy. <o*rednio tworzą si# iminy kt!re znaczniełatwiej ulegają red#6'i a,a-i,%6zne' ni) zwi#zki karbonylowe.

F

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


R R'

O

R R'

NH

R

CH

R'

NH2

:NH3+:

zwi#zekkarbonylowy

imina

H2N:

amina 'o

CHO CH2NH

2NH3H2N

7enz%-oa&ina7enza-de.%d

' ten spos!" produkuje si# ametamin# .

CH2CCH

3

O

CH2CHCH

3

NH2

NH3H2N

:

1<en%-opropan2on a&<e,a&ina

5)ycie w reakcji amin 1o lu" amin 2o prowadzi odpowiednio do amin 2o lu" 3o.

' la"oratorium do red##'=6e$o a&inowania najcz#*ciej u)ywa si# cyjanotrihydro"oranu sodu Na"!3CN. ak nietrudno domy*li( si# jest to pochodna tetrahydro"oranu sodu odczynnika z

wy"oru w redukcji zwi#zków karbonylowych. ' przemy*le wodorki są rzadko wykorzystywaneze wzgl#du na ich wysoką cen# szczeg!lnie drogie są wodorki modyikowane takie jak Na"!3CN czy DI"A!. 'ydajno*ci atomowe z ich udziałem są nadzwyczaj niskie.

O N(CH3)2

6%-o.e:anon

..+ NH(CH3)2

N&!H3CN

CH3OH

..

di&e,%-oa&ina N ) N di&e,%-o6%-o.e:%-oa&ina

$HCG%

8yjanotrihydro"oran sodu umo)liwiaredukcj# w *rodowisku umiarkowaniekwa*nym przy p! ; 23. ' tychwarunkach r!wnowaga reakcji zwi#zek karbonylowy amina 'o imina amina (o

zwi#zek karbonylowy imina przesuni#ta jest na prawo co ułatwia red#6%'ne a&inowanie zwi#zków karbonylowych.

' red#6%'n%& a&inowani# otrzymujesi# aminy o jeden rząd wy)sze ni) aminy

u)yte jako su"straty.

1u"stratami w red#6%'n%& a&inowani# mogą "y( alkohole szczeg!lnie 2o

kt!re łatwoutleniają si# do ketonów. 'arto przy tym zwr!ci( uwag# )e przekształcenie alkoholi 2o whalogenki i poddanie ich działaniu N!3 prowadzi do e-i&ina6'i a nie :#7:,%,#6'i.

OH O!" NH2

6%-o

.e:ano-

2C"O4

H2O4P!" 3

NH3H2NNH3

6%-o.e:anon

6%-o.e:%-oa&ina

7ro&e6%-o.e:%-#6%-o.e:en

alkoholi w zale)no*ci od wy"ranej metody mo)na otrzyma( r!)ne aminy& o tej samejdługo*ci łańcucha w#glowego o skr!conym "ąd wydłu)onym łańcuchu.

H

NR NHR

H

O N&!H3CN

CMeOH

C + RNH2

R' R''

O

R' R''

NH2

R' R''

NHR

R' R''

NR2

C

NH3

H2/&.

RNH2 R2NH

CH CHamina 'o

amina (o amina 3o

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


RO

OHR

O

H

RO

Cl

RO

NH2

MO4 P!" 3

R-CH2-OH

P!" 3 2C" 2O7

C R-CH2-!" R-CH2-!" C

OCl2 NH3 N&CN NH3 H2N

C R-CH2-NH

2

lu" talimidek

potasu

R-CH2-CN R-CH2-NH

2

C

NH3

-O!"

R-NH2

R-(CH2)2-NH

2

taka sama

liczba &o C &/ 56"&7e

taka sama

liczba &o C &/ 56"&7e

mniej o e8e &o C 56"&7e

więcej o e8e &o C 56"&7e

[H]

[H]

20.5.4 rze$r#powanie !o<&anna i C#r,i#:a

' prze$r#powani# !o<&anna z amidów a w prze$r#powani# C#r,i#:a z azydków powstająaminy 1o zawierające jeden atom w#gla mniej ni) związki wyj*ciowe.

A#$#:, Wi-e-& on !o<&ann $3H3H63H92%- ur. w Liessen iemcy- pro. w Ionn w :oyal 8ollege o 8hemistryw Mondynie i na 5niw. w Ierlinie.

Teodor C#r,i#: $3HCF6392H%- ur. w ,uis"ergu iemcy- doktorat w Mipsku pro. na uniwersytetach w KoloniiIonn i Neidel"ergu.

Amidy pod wpływem "romu ulegają w zasadowym *rodowisku przegrupowaniu $omanna. 'nast#pujących po so"ie reakcjach& przekształceniu w izocyjaniany %dro-izie i dear7o:%-a6'i tworzą si# aminy 1o. 7echanizm tej reakcji jest przedstawiony w rozdziale AMIDY.

O

R NH2

NH

O

OCOON&

CONH2

NH2

COOHC

!" 2N&OH

HOH

R-NH2 + CO2

amid amina 1o

N&OH

HOH

1. !" 2

N&OH

2. H+HOH

<,a-i&id &onoa&id wa:# <,a-owe$o wa: an,rani-ow% $D2G%

Azydki acylowe su"straty w reakcji prze$r#powania C#r,i#:a są otrzymywane z chlorków

kwasowych i azydku sodu. ' podwy)szonej temperaturze reszta organiczna 6R w azydkach

acylowych przegrupowuje si# z C→N przy czym powstają izocyjaniany alkilowe a te z koleiwydzielając CO2 rozkładają si# do amin 1o.

O

R Cl

O

R N N NO N R

C

N&N3 R-NH2C ..

..

- ∆

- N2

C- CO2

chlorek acylu azydek acylu izocyjanian alkilu amina 1o

"rzegrupowanie )urtiusa jest wykorzystywane zar!wno w syntezach la"oratoryjnych jak i w przemy*le. 1łu)y mi#dzy innymi do produkcji przeciwdepresyjnego leku tranylocyprominy.

H

H COCl

H

H NH21. N&N39 2. ∆

3. HOH ,ran%-o6%pro&ina6.-ore trans2<en%-o6%-opropanoar7on%-#

20.5. Red#6'a ni,rozwi=z@w) az%d@w) ni,r%-i i o:%&@w

9

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Nitrozwi#zki zar!wno aliatyczne jak i aromatyczne mo)na red#owa do amin 1o. Aromatyczne nitrozwi#zki otrzymuje si# stosunkowo łatwo poprzez ni,rowanie arenów

mieszaniną nitrującą $!NO3!2?O4%. atomiast nitrozwi#zki aliatyczne powstają w reakcjia-i-owania anionu azotynowego kt!ry jest ambidentnym odczynnikiem nukleoilowym $tzn.ma dwa centra reaktywne% dlatego produktem a-i-owania anionu azotanowego "ywa zwykle

mieszanina nitrozwi#zków i estrów kwasu azotowego $JJJ%.O N O O N O O N O N O N O

O

O

..

..-

:..

..

..

..:

-

....

.. ..:

- ..

..

..

..

..:: :

R-X

- X-

R + R-

..

..

.. ..:

:

+

nitroalkan azotyn alkiluanion azotynowy

+

' przemy*le nitroalkany otrzymuje si# w reakcji "ezpo*redniego ni,rowania alkanów kwasemazotowym lu" ditlenkiem azotu.

,o red#6'i nitrozwi#zków u)ywa si# wodoru wo"ec katalizator!w $, d% niklu :aneyametali $Fe Zn ?n% w *rodowisku kwa*nym wodork!w $Li"!4 Na"!4% cykloheksenu wo"ecd $przeniesienie wodoru% sodu lu" litu w alkoholu i innych reduktor!w.

CH3(CH2)2NO2

, P

- , -HOHCH3(CH2)2NH2

ni,ropropan prop%-oa&ina$CCG%

Cl

NO2

Cl

NH2

NO2

COOH

NH2

COOH

H2NR&

$90G%o6.-oroani-ina

o6.-oroni

,ro7enzen

N&!H4wa:

mni,ro

7enzoe:ow%

wa:

ma&ino

7enzoe:ow%

$C2G%

Red#6'a nitro"enzenu )elazem w *rodowisku kwasu solnego zwana metod# *+champa "yładawniej w przemy*le gł!wną metodą otrzymywania aniliny. E"ecnie ze wzgl#du na du)e ilo*ci produkt!w u"ocznych powstających w reakcji $zanieczyszczonych tlenk!w )elaza% jestwypierana przez #wodornienie a,a-i,%6zne. iemniej stosuje si# ją jeszcze w la"oratoriacho"ok red#6'i cynkiem czy cyną. Kwas solny dodawany jest jedynie w ilo*ciach katalitycznych do zapoczątkowania reakcji tj. wytworzenia potrze"nego elektrolitu.

NO2

NH2

+ e + 4 HOHHCl

4 4 + 3 e3O4 ani-ina

$90G%

ni,ro7enzen

ajnowocze*niejsza metoda produkcji aniliny polega na a&ono-izie enolu spełnia onawysokie wymagania ekologiczne poniewa) jest "ezodpadowa.

OH NH2

+ NH3 + HOH/&. 42;oC

20 MP&<eno- ani-ina

Aminy mo)na otrzymywa( z innych pochodnych azotowych kt!re syntezuje si# stosunkowo

łatwo- powstają w wyniku red#6'i oksymów azydków i nitryli .NOH NH

2 $D2G%

3 2 2 2

<AlH4CH3CH2C(CH2)3NH2o:%& 4o:o.e:anoni,r%-# 4a&ino.e:%-oa&ina

Neksametylenodiamin# wa)ny surowiec w produkcji wł!kien syntetycznych otrzymuje si# wwyniku a,a-i,%6zne$o #wodornienia nitrylu kwasu adypinowego.

N NC(CH2)4CH2C5Co, NH3

12;oC, =0 MP&H2N(CH2)=NH2.e:anodini,r%- .e:a&e,%-enodia&ina $92G%

30

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Azydki najcz#*ciej red##'e si# tetrahydroglinianem litu.CH

2CH

2!" CH

2CH

2N

3 CH

2CH

2NH

2

N&N3<AlH47ro&e

2<en%-oe,%-#az%de

2<en%-oe,%-#2<en%-oe,%-oa&ina

20.5.5 Rea6'a Ri,,era

Etrzymywanie amin zawierających grup# aminową przy 3o atomie w#gla np. t 6"utyloamin# jestzadaniem trudnym. ednym z nielicznych sposo"!w syntezy tego typu amin jest rea6'aRi,,era polegająca na działaniu na nitryle w o"ecno*ci silnego kwasu 3o alkoholami lu"innymi związkami $alkenami pochodnymi allilowymi czy benzylowymi % zdolnymi dogenerowania sta"ilnych karbokationów. <owstający karbokation reaguje z nitrylem tworzącamid a z niego po %dro-izie powstaje oczekiwany produkt.

CH3

CH3

CH3

OH

CH3

CH3

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

N R

CH3

CH3

CH3

N

R

O

H

H

CH3

CH3

CH3

N

R

O

H

OCH3

CH3

CH3

.. ..

C

H+

+

N C

C

+

HOH ..C C

+....

- H+

..C C-NH-C-R

..

t 7#,ano-

izo7#,en

kation t!butylowy

N

amid podstawionyresztą t 6"utylową

Ka)dy amid mo)na łatwo z%dro-izowa do odpowiedniej aminy.

CH3

CH3

CH3

NH

O

R CH3

CH3

CH3

NH2

O

C C1. H+HOH

2. N&OHC + N& O-C-R

+ -

t 7#,%-oa&ina

20.* W>a/6iwo/6i <iz%6zne i <iz'o-o$i6zne Aminy o niskim ci#)arze cząsteczkowym są gazami o temperaturach wrzenia odpowiednio&

metyloamina 65)*oC dimetyloamina *)3oC trimetyloamina 2)oC etyloamina 15)5oC.

'y)sze są cieczami np. trietyloamina wrze w temp. (oC a n6propyloamina di6n6propyloaminan6"utyloamina i t 6"utyloamina wrą odpowiednio w 4oC 10oC **)oC i 4oC. 1ą oczywi*cie istałe aminy np. p6toluidyna topnieje w 4 oC a natyloaminy α6 w 0 oC i β6 w 112oC. 'y)szetemperatury wrzenia amin w por!wnaniu z alkanami eterami czy aldehydami wynikają zmo)liwo*ci tworzenia si# wiązań wodorowych w aminach.

RR'

H

RR'

H

R

H

R'

RR'

H

RR'H

RR'

HN..

N

N

'iązania wodorowe

w aminach 1o

i 2o

:::

: :

%,anie& dlaczego trietyloamina wrze w ni)szej temperaturze ni) dietyloamina=

Aminy gazowe a nawet te ni)sze ciekłe rozpuszczają si# do"rze w wodzie a ich rozpuszczaniutowarzyszy wydzielanie si# ciepła podo"nie jak podczas rozpuszczania amoniaku z tym )e wrazze wzrostem masy cząsteczkowej amin zmniejsza si# ilo*( wydzielanego ciepła.

33

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


apach amin o niskim ci#)arze cząsteczkowym jest z"li)ony do zapachu amoniaku wy)sze lotneaminy zapachem przypominają psujące si# ry"y jest on nieprzyjemny wr#cz odra)ający. azwa putrescyny $3?6"utanodiaminy% wywodzi od łacińskiego słowa putrescere co znaczy gni( poniewa) ta amina wydziela si# w trakcie rozkładu su"stancji "iałkowych. 7niej lotne aminy te)charakteryzują si# te) nieprzyjemnym zapachem jednak jest on mniej intensywny.

Niskolotne aminy podo"nie jak amoniak mają działanie duszące a w zetkni#ciu ze sk!rą powodują oparzenia. Aminy biogenne zwykle są "ardzo toksyczne niekt!re z nich tak)e aminy

syntetyczne o z"li)onej "udowie wykazują wła*ciwo*ci narkotyczne np.& enyloetyloaminaametamina tyramina czy tryptamina.

20.( W>a/6iwo/6i 6e&i6zne

20.(.1 Za:adowo/

A&in% := za:ada&i przy czym aminy aliatyczne wykazują zwykle silniejsze wła*ciwo*cizasadowe od amoniaku a aminy aromatyczne sła"sze. Jch zasadowo*( wynika z o"ecno*ci protonoakceptorowej wolnej pary elektronowej przy atomie azotu. ' reakcji amin z kwasami

tworzą si# sole amoniowe $aminiowe% poprzez przyłączenie protonu do wolnej pary elektron!w.

RR'

R'' H ARR'

R''

H

+N..

+ N A-amina

$zasada Mewisa% kwas sól amoniowa

'oda działa na aminy jak sła"y kwas i ustala si# r!wnowaga pomi#dzy ormą niezdysocjowaną azdysocjowaną.

R NH2

H OH R NH3

..

+

+OH-

amina woda jako kwas kation amoniowy

a podstawie tego r!wnania mo)na zdeiniowa( stał# równowagi H 7 z kt!rej wyprowadza si# stał# zasadowo,ci pH 7.

Kb %[R-NH3 ] [ OH]-

[R-NH2]

pKb % -lo$6

I& wi;:z= war,o/ prz%'&#'e H 7 8r@wno6ze/nie &nie':z= war,o/ o:i=$a pH 79),%& a&ina 8za:ada9 'e:, &o6nie':z= za:ad= i odwro,nie.

<odo"ne stałe u)ywa si# do okre*lania kwasowo*ci H a i pH a. 8z#sto zamiast H 7 i pH 7 stosujesi# H a i pH a zar!wno do por!wnywania mocy kwas!w i zasad gdy) są to warto*ci powiązane zso"ą poniewa) wa:owo/ jonu amoniowego $RN!3

% *wiadczy o za:adowo/6i aminy z kt!rej powstał.

<owy)sze konkluzje mo)na przedstawi( na nast#pującymschemacie&

32

NH3 NH

2R

++ HOH R + HHOH

+

ni:a war,o/ pH a a,ion#

a&oniowe$o /wiad6z%) iJ

'e:, on &o6n%& wa:e& i

pow:,a> on z

a&in%) 7;d=6e':>a7= za:ad=

w%:oa war,o/ pH a a,ion#

a&oniowe$o /wiad6z%) iJ

e:, on :>a7%& wa:e& i oznacza )e

pow:,a> on z a&in%)7;d=6e' &o6n= za:ad=

oznacza )e

..

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


War,o pa&i;,a) Je pH a pH 7 K 14

Za:adowo/ w%7ran%6 amin 4a"ela 39.3

azwa 'z!r pH 7 pH aa&onia N!3 4)*4 )25

30D?&e,%-oa&ina aminy aliatyczne 'o

e,%-oa&inaC!3N!2 3)35 C!3C!2N!2 3)35 10)54nprop%-oa&ina C!3C!2C!2N!2 3)32 10)5( aminy

aliatyczne 2o

30F>di&e,%-oa&ina

die,%-oa&ina8C!392N! 3)2* 8C!3C!292N! 3.1 10)4dinprop%-oa&ina 8C!3C!2C!292N! 3)00 11)00piro-id%na

NH 2)*3 11)2*

aminy

aliatyczne 3o

9H3,ri&e,%-oa&ina

,rie,%-oa&ina8C!393N 4)1 8C!3C!293N 2. 11.01,rinprop%-oa&ina 8C!3C!2C!293N 3)3 10)5 aminy

aromatyczne

?D>ani-ina

N &e,%-oani-inaNH

2

)3*

NHCH3

)21 4)*

N ) N di&e,%-oani-inaN(CH

3)2

()4 )05

p&e,o:%ani-ina ()* )3

pni,roani-ina 13)0 1)0

heterocy

kliczne aminy aromatyczne

O 6 3piro-

pir%d%naNH

1 NH ()* )2

)zwartorzędowe zasady amoniowe mają moc podo"ną do wodorotlenk!w alkalicznych p! ichwodnych roztwor!w wynosi 14.

3>

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Wp>%w pod:,awni@w na za:adowo/ a&in<or!wnując dane zawarte w ta"eli nietrudno stwierdzi( )e aminy aliatyczne są kilkana*cie razysilniejszymi zasadami ni) amoniak. ietrudno te) domy*li( si# )e przyczyną wzrostuzasadowo*ci amin aliatycznych w stosunku do N!3 jest eekt indukcyjny I reszt aliatycznych.

H

H

H

H

H+

N:R + H+

NR

wi#kszenie licz"y reszt aliatycznych w aminach 2o i 3o ma niewielki wpływ na moc amin. 8o prawda wzrasta eekt indukcyjny ale zwi#ksza si# zarazem hydroobowo,- cząsteczki przez cotworzący si# kation amoniowy jest trudniej :o-wa,owan% przez cząsteczki wody. tego samego powodu pirolidyna jest silniejszą zasadą ni) 2o aminy aliatyczne poniewa) o"ie reszty przyłączone do atomu azotu tworzą pier*cień przez co atom N jest z jednej strony odsłoni#ty ato ułatwia :o-wa,a6';.

' aminach aromatycznych eekty mezomeryczny M i indukcyjny I pier*cienia enylowegozmniejszają ładunek ujemny przy atomie azotu przez co zmniejsza si# jego powinowactwo do protonu i aminy te stają si# mniej zasadowe.

N N N NH2

NH3

..

..

..

--

++ :

+ H+

+

aminakationamoniowy

<odstawniki elektronoakceptorowe $EW% np. grupa nitrowa jeszcze mocniej o"ni)ają zasadowo*( amin aromatycznych a podstawniki elektronodonorowe $ED% wpływają na wzrostich zasadowo*ci.

N

>?@

O O O

N

>@

..pod:,awnii e-e,ronoa6ep,orowe8EW9 z&nie':za'= za:adowo/0

a&in aro&a,%6zn%6.

EWM N!3) C!) CR) COR) NO2) ?O2R8!9) ?O3R8!9

..pod:,awnii e-e,ronodonorowe8ED9 zwi;:za'= za:adowo/0a&in aro&a,%6zn%6.

EDM N!2) OR8!9) R 8alkil 9.. ..

..

eszcze silniejszy eekt wywołuje grupa kar"onylowa "ezpo*rednio związana z atomem azotunp. w N acylowanych aminach czyli amidach. a skutek mezomerii na atomie azotu kumulujesi# cz#*ciowy ładunek dodatni a przez to amidy nie tylko tracą wła*ciwo*ci zasadowe ale atomywodoru przy atomie azotu w amidach stają si# "ardziej kwa*ne ni) w aminach $pH a ! amin O40 pH a ! amidów O 20% .

R NH2

O

R NH2

O

R NH2

O:

..C

..:

..C

: :

C

:.. ..- -

Amidy powstają z amin w wyniku ich a6%-owania a w reakcji %dro-iz% amidów odtwarzają si# aminy.

3?

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


NH2

O

NH

O

R'..

R

R'-C-Cl

R C

2. -OH1. H+HOH

amina amid -OHHOH l56

- HCl

a6%-owaniea&in

.%dro-iza

a&id@w

Aminy o niskim ci#)arze molowym są rozpuszczalne w wodzie i wykazują odczyn zasadowy.Etrzymane z nich amidy stają si# nierozpuszczalne lu" trudno rozpuszczalne w wodzie iwykazują odczyn o"oj#tny wo"ec uniwersalnego papierka wskanikowego.

20.(.2 N#-eo<i-owo/

Aminy dzi#ki wolnej parze elektron!w przy atomie azotu wykazują wła*ciwo*ci nukleoiloweco o"jawia si# ich podatno*cią na a-i-owanie ar%-owanie i a6%-owanie.

(.%/%(%' Alkilowanie

Aminy pod wpływem odczynnik!w alkilujących zwi#kszają rz#dowo*( tzn. z amin 1o

przechodzą w aminy 2o

i dalej w 3 o

i w 4 o

sole amoniowe. <raktyczne znaczenie ma a-i-owanieamin aromatycznych do 3o N N diakliloaryloamin i otrzymywanie 4o soli amoniowych.,okładne schematy reakcji zostały przedstawione w podrozdziale otrzymywania amin poprzeza-i-owanie amoniaku.

H

R

HN.. R-X

N+

X-

(.%/%(%( Arylowanie

Aminy mo)na r!wnie) ar%-owa najlepiej luoroarenami w kt!rych luor jest uaktywniony podstawnikami typu EW związanymi z pier*cieniem aromatycznym w pozycjach orto6 lu"+i para6. nanym odczynnikiem do ar%-owania amin w tym aminokwasów np. wchodzących wskład białek jest 2?6dinitroluoro"enzen.

H

O2N

NO2

O2N

NO2

..N +

:!

N..

amina 2)4dini,ro<-#oro7enzen (01!dinitroenyloamina

(.%/%(%3 Acylowanie

Aminy pod wpływem takich reagent!w jak halogenki acylowe bezwodniki kwasowe i aktywne

estry ulegają a6%-owani# przy czym powstają amidy pochodne amin poz"awione wła*ciwo*cizasadowych i w znacznej mierze nukleoilowych.

R B

O

HR N

O

C + N:!

Codczynnik

acylującyamina amid

Y& 6F 6C- 6"r i 6I w halogenkach kwasowych-

lu" 6OCOR w bezwodnikach kwasowych

lu" 6OR i 6OAr w estrach aktywnych

Amidy mogą pochodnymi nie tylko kwasów karboksylowych ale i innych kwas!w. <owszechnieznane są sulonoamidy czyli amidy kwasów sulonowych. nalazły one szerokie zastosowanie jako leki. ' chemii organicznej u)ywa si# ich do rozr!)niania rz#dowo*ci amin.

20.(.3 Rozr@Jnianie rz;dowo/6i a&in

Aminy o nieznanej rz#dowo*ci poddaje si# działaniu chlorku "enzenosulonowego. Aminy 1o

tworzą z nim nierozpuszczalne w wodzie monopodstawione sulonoamidy kt!re posiadają tak

3C

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


kwa*ny amidowy atom wodoru )e tworzą z wodorotlenkami alkalicznymi np. z NaO! solerozpuszczalne w wodzie. 1ąsiedztwo atomu siarki powoduje wzrost kwasowo*ci amidowegoatomu wodoru.

O

O

Cl R

O

O

N R

H

O

O

N R..+ H2

N:!

kwa*ny atom wodoru

sulonoamid monopodstawiony-

nierozpuszczalny

w wodzie

N&OH

....

.. -N&+

- HOH

sól sodowasulonoamidu-rozpuszczalnaw wodzie

6.-ore wa:#

7enzeno:#-<onowe$o

amina 1o

Rozp#:z6za-no/ :#-<onoa&id# w wodzie zawiera'=6e' NaO! /wiad6z% o ,%&) Je pow:,a> onz a&in% 1o.

O2 NH R O

2 N R

-OH

+ HOH.. ..

..

-

Aminy 2o reagują z chlorkiem "enzenosulonowym dając dipodstawiony amid kt!ry z "rakuamidowego atomu wodoru nie tworzy soli rozpuszczalnych w wodzie.

Cl

O

O

H NR2

O

O

+ NR2

:!

6.-ore wa:#

7enzeno:#-<onowe$o

amina (o

sulonamid dipodstawionynierozpuszczalny w alkaliach

N&OH.. ..

Aminy 3o nie reagują z halogenkami kwasowymi .

O2Cl + NR3

:!..

20.(.4 Czwar,orz;dowe :o-e a&oniowe

(.%/%1%' 2trzynywanie

)zwartorzędowe sole amoniowe R 4N powstają w reakcji a-i-owania amin nadmiarem*rodka alkilującego $jest to tzw. w%6zerp#'=6e a-i-owanie%. )zwartorzędowy kation amoniowy

jest kationem silnej zasady dlatego trudno otrzyma( 4o wodorotlenki amoniowe np. w reakcjiNaO! z 4o solami amoniowymi . 7o)na te wodorotlenki wydzieli( z ich soli pod wpływemwilgotnego A$2O. E"ecnie zamiast drogiego tlenku sre"ra stosuje si# znacznie tańsze )ywice jonowymienne $anionity%.

NH2

NH RR-X +

..R

R-X

:!R

:!

..R3N:

amina 1o amina 2o amina 3o

R-XR4N X

- A$2OHOH +R4N OH

-

A$X1o sól amoniowa 1o wodorotlenek amoniowy

(.%/%1%( )hiralno,-

)zwartorzędowe sole amoniowe zawierające cztery r!)ne podstawniki tworzą trwałeenancjomery kt!re dają si# rozdzieli(. <rzykładem mo)e "y( "romek "enzyloetylometylopropanoamoniowy. Atom azotu w 4o solach amoniowych ma hy"rydyzacjesp3.

3D

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


CH3

CH3CH

2

CH2

CH2CH

2CH

3

CH2

CH2CH

3

CH3

N N+

H3CH2CH2C

ro&e 8 S 97enz%-oe,%-o&e,%-onprop%-oa&oniow%

7ro&e 8 R97enz%-oe,%-o&e,%-onprop%-oa&oniow%

enancjomery

(.%/%1%3 Reakcja eliminacji $omanna

Lrupy N!2 N!R i NR 2 podo"nie jak OR i O! nale)ą do grup trudnoodchodzących idlatego aminy 1o 2o i 3o są związkami trwałymi. ie ulegają termicznemu rozkładowi doalkenów podo"nie z resztą jak alkohole i etery. atomiast 4o wodorotlenki amoniowe są nietrwałe w podwy)szonej temperaturze rozkładają si# do alkenu przy czym wydziela si# 3o

amina szczeg!lnie łatwo eliminacji ulega trimetyloamina. :eakcja ta nazywa si# e-i&ina6'=!o<&anna.

-CH3(CH2)3CH2CH2NH2

CH3#

&8&"

CH3(CH2)3CH2CH2N(CH3)3#+ A$2OHOH, ∆

CH3(CH2)3CH%CH2(CH3)3N +- A$#, - HOH

.e:%-oa&ina 'ode N ) N ) N ,ri&e,%-o.e:%-oa&oniow%

:

,ri&e,%-oa&ina

..

.e:1en $D0G%

7echanizm reakcji przypomina eliminacj# typu E2 halogenków alkilowych. aczyna si# ododerwania przez zasad# protonu z atomu w#gla sąsiadującego z grupą aminową i odszczepieniakationu trialkiloamoniowego. :eakcja "iegnie jedynie w *rodowisku zasadowym dlatego doe-i&ina6'i !o<&anna dochodzi dopiero po przekształceniu 4o soli amoniowej w 4o

wodorotlenek amoniowy.H

N(CH3)3

H

N(CH3)3

C C

+

X- A$2OHOH

- A$XC C

+

OH- - HOH

- N(CH3)3

..

C C

alken

1o sól amoniowa

1o wodorotlenek amoniowy

..∆,

:!)nica pomi#dzy e-i&ina6'= a-o$enowodor# a reakcją e-i&ina6'i !o<&anna polega na tym)e ta druga "iegnie niezgodnie z reguł# ajcewa z dw!ch mo)liwych izomer!wkonstytucyjnych powstaje ten alken kt!ry zawiera mniej podstawnik!w przy CKC. ako przykład słu)y( mo)e termiczny rozkład wodorotlenku N N N 6trimetylo"utyloamoniowego prowadzący do pent636enu jako produktu gł!wnego.

N(CH3)3

CH3CH2CH2CHCH3

+#

- A$2OHOH

∆

CH3CH2CH2CH%CH2 CH3CH2CH%CHCH2

pen,1en

wodoro,-ene N ) N ) N ,ri&e,%-o2pen,%-oa&oniow%

+

pen,2en$CFG% $>G%

<rzyczyn# prze"iegu e-i&ina6'i !o<&anna niezgodnego z reguł# ajcewa upatruje si# w du)ejo"j#to*ci grupy odchodzącej. <odstawnik trimetyloamoniowy preeruje taką konormacj# wkt!rej "ardziej prawdopodo"ne staje si# oderwanie protonu prowadzące do produktu $omanna

a nie ajcewa.

H CH2CH

3

HCH

3 H

N(CH3)3

H H

CH2CH

3CH

3 H

N(CH3)3

OH-

++

OH-

"ardziej sta"ilny konormer ale mniej sta"ilny konormer eliminacja E2 jest niemo)liwa umo)liwiający reakcj# E2

3F

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


:eakcja e-i&ina6'i E2 jest mo)liwa tylko dla tego konormeru w kt!rym odrywany atom ! igrupa odchodząca N8C!393 przyjmują poło)enie naprzemianległe. ' konormacji prezentowanej przez wz!r z lewej strony nie ma sprzyjających warunk!w do oderwania atomuwodoru z atomu w#gla C3 i dlatego trudno tworzy si# alken zawierający podw!jne wiązanie pomi#dzy C2 i C3 $ pent626en%.

atomiast w konormacji prezentowanej przez wz!r z prawej strony $energetycznie mniejkorzystnej% o"ie grup odchodzące przy C2 i C1 uło)one są wzgl#dem sie"ie s!trans wo"ecczego eliminacja jest mo)liwa. <odczas takiej eliminacji zostaje oderwany atom ! z C1 i jakogł!wny produkt tworzy si# pent636en.

H H

HCH

3CH

2CH

2 H

N(CH3)3

CH3

CH3

HH

H H

H H

H N(CH3)3

+

OH-

1

2

3;4

=

E-i&ina6'a !o<&anna odegrała du)ą rol# podczas oznaczania struktur amin o skomplikowanej

"udowie szczeg!lnie amin naturalnych w tym alkaloidów. ,zisiaj "adania strukturalne prowadzi si# gł!wnie metodami spektralnymi a do otrzymywania alkenów stosuje si# innewydajniejsze reakcje tak wi#c e-i&ina6'i !o<&anna o"ecnie ma przede wszystkim znaczenie poznawcze oraz historyczne.

Zadanie& co powstanie w wyniku ogrzewania wodorotlenku N N 6dimetylopiperydyniowego=

21. AMINY AROMATYCZNE

21.1 O,rz%&%wanie

21.1.1 Red#6'a

ajcz#stszym sposo"em otrzymywania amin aromatycznych jest red#6'a odpowiednichnitrozwi#zków kt!re łatwo powstają w wyniku "ezpo*redniego ni,rowania arenów. 'la"oratorium do red#6'i nitrozwi#zków u)ywa si# metali np. cynku cyny czy )elaza w*rodowisku kwa*nym. ' przemy*le red#6'; nitro"enzenu do aniliny )elazem w kwasie solnymzarzucono z uwagi na powstające w du)ych ilo*ciach trudne do zagospodarowania odpady$zakwaszone tlenki )elaza% i o"ecnie nitro"enzen red##'e :i; a,a-i,%6znie wo"ec tlenk!wC#2O lu" Cr2O3 osadzonych na krzemionce al"o te) Ni?A-2O3.

NO2

NH2

CH3NO

2

NO2

CH3

NH2

NH2

HClN&OH

ani-inaH2/&

$9FG%

$9HG%

3. Be+N8l

2. N&OHHOH2)4dini,ro,o-#en

,o-#eno2)4dia&ina

$F?G%

ni,ro7enzen

Red#6'; grup nitrowych mo)na przeprowadzi( selektywnie np. >6nitroanilin# otrzymuje si# z3>6dinitro"enzenu w reakcji z siarczkiem sodu a >6amino"enzaldehyd z >6nitro"enzaldehydu pod wpływem chlorku cyny $JJ%.

NO2

NO2

NH2

NO2

CHO

NO2

CHO

NH2

N&2

o8&

1)3dini,ro

7enzen 3ni,roani-ina

$F0G% 1. Cl2HCl

2. N&OHHOH3ni,ro7enz

a-de.%d

3a&ino7enz

a-de.%d $90G%

3H

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Nitrozwi#zki aromatyczne mo)na te) red#owa tetrahydro"oranem sodu a nawetelektrolitycznie. 1pos!" elektrolityczny zapewnia do"rą wydajno*( i czysty produkt ale jest kosztowny. E"ecnie najlepszą przemysłową metodą wytwarzania aniliny jesta&ono-iza enolu. Iiegnie ona w drastycznych warunkach ale jest technologią "ezodpadową.

OH NH2

+ NH3

42;oC

20 MP&, /&.

+ HOH

ani-ina<eno-

21.1.2 A&ono-iza a-o$en@w ar%-ow%6

$alogenki arylowe są mało reaktywne w reakcjach ?N i z tego powodu rzadko wykorzystuje si# je do otrzymywania amin- wyjątkiem "yło przemysłowe otrzymywanie aniliny jednak a&ono-iza chloro"enzenu została zarzucona w 15* r. z powodu zu)ywania du)ych ilo*cidrogiego chloru do produkcji chloro"enzenu i wytwarzania ucią)liwych *ciek!w. 4luorki

arylowe szczeg!lnie te uaktywnione o"ecno*cią grup EW w pier*cieniu aromatycznym słu)ą do ar%-owania amin.

21.2 W>a/6iwo/6i 6e&i6zne

21.2.1 Rea6'e :#7:,%,#6'i e-e,ro<i-owe'

Aminy aromatyczne jak ju) to zostało wyja*nione wcze*niej są sła"szymi zasadami i sła"szyminukleoilami ni) aminy aliatyczne. 4o reszta arylowa poprzez eekt M i I osła"ia wła*ciwo*cizasadowe i nukleoilowe wynikające z o"ecno*ci wolnej pary elektron!w na atomie azotu. drugiej strony grupa aminowa $ED% te) modyikuje wła*ciwo*ci pier*cienia aromatycznegoczyniąc go "ardziej aktywnym w reakcjach ?E. 4o uaktywnienie widoczne jest np. w reakcji7ro&owania aniliny- zachodzi ona w wodzie "ez katalizatora tak łatwo )e powstaje od razutri"romoanilina.

NH2

NH2!" !"

!"

!" 2

o&

ani-ina

2)4)5,ri7ro&oani-ina $300G%

' celu otrzymania monobromowanej aniliny nale)y zdezaktywowa( grup# aminą np. przez jeja6e,%-owanie.

NH2

CH3

NHA

CH3

NHA

CH3

!" NH

2

CH3

!" A2O

P

!" 2

- H!"

N&OH

HOH N a6e,%-o27ro&o4&e,%-oani-ina4,o-#id%na

$F9G%

N a6e,%-o4,o-#id%na

27ro&o4&e,%-oani-ina

Aminy aromatyczne mo)na a6%-owa w pier*cieniu za pomocą reakcji 4riedela!)ratsa ale pouprzedniej ochronie grupy aminowej $dlaczego=% np. poprzez jej a6%-owanie. <ost#pując w tenspos!" w reakcji chlorku "enzolilu z N 6acetyloaniliną otrzymuje si# ?6amino"enzoenon.

NH2 NHA7 COCl

O

NHA7

O

NH2

A72O

P

N&OHHOH

ani-ina 4a&ino7enzo<enon

$H0G%

AlCl3a6e,ani-id

20.2.3. ?#-<ani-a&id%

39

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


e)eli zamiast halogengów acylowych u)yje si# kwasu chlorosulonowego po czym produkt tejreakcji podda si# a&ono-izie to powstaną sulonamidy $sulanilamidy% znane leki przeciw"akteryjne.

NHA7 NHA7

O2Cl

NHA7

O2NH

2

NH2

O2NH

2

HOO2Cl NH3

HOH

N&OHHOH

.. .. ....

.... N a6e,%-oani-ina

:#-<ani-a&id

$?6amino"enzeno6sulonamid%

1ulanilamid jest amidem kwasu sulanilowego.NH

2

O3H

NH2

O2NH

2

.. ..

..wa:

:#-<ani-ow%:#-<ani-a&id

<o*r!d popularnych lek!w sulamidowych mo)na wymieni( przykładowo Sulfaguanidynę Madroxin czy Sulfatiazol .

NH2

O2 N

NH2

NH2 NH2 O2 NH

NN NH

2 O

2 NHNC

OCH3

Suloguanidyna Sulatiazol OCH3 5adro6in

Kwas sulanilowy otrzymuje si# w reakcji :pieania aniliny z kwasem siarkowym. <owstała początkowo s!l traci wod# w podwy)szonej temperaturze przekształcając si# w kwas N 6enylosulamidowy kt!ry nast#pnie ulega przegrupowaniu do kwasu ?6amino"enzenosulonowego czyli kwasu sulanilowego $nast#puje przej*cie grupy sulonowej zatomu azotu na atom w#gla%.

NH2

NH3

NHO2OH NH

2

O2OH

H2O4

+O3OH

-

∆

- HOH

180oC

ani-ina wa: N <en%-o:#-<a&idow%

wa: :#-<ani-iow%

$CCG%wodoro:iar6zan ani-iniow%

' takiej samej reakcji z 36natyloaminy powstaje kwas nationowy $?6aminonataleno636sulonowy%.Zadanie& napisz schemat reakcji otrzymywania kwasu nationowego z 36natyloaminy.

Kwas sulanilowy $?6amino"enzenosulonowy% zawiera w o"r#"ie swojej cząsteczki grup# kwasową o"ok zasadowej. ' tej sytuacji dochodzi do reakcji mi#dzy nimi tzn. proton z grupykar"oksylowej zostaje przeniesiony na atom azotu tworząc s!l zwaną :o-= wewn;,rzn= inaczej 'one& o7o'na6z%& $zwitterjonem%.

NH2

O3H

NH3

O3

- 'on o7o'na6z%

' wyniku zmiany kwasowo*ci *rodowiska nast#puje przemiana w o"r#"ie cząsteczki jonuo"ojnaczego.

20

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


NH3

O3H

NH3

O3

NH2

O3

H+

+

-

- H+

-

-OH

H+

a,ion 'ono7o'na6z% anion

1!l wewn#trzna $jon o"ojnaczy% charakteryzuje si# zwykle du)ą polarno*cią $jest trudno

rozpuszczalna w niepolarnych rozpuszczalnikach% i ma wysoką temperaturą topnienia- tt. kwasusulanilowego wynosi 2(0300oC $z rozkładem%.

20.2.4 Rea6'e a&in z wa:e& azo,ow%& 8III9

20.2.4.1 Rea6'a a-i<a,%6zn%6 a&in 1o

Aminy aliatyczne 1o pod wpływem kwasu azotawego ulegają przemianie w wyniku kt!rej powstaje mieszanina związk!w takich jak alkeny alkohole i inne produkty podstawienia-wszystkie zawierają ten sam szkielet w#glowy co amina.

CH3

CH3

CH3

NH2

CH3

CH3

CH3

OH

CH3

CH2

CH3

CH3

CH3

CH3

Clt 7#,%-oa&ina izo7#,ent 7#,ano- 6.-ore t 7#,%-#

CN&NO2

HClC C+ + C

5echanizm reakcji

:eakcja zaczyna si# od utworzenia kationu nitrozoniowego& NO.

O N OH

O N OH

..ON& NO2

HOH ..

+ H Cl+ + +- -

H..

+ N& Cl- H+HOH ....

..

..

+

- HOHN :+ kation

nitrozoniowy- N&Cl

7ation nitrozoniowy w reakcji z amin# 1o tworzy sól diazoniow#. Aliatyczne soli diazoniowe są nietrwałe szy"ko ulegają roz>adowi do karbokationu.

NH2 O N

H

H

N O N

H

N O N N O H N N OH

HN N

- H+

R +..

..N : R ..

..:

+ R ..

..: R ..

..

.. ..

H+HOH

R ..

..

..- HOH - N2

R+karbokation

amina

.. R+

sól diazoniowa

7arbokation sta"ilizując si# od:z6zepia proton i powstaje alken.

CH3

CH3

CH2H

CH3

CH3

CH2- H+

karbokation izo7#,en

lu" prz%>=6za nukleoil znajdujący si# w *rodowisku reakcji np. cząsteczk# wody anion C-6 itp.tworząc odpowiednią pochodną.

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

N5+

-N5, D.

HOH E Cl-C

20.2.4.2 Rea6'e 1o a&in aro&a,%6zn%6

Aminy aromatyczne 1o

reagują z !NO2 identycznie jak ich odpowiedniki aliatyczne ale powstające aromatyczne sole diazoniowe są znacznie trwalsze. e *wie)o otrzymanych podwpływem r!)nych odczynnik!w powstaje w niskich temperaturach $010oC% wiele cennych produkt!w.

NH2

N N A" N&NO2HCl

;oC A" : Cl

-chlorek arenodiazoniowy

NH2

N N-N&NO2

HCl

+: Clani-ina 6.-ore 7enzenodiazoniow%

23

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


20.2.4.3 Rea6'e 2o a&in aro&a,%6zn%6 ' reakcji z kwasem azotawym zar!wno 2o aminy aliatyczne jak i aromatyczne zostają przekształcone N!nitrozaminy.

N O NH

CH3

NN

CH3

O

(CH3)2NH N&NO2

HCl(CH3)2N

.. ..

di&e,%-oa&ina N ni,rozodi&e,%-oa&ina

.. N&NO2

HCl

....

N &e,%-oani-ina

N ni,rozo N

&e,%-oani-ina

20.2.4.3 Rea6'e 3o a&in aro&a,%6zn%6

' reakcji kwasu azotawego z 3o aminami aliatycznymi powstają zwykłe sole azotyny

trialkiloamoniowe natomiast 3o aminy aromatyczne ulegają ni,rozowani# wg mechanizmu ?E.

N(CH3)2

N(CH3)2

H N O....

N(CH3)2

H N O..

..

N(CH3)2

NO

..

N&NO2

HCl

..

.. ..

- H+

..

N ) N di&e,%-o pni,rozoani-ina

N ) N di&e,%-oani-ina

20.2. ?o-e diazoniowe

Sole diazoniowe zar!wno aliatyczne jak i aromatyczne są nietrwałe. Aliatyczne rozkładają si#

ju) w niskiej temperaturze a aromatyczne są wzgl#dnie trwałe w po"li)u 0oC. E"a rodzaje soli diazoniowych rozkładają si# do odpowiednich karbokationów kt!rych istnienie mo)nawywnioskowa( na podstawie produkt!w kt!re z nich powstają. <rodukty te tworzą si# w wynikureakcji karbokationu z odczynnikami nukleoilowymi o"ecnymi w *rodowisku reakcji.

Aromatyczne sole diazoniowe są na tyle trwałe )e słu)ą jako su"straty w r!)nego rodzajureakcjach np. mo)na w nich w%&ienia grup# 6NKN6 na inne unkcje gdy) cząsteczka N2 jestłatwo odchodzącą grupą. 7o)na je red#owa do pochodnych hydrazyny lu" stosowa( wreakcjach ?E kation arylowy ma sła"e wła*ciwo*ci elektroilowe.

20.2..1 Rea6'e :#7:,%,#6'i :o-i dizazoniow%6

Aminy aromatyczne są stosunkowo łatwo dost#pne i z tego powodu znalazły szerokie

zastosowanie w syntezie organicznej. Sole diazoniowe "ezpo*rednio po otrzymaniu ich z 1o

amin aromatycznych przekształca si# w r!)nego rodzaju pochodne np. w enole halogenki

arylowe cyjanki i wiele innych. 1ą te) wykorzystywane do czasowego "lokowania okre*lonej pozycji w pier*cieniu aromatycznym na czas zaplanowanych przemian a nast#pnie usuwane wreakcji oda&inowania.

N N

#!"

Cl

H OH

CN:+

X-

C5!" H!"

N&#

CN

C5CN

H3PO2H+HOH

∆

C5Cl

HCl

sól arenodiazoniowa

20.2..2 Rea6'a za$o,owania o,rz%&%wanie <eno-i

<odgrzanie soli diazoniowych w wodnych roztworach powoduje ich %dro-iz; przy czym

tworzą si# enole i wydziela si# gazowy azot. ,ro"ne p#cherzyki azotu pojawiają si# w całejo"j#to*ci roztworu zanim temperatura osiągnie 100oC co stwarza wra)enie wrzenia. tego

22

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


powodu ta reakcja nazywa si# rea6'= za$o,owania. :!)ni si# jednak od normalnego wrzeniatym )e p#cherzyki azotu są znacznie dro"niejsze ni) pary wodnej podczas normalnego wrzenia.

' reakcji za$o,owania przej*ciowo powstaje kar"okation kt!ry przyłącza cząsteczk# wody anie anion wodorosiarczanowy poniewa) woda jest znacznie silniejszym nukleoilem ni) !?O4

.:eakcja wymaga silnie kwa*nego *rodowiska i podwy)szonej temperatury.

N N OH

<eno-wodoro:iar6zan

7enzenodiazoniow%

+

+

∆HO4

-

HOH

- H+

..

..

- N2kation diazoniowy

$FCG%

Jnnym przykładem zastosowania reakcji za$o,owania mo)e "y( synteza >6nitroenolu kt!ry poprzez sole diazoniowe powstaje z wy)szą czysto*cią ni) w wyniku a-o$enowanianitro"enzenu i %dro-iz% powstałego >6halogenonitro"enzenu. Aminy z kt!rych otrzymuje si# sole diazoniowe pochodzą najcz#*ciej z odpowiednich nitropochodnych.

NO2

NO2

NH2

NO2

NO2

N2

OH

NO2

HNO3

H2O4

H2

NH3 N&NO2

H2O4

HO4

-

3ni,ro<eno-

$CDG%

7enzen mdini,ro7enzen mni,roani-ina

∆ 6 2

HOH

wodoro:iar6zan mni,ro7enzenodiazoniow%

7o)na te) w ten spos!" otrzyma( >6"romoenol trudnodost#pny na innej drodze.NH

2

!" !"

N2

OH

!"

N&NO2

H2O4

HO4

+ -

HOH

∆37ro&oani-ina 37ro&o<eno-wodoro:iar6zan 37ro&o7enzenodiazoniow%

20.2..3 Rea6'a ?and&e%era

Rea6'a ?and&e%era polega na a,a-izowane' 'e:, przez :o-e &iedzi $I% wymianie grupy N≡N na nukleoil.

Tra#$o,, ?and&e%er $3HC?63922%- ur. w 'ettingen 1zwajcaria- doktorat w Neidel"ergu u Lattermana- zatrudnionyw Leigy 8ompany Iazylea 1zwajcaria.

' reakcji Sandmeyera otrzymuje si# chlorki bromki i cyjanki arylowe. 8odki arylowe powstają w reakcji soli diazoniowej z jodkiem sodu lu" potasu "ez potrze"y stosowania katalizatora. Reakcja Sandmeyera jest alternatywną metodą otrzymywania halogenków arylowych do "ezpo*redniego a-o$enowania arenów w reakcjach ?E. ,aje ona mo)liwo*ci wprowadzeniahalogenu w inne miejsce pier*cienia i utworzenia takiej pochodnej kt!rą trudno "yło"y otrzyma(na drodze "ezpo*redniego a-o$enowania. <rzykładem mo)e "y( synteza 26chlorotoluenu. 'wyniku 6-orowania toluenu powstaje mieszanina izomer!w.

CH3NH

2

CH3N

2

CH3Cl

o,o-#id%na $F0G%

N&NO2

HCl

Cl-

HCl

C52Cl2

+ N2

o6.-oro,o-#en6.-ore o,o-#enodiazoniow%

Kwas antranilowy powstaje "ardzo prosto z talimidu a z niego w reakcji Sandmeyera

otrzymuje si# kwas o6"romo"enzoesowy.NH

2

COOH

Cl

COOHwa: an,rani-ow%

N&NO2

HCl

C52Cl2

∆

$HFG%

wa: o6.-oro7enzoe:ow%

2>

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


)yjanki arylowe tworzą si# w wyniku rozkładu odpowiednich soli diazoniowych w o"ecno*cicyjanku miedzi $J%.

NH2

NO2

NO2N

2

NO2CNN&NO2

HCl

Cl-+

CN-C5CN

- N2

oni,roani-ina 6-ore oni,ro7enzenodiazoniow% 2ni,ro7enzoni,r%- $FDG%

5echanizm reakcji Sandmayera

:eakcja "iegnie mechanizmem rodnikowym. ' pierwszym etapie elektron dostarczony nadrodze ?ET przez kation C# przekształca kation diazoniowy w rodnik arylowy i wydziela si# azot. :odnik z kolei w reakcji z anionem przechodzi w anionorodnik z kt!rego nast#pnie zn!wna drodze przeniesienia pojedynczego elektronu powstaje odpowiednia pochodna arylowa iodtwarza si# katalizujący reakcj# kation C#.

N NX

X+

+ C5+

>F

.

+ C52+

+ N2

kation diazoniowyrodnik

X- - .

C52+

+

>F

C5+

+

anionorodnik

produkt

substytucji

20.2..4 odowanieodki arylowe powstają w reakcji :o-i diazoniow%6 z jodkiem potasu.

NH2

NO2 NO

2

N2

#

NO2

4ni,roani-ina +

N&NO2

H2O4

HO4

-

#

- N2

4ni,ro'odo7enzenwodoro:iar6zan 4ni,ro7enzenodiazoniow%

odowanie nie wymaga katalizatora t# rol# spełnia anion jodkowy $ I% kt!ry w procesie ?ETłatwo oddaje elektron kationowi diazoniowemu i staje si# rodnikiem $I. jodem atomowym%r!wnocze*nie powstaje rodnik arylowy. 4en z kolei w reakcji z nast#pnym anionem jodkowymtworzy anionorodnik i zaczyna si# podo"na reakcja łańcuchowa jak w o"ecno*ci soli C# $I%. anionorodnika i kationu diazoniowego powstaje jodek arylu oraz rodnik arylowy kt!ry zawracado reakcji.

N N # #

N N

++ #

-

>F

.

+ #-

+ N2

9kation diazoniowy:

rodnik

-.

>F+

anionorodnik

9produktsubstytucji:

+

.

- N2

'ode <en%-# 'ode 7enzenodiazoniow%

$FCG%

- #.

20.2.. F-#orowanie

ajdogodniejszym sposo"em luorowania pier*cienia aromatycznego jest termiczny rozkład

tetraluoroboranu diazoniowego. CH3

NH2

CH3

N2

CH3

CH3

N2

N&NO2

HCl

Cl

N&!4

+- -!4

∆

- !3, - N2

p,o-#id%na 6-ore p,o-#enodiazoniow% ,e,ra<-#oro7oran p,o-#enodiazoniow% 4<-#oro,o-#en $C0G%

2?

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


!"

NH2

!"

N2

!"

1. N&NO2HCl

2. N&!4

!4

+ -

∆

- !3, - N

2

47ro&ona<,%-o1a&ina ,e,ra<-#oro7oran 47ro&ona<,%-o1a&oniow% 17ro&o4<-#orona<,a-en

1ynteza zwi#zków luoroorganicznych poprzez sole arenodiazoniowe jest znacznie łatwiejsza

ni) innymi metodami.20.2..5 Ar%-owanie

nitro"enzenu pod wpływem tetraluoro"oranu "enzenodiazoniowego powstaje >6nitro"ienyl.est to reakcja ?E nast#puje arylowanie nitro"enzenu kationem enylowym.

N N

NO2

O2N

+!4

-

- N2

<-#ore

<en -#

,e,ra<-#oro7oran

enzenodiazoniow%

!3

-

3ni,ro7i<en%-

'y)ej zaprezentowane produkty mogą powsta( jedynie z kar"okationu.;etraluoroborany arenodiazoniowe otrzymuje si# łatwo z odpowiednich soli diazoniowych.Krystalizują one po wprowadzeniu kwasu luoro"orowego !"F4 do roztworu soli ArN2

zinnymi kationami.

ArN2 !"F4 ArN2

"F4↓ !

7arbokation tworzący si# z soli diazoniowej otrzymanej z kwasu antranilowego "ierze udział wreakcji ?E prowadzącej do kwasu 22’6"ienylodikar"oksylowe. Kwas ten powstaje w wynikuar%-owania soli diazoniowej karbokationem pochodzącym z jej rozpadu.

NH2

COOH COOH

N2

COOH

HOOC-N&NO2

HCl

2 2+

Cl2 C5NH3

+

- N2

wa:

an,rani-ow%

wa: 2)2B7i<en%-o

diar7o:%-ow%sól diazoniowa $kwas dienylowy%

$H2G%

Zadanie& napisz mechanizm powy)szej reakcji.

20.2..* Rea6'a oda&inowania

' ten spos!" mo)na czasowo osłoni( odpowiednie miejsce w pier*cieniu aromatycznym poczym w inne miejsce wprowadzi( po)ądany podstawnik a nast#pnie usuną( osłon# aminową poprzez sól diazoniow#. est to spos!" na czasową osłon# odpowiedniego miejsca w pier*cieniuaromatycznym )e"y w inne miejsce wprowadzi( )ądany podstawnik a nast#pnie usuną( osłon# aminową poprzez sól diazoniow#.

4ą metodą otrzymuje si# np. >6"romotoluen i >C6di"romotoluen pochodne niedost#pne poprzez "ezpo*rednie 7ro&owanie toluenu.<rodukty "ezpo*redniego 7ro&owania toluenu&

CH3

CH3

!"

CH3

!"

!"

2)4di7ro&o

,o-#en

!" 2

e!" 3+

7enzen 47ro&o,o-#en

2C

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


' celu otrzymania >C6di"romotoluenu nale)y wyj*( z ?6toluidyny. ej dibromopochodn# kt!ra powstaje w reakcji aniliny z "romem przeprowadza si# w sól diazoniow# a nast#pnie poprzezoda&inowanie za pomocą kwasu osorowego $J% usuwa si# grup# aminową. 1tosując toluen jako su"strat ciąg reakcji prowadzących do >C6di"romotoluenu wygląda nast#pująco&

CH3

NH2

!" !"

CH3

!" !"

N2

CH3

!" !"

CH3

CH3

NO2

CH3

NH2

!" 2

N&NO2

H2O4

HO4

+ -

H3PO2HNO3

H2O4

1. eH+HOH

2. -OH

,o-#en4,o-#id%na pni,ro,o-#en 2)5di7ro&o4&e,%-oani-ina 3)di7ro&o,o-#en

!3O2 pełni w tej reakcji rol# reduktora utleniając si# do kwasu osorowego $JJJ% !3O3.

Zadanie& napisz stechiometrycznie r!wnanie reakcji oda&inowania.

,o otrzymania tym sposo"em mono"romopochodnej $>6"romotoluenu% nale)y zdezaktywowa(grup# aminową p6toluidyny najlepiej poprzez a6e,%-owanie przeprowadzi( 7ro&owanie poczym przed diazowanie& usuną( osłon# acetylową.

CH3

NH2

CH3

NHA7

CH3

NHA7!"

CH3

NH2

!"

CH3

!"

N2

CH3

!" +

N&NO2

A72O !" 2-OHHOH H2O4

HO4

-

H3PO2

$>HG%

p,o-#id%na N a6e,%-o p,o-#id%na

27ro&o4&e,%-o

N a6e,%-oani-ina27ro&o4&e,%-ooani-ina 37ro&o,o-#en

<odsumowanie zastosowania reakcji Sandmeyera i pokrewnychH NO

2 NH

2

N N

A" HNO3

H2O4

A" 1. eH+

A" 2. -OH

N&NO2H+

A" +

∆

Cl-C5+ !" -C5+ CN-C5+ #- !4- HOH H3PO2

A"-Cl A"-!" A"-CN A"-# A"- A"-OH A"-H

rea6'e ?and&e%era

diazowanie

20.2..( Red#6'a :o-i diazoniow%6 do ar%-o%draz%n

Sole diazoniowe mo)na red#owa nadmiarem gorącego roztworu siarczanu $JP% sodu- powstają przy tym odpowiednie arylohydrazyny. ' ten spos!" z chlorku "enzenodiazoniowegootrzymuje si# enylohydrazyn# .

N2

NH NH2Cl

- 1. N&2O3HOH

2. -OH$D?G%6.-ore 7enzenodiazoniow% <en%-o.%draz%na

20.2.. ?prz;$anie :o-i diazoniow%6 7ation diazoniowy jest sła"ym elektroilem ale wchodzi w reakcj# z silnymi nukleoilamitworząc produkty substytucji elektroilowej ?E zwane azoarenami . :eakcja ta nazywa si# rea6'= :prz;$ania.

N N OH N N OH<eno-

++ - H+

kationbenzenodiazoniowy .%dro:%azo7enzen

2D

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Sole diazoniowe nie reagują z nieuaktywnionymi arenami np. nie wchodzą w reakcj# z "enzenem. ie da si# otrzyma( p6hydroksyazo"enzenu z "enzenu i chlorku p6hydroksy"enzenodiazoniowego.

OHN N N OHN++

7enzen kation p!hydroksybenzenodiazoniowy 7ra rea6'i

?prz;$ani# ulegają natomiast aminy aromatyczne.

N N N(CH

3)2 N N N(CH

3)2

+- H+

kation benzenodiazoniowy N ) N di&e,%-oani-ina p8di&e,%-oa&ino9azo7enzen $)!łcień masłowa%

wi#zki azowe są krystaliczne i "arwne. Jchza"arwienie wynika ze sprz#)enia wielu par elektron!w π i wolnych par elektron!w na atomachazotu.

?prz;$anie soli diazoniowych jest reakcją su"stytucji elektroilowej ?E w kt!rej kation

diazoniowy pełni rol# elektroilu. ako sła"y elektroil wchodzi w reakcj# :prz;$ania jedynie zarenami uaktywnionymi na pod:,awienie e-e,ro<i-owe a wi#c z tymi kt!re zawierają podstawniki oddziałujące silnie elektrodonorowo $ED%. ' wyniku su"stytucji wymianie ulega proton najcz#*ciej w pozycji para6 do ED a je)eli pozycja para6 jest zaj#ta to grupa azowazajmuje pozycj# orto6.

N N >@ N N >@+

- H+

EG: -OH9 -NH29 -NHR9 -NR2

..

..

.. .. ..

kation diazoniowy uaktywniony aren zwi#zek azowy

5echanizm reakcji jest typowy dla ?E. 7ation diazoniowy atakuje uaktywnioną pozycj# para6tworzy si# sta"ilizowany mezomerycznie addukt kt!ry pod wpływem zasady np. C- traci protoni odzyskuje aromatyczno*(.

N N N(CH3)2

N N N(CH3)2

N N N(CH3)2

HN N N(CH

3)2

..

:-+ ....

+ - +

..+ -

-

+

Cl

..

: ..

..

Cl: ..

..Cl: ..

..

- HCl

..

6.-ore 7enzenodiazoniow% N ) N di&e,%-oani-ina

N ) N 8di&e,%-oa&ino9azo7enzen

+:

:

:

..

....

?prz;$anie soli diazoniowych pomimo tego prostego mechanizmu jest skomplikowaną reakcją poniewa) konkurencj# dla niej stanowi %dro-iza prowadząca do enoli . Kierunek reakcji zale)yod warunk!w gł!wnie od temperatury i kwasowo*ci *rodowiska. Jm wy)sza temperatura tymszy"ciej "iegnie hydroliza soli diazoniowych $reakcja za$o,owania%.

,rugim parametrem decydującym o wydajno*ci reakcji :prz;$ania jest p$ *rodowiska. Sole

diazoniowe := zdo-ne do :prz;$ania 'ed%nie w /rodowi:# -eo wa/n%& o7o';,n%& lu"-eo za:adow%& poniewa) pod wpływem silnych zasad tworzą si# wodorotlenki diazoniowew kt!rych grupa O! związana jest z atomem azotu kowalencyjnie a nie jonowo- w tychwarunkach zanika kation diazoniowy kt!ry jest elektroilem.

N N N N OH N N O+

A" -OH

H+ A"

-OH

H+ A"

-

2F

NN

NCH

3

CH3

..

..

..

8di&e,%-oa&ino9azo7enzen

)!łte kryształyt.t. 32Fo8

J@>6ieP &a:>owa

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


ulega sprzęganiu nie #-e$a :prz;$ani# nie #-e$a :prz;$ani#

Qrodowisko reakcji nie mo)e z"yt kwa*ne poniewa) w!wczas aminy aromatyczne przestają "y( podatne na :prz;$anie. <rzy niskim p! grupa aminowa ulega protonowaniu i zamiastuaktywnia( pier*cień aromatyczny na :#7:,%,#6'; e-e,ro<i-ow= dezaktywuj# go.

NH2

NH3

+

H+

-OH

..

a,%wa6'a

pier/6ienia

deza,%wa6'a

pier/6ienia

sprz#ga si# w*rodowisku lekko

kwa*nym pN C6F

nie ulega sprz#ganiu

atomiast aktywno*( enoli w reakcji :prz;$ania ro*nie wraz ze wzrostem p! poniewa) jon

enyloksylanowy silniej uaktywnia pier*cień aromatyczny na reakcj# typu ?E ni) wolna grupaO!.

OO H : :.. -

H+

-OH:..

:prz;$a :i;7ardzo :z%7o

:prz;$a :i;owo-i

ale)no*( szy"ko*ci reakcji :prz;$ania amin aromatycznych i enoli z solami diazoniowymi od

kwasowo*ci *rodowiska pozwala na prowadzenie jej selektywnie. ,zi#ki temu w cząsteczcezawierającej zar!wno grup# aminową jak i hydroksylową mo)na tworzy( układy azowe wr!)nych cz#*ciach cząsteczki z r!)nymi solami diazoniowymi . ako przykład słu)y :prz;$aniewielounkcyjnej pochodnej natalenu jaką jest kwas ! kwas H6amino636hydroksynataleno6>D6disulonowy. <ozycje 4 i w tym kwasie są mocno zdezaktywowane przez unkcje sulonowedlatego reakcja :prz;$ania z sol# diazoniow# zachodzi w pozycjach 2 i * zale)no*ci odwarto*ci p! w miejscu uaktywnionym przez grupą aminową $*% lu" przez grup# enolową $2%.

NH2OH

O3HHO

3

przy pNC6F

przy pNH630

!23

"#$% &

7iejsca reakcji sprz#gania z kwasem H6amino636hydroksynataleno6>H6disulonowym

20.2..10 "arwnii azowe

Azoareny charakteryzują si# zwykle intensywną "arwą są stosunkowo łatwe w syntezie i trwałea dzi#ki mo)liwo*ci posiadania r!)nego rodzaju podstawnik!w wykazują powinowactwa dowielu su"stancji spełniają wi#c w%&o$i do7re$o 7arwnia. Baktycznie zwi#zki azowe

znalazły szerokie zastosowanie w tym do wy"arwiania tkanin i innych materiał!w słu)ą tak)e jako wskaniki zmieniające "arw# w zale)no*ci od p! *rodowiska. <o*r!d barwników azowych

znane są prawie wszystkie mo)liwe "arwy i ich odcienie. Iarwa azoarenów zmienia si# wzale)no*ci od rodzaju licz"y i poło)enia grup unkcyjnych w pier*cieniach aromatycznych.1zczeg!lną rol# pełnią grupy aminowe i hydroksylowe kt!re nie tylko ułatwiają sprz#ganie ale i pogł#"iają "arw#. atomiast reszta sulonowa zwi#ksza zar!wno rozpuszczalno*( "arwnika w

wodzie jak i jego powinowactwo do podło)a.Iarwniki z uwagi na spos!" wy"arwiania dzielą si# na 7ezpo/rednie zaprawowew%wo>%wane) adziowe i inne. "arwnii 7ezpo/rednie są rozpuszczalne w wodzie i wykazują powinowactwo do wielu wł!kien dzi#ki czemu "arwnik 7ezpo/rednio z roztworu adsor"uje si# trwale na wł!knie- wystarczy je zanurzy( w roztworze "arwnika $kąpieli%. Zaprawowe to takiekt!re tworzą trwałe trudno rozpuszczalne metaliczne kompleksy. Zaprawianie& nazywa si# etap dodawania soli odpowiedniego metalu w trakcie "arwienia $po adsorpcji "arwnika na podło)u%- tworzy si# w!wczas po)ądany kompleks trwale związany z podło)em. :ol#

2H

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


Rzaprawia6z%S pełnią gł!wnie sole chromu i miedzi. <rzykładem tego typu "arwnik!w jest)!łcień kwasowa chromowa. <rzymiotnik kwasowa oznacza )e "arwnik jest kwasem zawieragrupy kwasowe.

HO3 N N OH

COOH

J@>6ieP wa:owa 6.ro&owa

Zadanie& zaproponuj otrzymywanie )!łcieni kwasowej chromowej

"arwnia&i w%wo>%wan%&i nazywane są "arwne nierozpuszczalne w wodzie związkisyntezowane "ezpo*rednio na wł!knie podczas procesu ar"owania. 4akim "arwnikiem jestczerwień para słu)ąca do "arwienia wełny. <roces ar"owania nią polega na wysyceniu wełnyalkalicznym roztworem β6natolu wysuszeniu tkaniny i nast#pnie przeprowadzeniu na niej:prz;$ania poprzez umieszczenie jej w zimnej $lodowej% kąpieli zawierającej chlorek p6nitro"enzenodiazoniowy. ' tracie tej operacji pojawia si# "arwa $zo:,a'e w%wo>ana% stądnazwa tego typu "arwnik!w.

<o*r!d 7arwni@w adziow%6 nie ma związk!w azowych. ale)ą do nich inne "arwne

nierozpuszczalne w wodzie su"stancje kt!re stają si# rozpuszczalne po przeprowadzeniu ich worm# zredukowaną. ' tej postaci nanoszone są w kadzi na podło)e $wł!kno% po czym wwyniku np. #,-enienia pojawia si# za"arwnienie. ,o 7arwni@w adziow%6 nale)y indygo.

<opularne barwniki azowe znane są po nazwami zwyczajowymi np. omawiany uprzednio p6$dimetyloamino%azo"enzen nosi nazw# )!łcieni masłowej "owiem kolorem przypomina masło.,o popularnych "arwnik!w nale)y )!łcień anilinowa czerwień para )!łcień alizarynowa oran)metylowy pons krystaliczny czerwień Kongo "enzopurpuryna czy chryzoenina .

<ierwszy syntetycznie otrzymany barwnik azowy )!łcień anilinowa $1( r.%. nie jest ju)o"ecnie stosowany do wy"arwiania tkanin ze wzgl#du na jego niską trwało*(. T!łcień anilinowa powstaje w reakcji chlorku "enzenodiazoniowego z aniliną . ale)y do tzw. barwników azowych

zasadowych ze wzgl#du na o"ecno*( grupy 6N!2.

Zadanie& napisz schemat reakcji prowadzącej do )!łcieni anilinowej.

8zerwień para tworzy si# w wyniku :prz;$ania β6natolu z chlorkiem p6nitro"enzenodiazoniowym.

OH

N2 NO2

OH

N N NO2+ Cl

- +

na<,o- 6.-ore pni,ro7enzenodiazoniow% 6zerwieP para

?prz;$anie powy)szych reagent!w nast#puje w pozycj# 16 β6natolu poniewa) pozycja

odpowiadająca poło)eniu para6 jest niedost#pna. dw!ch mo)liwych poło)eń orto6 $16 i 36% do podstawienia dochodzi w pozycji 16 gdy) jest to naj"ardziej reaktywne miejsce w natalenie.

,o wy"arwiania wełny stosuje si# cz#sto barwniki kwasowe $z grupami sulonowymi 6?O3!% "owiem w "iałku wełny wyst#puje wiele aminokwasów zasadowych zawierających wolne grupy6N!2. ,o takich "arwnik!w nale)y barwnik bezpo,redni oran) L. *arwniki kwasowe wią)ą si# z aminokwasami zasadowymi poprzez wiązanie jonowe& 7arwni 6?O3

!3N67ia>o%. 'ełna

29

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


o masie 1)2 kg jest zdolna do związania *rednio 1 gramor!wnowa)nika kwasu lu" barwnika

kwasowego.

nane są te) barwniki diazowe i poliazowe. ,o diazowych nale)y czerwień Kongo.

N N

HO3

OH

O3H

N

NH2

O3N&

N N N

NH2

O3N&

oranJ E

6zerwieP Hon$o

Zadanie& zaproponuj spos!" otrzymywania oran)u L i czerwieni Kongo.

<rzedstawicielami barwników diazowych są te) "enzopurpuryna 30I $czerwonokarminowa% iczerń "ezpo*rednia 7.

N

NH2

O3N&

N N

CH3O CH

3O

N

NH2

O3N&

N NN

OH

NH2

O3H

OH

COOH

N

7enzop#rp#r%na 10" 6zerwieP 7ezpo/rednia M

Zadanie& z jakich su"strat!w i w jaki spos!" mo)na otrzyma( "enzopurpuryn# 30I i czerwień "ezpo*rednią 7.

wi#zki azowe zawierające w cząsteczce grupy zar!wno kwasowe jak i zasadowe są zdolne dozmiany za"arwienia pod wpływem zmiany p! roztworu. ie nadają si# one do wy"arwianiatkanin ale znalazły szerokie zastosowanie jako su"stancje wskanikowe czyli zmieniające "arw# przy okre*lonym p!. ,o jednych z najpopularniejszych "arwnik!w wskanikowych nale)yoran) metylowy zmieniający "arw# w zakresie p! 3)14) z )!łtopomarańczowej w roztworzezasadowym i o"oj#tnym na czerwoną w *rodowisku kwa*nym. 4a przemiana oran)u metylowegozwiązana jest z przekształceniem struktury elektronowej cząsteczki.

N(CH3)2N N O

3 N(CH3)2N N O3

H

-.. ..

..

-.. ..- H+

+ H+

+

pN >36?C

*rodowisko zasadowei o"oj#tne

*rodowiskokwa*ne

oranJ &e,%-ow%

J@>,opo&araP6zow%6zerwon%

oranJ &e,%-ow%

wi#zki azowe słyną nie tylko z tego powodu )e przyczyniły si# do rozwoju przemysłutekstylnego jako doskonałe "arwniki oraz odegrały i nadal odgrywają wa)ną rol# w chemiianalitycznej jako wskaniki p! ale wniosły r!wnie) istotny wkład do armakologii. <rotoplastą wa)nych przeciw"akteryjnych lek!w sulonoamidów stał si# "arwnik prontosil ru"rumzwany po polsku prontosilem czerwonym. ostał on wyprodukowany w irmie Iayer iwprowadzony do terapii w 135 r.

Birma Iayer została utworzona w 1(53 r. przez Bridricha Iayera wła*ciciela sklepu

ar"iarskiego i Bridricha 'eskotta mistrza ar"iarskiego. <oczątkowo produkowała ona gł!wnie "arwniki w tym alizaryn# indygo "ł#kit metylenowy i czerwień trypanową .

>0

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


O

O

OHOH N

H

NH

O

O

N

(CH3)2N N(CH

3)2

N

(CH3)2N N(CH

3)2

NN N

O3

N&

N

N&O3 O

3N&

NH2

O3N&N&O

3

NH2

a-izar%na ind%$o

.. ..

..

..

.. ....

..

7>;i, &e,%-enow%

6zerwieP,r%panowa

Cl-

20.2..11 !i:,oria odr%6ia :#-<onoa&id@w

<!niej drugim o"ok "arwnik!w proilem irmy Iayer stały si# armaceutyki. ' 1((( r. zodpad!w po produkcji "arwnik!w wyizolowano pierwszy lek tej irmy enacetyn# analog dodzisiaj u)ywanego paracetamolu. ' 1( r. wyprodukowano słynną R"ayerowskąS aspiryn# - od1(3 r. do dzisiaj stosowaną w lecznictwie.

NHA

O>

NHA

OH

OACOOH

a:pir%na<ena6e,%na para6e,a&o-

a przełomie QIII i I w. w irmie Iayer postawiono na rozw!j działu armaceutycznegotworząc w 110 r. nową pracowni# "adawczą z la"oratorium chemoterapeutycznym. 4estowanow nim mi#dzy innymi r!)nego rodzaju barwniki w tym azowe pod kątem ich przydatno*ci wterapii. <rzy okazji stwierdzono )e zwi#zki azowe zawierające grup# sulonową wykazują du)edo powinowactwo "iałka w związku z czym wysuni#to przypuszczenie )e mogą one działa( przeciw"akteryjne. 4esty in vitro $"adanie aktywno*ci w szklanych naczyniach "ez udziału)ywych organizm!w% nie potwierdziły jednak tych przypuszczeń. aukowcy są zwykle "ardzo przywiązani do swoich koncepcji i pr!"ują r!)nymi sposo"ami wykaza( ich słuszno*(.<rowadzący "adania Lerhard ,omagk postanowił przeprowadzi( testy in vivo $na )ywychorganizmach% i okazało si# )e pomimo negatywnych wynik!w in vitro niekt!re kwasowe zwi#zki

azowe w "adaniach wykazały znaczącą aktywno*( przeciw"akteryjną. ' 132 r. stwierdzono )ezwiązek o nazwie prontosil czerwony charakteryzował si# wysoką aktywno*cią w leczeniuzwierząt zaka)onych do*wiadczalnie. ' grudniu 133 r. w trakcie kontynuowania "adań naaktywno*cią tego preparatu 46letnia c!rka ,omagka ukłuła si# igłą i groziła jej amputacja r#ki naskutek zaka)enia. <rzej#ty ,omagk postanawia ratowa( c!rk# za pomocą potencjalnego leku jakim "ył prontosil czerwony. ajpierw wypr!"ował go na so"ie dla stwierdzenia czy nie jestnie"ezpieczny dla ludzi po czym zaaplikował go c!rce. Kuracja tym preparatem szy"kouzdrowiła dziecko. E"ecnie takie post#powanie tzn. podanie preparatu pacjentowi "ezwielostronnego potwierdzenia jego skuteczno*ci i wykazania )e nie powoduje nie"ezpiecznychskutk!w u"ocznych jest przest#pstwem. Ka)dy nowy lek musi mie( przewidziany prawemcertiikat zezwalający na wprowadzenie go do lecznictwa.

' 13 r. ,omagk opu"likował wyniki "adań nad aktywno*cią przeciw"akteryjną prontosilaczerwonego i w tym samym roku irma Iayer rozpocz#ła produkcj# leku pod nazwą "rontisil . '13* r. "rontosil otrzymał złoty medal na Qwiatowej 'ystawie w <ary)u.

>3

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


<rontosil czerwony otrzymuje si# poprzez sprz#ganie meta6enylenodiaminy z sol# diazoniow#uzyskaną z sulanilidu.

NH2

O2NH2 O2NH2

N2

NH2

NH2

N

NH2

NH2

N O2NH

2

N&NO2

HCl

Cl-

:#-<ani-a&id pron,o:i- 6zerwon%

,alsze losy prontosilu czerwonego tego cudownego leku są nie mniej ascynujące ni) odkrycie jego wła*ciwo*ci terapeutycznych. 1ystematyczne "adania nad tym preparatem wykazały )e w)ywym organizmie prontosil czerwony ulega "iodegradacji do sulanilidu $ p6amino"enzenosuloamidu% kt!ry jest aktywną ormą leku. nacznie tańszy produkt degradacjiokazał si# "y( tak samo skuteczny w leczeniu zaka)eń jak jego prekursor. 'yja*niło si# te)dlaczego pr!"y in vitro nie wykazały aktywno*ci prontosilu czerwonego. <otrze"ne "yły enzymy)ywego organizmu do uwolnienia sulanilamidu. 1ulanilamid szy"ko wyparł z terapii prontosilczerwony a ze wzgl#du na "rak za"arwienia w odr!)nieniu od preparatu wyj*ciowego "ył początkowo nazywany prontosilem "iałym. E"ecnie ta nazwa nie jest u)ywana. 4ak wi#c

prontosil czerwony pomimo )e "ył prekursorem nowej w!wczas grupy lek!w przeciw"akteryjnych :#-<onoa&id@w szy"ko przestał "y( stosowany w terapii zastąpiły goskuteczniejsze i cz#sto prostsze w syntezie związki w tym sam sulanilamid kt!ry szy"ko stałsi# popularnym lekiem. ego synteza została opu"likowana ju) w 10( r. z tego te) powodu niemo)na "yło go o"ją( ochroną patentową i szereg irm rozpocz#ło jego produkcj#.

NH2 N

NH2

N O2NH

2 NH

2 O2NH

2

h"olE&

eE&E&

pron,o:i-6zerwon%

:#-<ani-a&id$ p6amino"enzenosuloamid%

Sulonoamidy są nadal popularnymi i skutecznymi przeciw"akteryjnymi lekami pomimoodkrycia nowych *rodk!w leczniczych chocia)"y antybiotyków.

20.2.5. Red#6'a zwi=z@w ni,row%6 w /rodowi:# za:adow%&

Red#6'a nitro"enzenu w *rodowisku kwa*nym prowadzi do aniliny. 7o)na przypuszcza( )e "iegnie ona etapami poprzez nitrozo"enzen i enylohydroksyloamin# ale ze wzgl#du na du)ą szy"ko*( reakcji jej produkty po*rednie nie są wyodr#"niane.

NO2 NH

2

NO NHOH

1. GHCl

2. -OHni,ro7enzen

ni,rozo7enzen

ani-ina

<en%-o.%dro:%-oa&ina

atomiast w *rodowisku zasadowym o"oj#tnym lu" sła"o kwa*nym rea6'a red#6'initrozwi#zków "iegnie wolniej. ,o"ierając odpowiednie warunki w tym czynniki redukujące

mo)na reakcj# zatrzyma( na niekt!rych etapach np. pochodnych hydroksyloaminy.NO

2 NHOH

GNH4Cl

HOHni,ro7enzen <en%-o.%dro:%-oa&ina

$DDG%

' innych warunkach cz#*ciowo zredukowane związki wywodzące si# z nitro"enzenu reagują zso"ą i powstają produkty add%6'i np. azoksy"enzen- otrzymuje si# go poprzez red#6';nitro"enzenu za pomocą soli A: 8III9 glukozy a nawet metanolu.

>2

7/23/2019 20. 21. Aminy (1)


NO2

N N

O8N>EN+KEN

:..

:..

+

-

- HCOOni,ro7enzen $HCG%azo:%7enzen

Zadanie& napisz r!wnanie reakcji red#6'i nitro"enzenu metanolem uwzgl#dniając stechiometri#

5echanizm reakcji

itrozo"enzen i enylohydroksyloamina powstające podczas red#6'i nitro"enzenu w*rodowisku zasadowym reagują z so"ą powstaje addukt z kt!rego po utracie wody tworzy si# azoksy"enzen.

N

O

N

OH

H

N N

O OH

H

N N

O OH

N N

O

N N

OH

..

:

++ :

: :.. ..

: ::.. ..

..

-

+

::.. ..

..

-

..

- HOH:..

.. ..

:..

..

azo:%7enzenni,rozo7enzen <en%-o.%dro:%-oa&ina

- -OH:-

+

itro"enzen redukowany cynkiem w *rodowisku zasadowym zostaje przekształcony wazo"enzen.

NO2

N NG-OH

ni,ro7enzen azo7enzen $HDG%∆

%,anie& czy za pomocą reakcji sprz#gania mo)na otrzyma( azo"enzen=

Azo"enzen jest su"stratem do otrzymywania hydrazo"enzenu i "enzydyny. Nydrazo"enzen powstaje w wyniku red#6'i azo"enzenu lu" pro*ciej redukcji nitro"enzenu.

NO2

NH NHni,ro7enzen .%drazo7enzen $?0G%G-OH

∆

Red#6'; nitro"enzenu cynkiem do azo"enzenu lu" hydrazo"enzenu prowadzi si# w podo"nyspos!" jedyna r!)nica polega na tym )e w trakcie otrzymywania hydrazo"enzenu stosuje si# odpowiednio wi#ksze ilo*ci pyłu cynkowego.

Ienzydyna powstaje z hydrazo"enzenu pod wpływem silnych kwas!w w reakcji zwanejprze$r#powanie& 7enz%d%now%&.

NH NH NH2

NH2

1. H+

2. -OH.%drazo7enzen 7enz%d%na

20. 21. Aminy (1)

Documents

Transcript of 20. 21. Aminy (1)