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AMINASAMINAS
.
.
Coniina(veneno, cicuta)
Coniina(veneno, cicuta)
SerotoninaUn importante neuroquímico
SerotoninaUn importante neuroquímico
CafeínaAlcaloide
estimulante
CafeínaAlcaloide
estimulante
AtropinaAtropina Tiamina(vitamina B1)
Tiamina(vitamina B1)
COMPUESTOS NATURALES DERIVADOS DEL NITRÓGENOCOMPUESTOS NATURALES DERIVADOS DEL NITRÓGENO
Nicotina (tabaco)Nicotina (tabaco) Muscarina(de la Amanita muscaria)
Muscarina(de la Amanita muscaria)
Morfina (opio)Analgésico
Morfina (opio)Analgésico
QuininaAntimalárico
QuininaAntimalárico
Clasificación de las Aminas
Clasificación de las AminasClasificación de las Aminas
AlquilaminaAlquilamina
N unido a un grupo alquiloN unido a un grupo alquilo
ArilaminaArilamina
N unido a un grupo ariloN unido a un grupo arilo
Primaria, secundaria, o terciariaPrimaria, secundaria, o terciaria
Esta determinada por el número de átomosEsta determinada por el número de átomosde carbono directamente unidos al nitrógenode carbono directamente unidos al nitrógeno
Nomenclatura de Nomenclatura de AminasAminas
Nomenclatura de las AlquilaminasNomenclatura de las Alquilaminas Primarias (RNH Primarias (RNH22))
Dos tipos: Común y de la Dos tipos: Común y de la IUPACIUPAC
1)1) Se nombran los grupos alquilo Se nombran los grupos alquilo y se unen a la palabra –y se unen a la palabra –amina comoamina comoun sufijoun sufijo
2)2) Se reemplaza la terminación –o del Se reemplaza la terminación –o del alcano padre por la terminación -aminaalcano padre por la terminación -amina
Ejemplos: algunas alquilaminas primariasEjemplos: algunas alquilaminas primarias
CHCH33CHCHCHCH22CHCH22CHCH33
NNHH22
(RNH(RNH22: un carbono unido directamente al N): un carbono unido directamente al N)
CHCH33CHCH22NNHH22 NNHH22
etilaminaetilamina o o etanaminaetanamina
ciclohexilaminaciclohexilamina o ociclohexanaminaciclohexanamina
1-metilbutilamina 1-metilbutilamina oo2-pentanamina2-pentanamina
Se nombran como derivados de la anilinaSe nombran como derivados de la anilina
pp-fluoroanilina-fluoroanilina 5-bromo-2-etilanilina5-bromo-2-etilanilina
NNHH22FF
NNHH22
BrBr CHCH22CHCH33
Nomenclatura de las Arilaminas Primarias (ArNH2)
Los grupos Amino como sustituyentesLos grupos Amino como sustituyentes
Los grupos amino se subordinan y por lo tanto Los grupos amino se subordinan y por lo tanto encuentran por debajo de los grupos OH y los estados encuentran por debajo de los grupos OH y los estados de oxidación más altos del carbonode oxidación más altos del carbonoEn tales casos se nombra el grupo amino como En tales casos se nombra el grupo amino como sustituyentesustituyente
pp-aminobenzaldehído-aminobenzaldehído
NNHH22HHCC
OO
HHOOCHCH22CHCH22NNHH22
2-aminoetanol2-aminoetanol
Aminas Secundarias y TerciariasAminas Secundarias y Terciarias
Se nombran como derivados Se nombran como derivados NN-sustituídos de una amina-sustituídos de una amina
primaria que se toma como compuesto padre.primaria que se toma como compuesto padre.
(N es un localizador o posicionador no es alfabetizado(N es un localizador o posicionador no es alfabetizado
y se trata de la misma manera que un localizador numérico)y se trata de la misma manera que un localizador numérico)
La amina padre es aquella que tenga la cadena más largaLa amina padre es aquella que tenga la cadena más larga
de átomos de carbonode átomos de carbono
EjemplosEjemplos
CHCH33NNHCHHCH22CHCH33 NN-metiletilamina-metiletilamina NNHCHHCH22CHCH33
NONO22
ClCl
4-cloro-4-cloro-NN-etil-3-nitroanilina-etil-3-nitroanilina
CHCH33
NN
CHCH33
NN,,NN-dimetilcicloheptilamina-dimetilcicloheptilamina
Sales de amonioSales de amonio
Un nitrógeno con cuatro sustituyentesUn nitrógeno con cuatro sustituyentes
tendrá una carga positiva y se nombratendrá una carga positiva y se nombracomo un derivado de un ion amonio (NHcomo un derivado de un ion amonio (NH44
++).).
CHCH33NHNH33
++ClCl
––
Cloruro de Cloruro de
metilamoniometilamonio
NN
CHCH33
HH
CHCH22CHCH33
++CFCF33COCO22
––
Trifluoroacetato de Trifluoroacetato de
N-etil-N-metilciclopentilamonioN-etil-N-metilciclopentilamonio
Cuando los cuatro átomos unidos al N sonCuando los cuatro átomos unidos al N soncarbonos, el ion se llama un ion amoniocarbonos, el ion se llama un ion amonio
cuaternario y las sales que lo contienen secuaternario y las sales que lo contienen sellaman sales de amonio cuaternariasllaman sales de amonio cuaternarias
++
CHCH22 NN
CHCH33
CHCH33
CHCH33 II––
Yoduro de benciltrimetilamonioYoduro de benciltrimetilamonio
Sales de amonio
Estructura y Estructura y enlaceenlace
147 pm147 pm
106°106°112°112°
AlquilaminasAlquilaminas
La característica más importante es el alto
potencial electrostático en el nitrógeno. La
reactividad del par de electrones libre es lo que
determina las propiedades de las aminas
Alquilaminas
Compare la geometría en el N de la metilamina,la anilina, y la formamida.
spsp33 spsp22
Geometría plana en el N Geometría plana en el N con hibridación con hibridación spsp2 2 en en
la formamida.la formamida.
CCOO
NNHH22
HH
CC NNHH22
HH
HH
HH
Geometría piramidal en el N con hibridación sp3 en la metilamina.
Geometría piramidal en el N con hibridación sp3 en la metilamina.
Geometría en el N
spsp33 spsp22
Compare la geometría en el N de la metilamina,Compare la geometría en el N de la metilamina,la anilina, y la formamida.la anilina, y la formamida.
Geometría en el N
Geometría plana en el N con hibridación sp2 en la formamida.
Geometría piramidal en el N con hibridación sp3 en la metilamina.
Geometría piramidal en el N con hibridación sp3 en la metilamina.
El ángulo del enlace C—N se bisecta con el
ángulo H—N—H, lo cual permite medir la geometría
en el N.
spsp33 spsp22
Nota: este no es el mismo que el ángulo de enlace H—Nota: este no es el mismo que el ángulo de enlace H—N—HN—H
~125°~125°180°180°
Geometría en el N
El ángulo del enlace C—N que se bisecta con el
ángulo H—N—H es una medida de la geometría en el N.
spsp33 spsp22
~125°~125°180°180°
142.5°142.5°
Geometría en el N
La geometría en el N en la anilina es piramidal;más cercano a la metilamina que a la formamida.
142.5°142.5°
Geometría en el N
La hibridación del N en la anilina se encuentra entre La hibridación del N en la anilina se encuentra entre spsp33 y y spsp22..
El par de electrones libre del N puede ser deslocalizado en el El par de electrones libre del N puede ser deslocalizado en el anillo de mejor manera si el N es anillo de mejor manera si el N es spsp22 y que el par de electrones y que el par de electrones se encuentre en un orbital se encuentre en un orbital pp..
El par de electrones libre está enlazado con mayor fuerza por El par de electrones libre está enlazado con mayor fuerza por el nitrógeno N si este par se encuentra en un orbital el nitrógeno N si este par se encuentra en un orbital spsp33 más más que en un orbital que en un orbital pp..
La hibridación real es un compromiso que maximiza el enlace La hibridación real es un compromiso que maximiza el enlace del par de electronesdel par de electrones
142.5°142.5°
Geometría en el N
Mapas de potencial electrostático de la AnilinaMapas de potencial electrostático de la Anilina
Geometría no plana en el N.
La región de potencial más
negativo está en el N.
Geometría plana en el N.
La región de potencial más
negativo está compartida
por el N y el anillo.
Propiedades físicas
Propiedades físicasPropiedades físicas
Las aminas son más polares y tienen puntos de ebulliciónLas aminas son más polares y tienen puntos de ebullición
más altos que los alcanos; pero son menos polares y más altos que los alcanos; pero son menos polares y
tienen puntos de ebulllición más bajos que los alcoholestienen puntos de ebulllición más bajos que los alcoholes
CHCH33CHCH22CHCH33 CHCH33CHCH22NNHH22 CHCH33CHCH22OOHH
MomentoMomentodipolo (dipolo ():):
Punto de Punto de ebullición:ebullición:
0 D0 D 1.2 D1.2 D 1.7 D1.7 D
-42°C-42°C 17°C17°C 78°C78°C
Los puntos de ebullición de aminas isomériccas disminuyeLos puntos de ebullición de aminas isomériccas disminuyeal ir de aminas primarias a secundarias a terciariasal ir de aminas primarias a secundarias a terciarias
Las aminas primarias tienen dos hidrógenos en el N los Las aminas primarias tienen dos hidrógenos en el N los cualescualestienen la capacidad de formar puentes de hidrógenotienen la capacidad de formar puentes de hidrógenointermoleculares. Las aminas secundarias tienen uno. intermoleculares. Las aminas secundarias tienen uno.
Las aminas terciarías no pueden formar puentes de Las aminas terciarías no pueden formar puentes de hidrógeno intermoleculareshidrógeno intermoleculares
CHCH33CHCH22NNHCHHCH33CHCH33CHCH22CHCH22NNHH22 (CH(CH33))33NN
50°C50°C 34°C34°C 3°C3°CPunto de Punto de ebullición:ebullición:
Propiedades físicas
Compuesto CH3CH3 CH3OH CH3NH2 CH3CH2CH3 CH3CH2OH CH3CH2NH2
Peso molecular
30 32 31 44 46 45
Punto de ebullición ºC
-88.6º 65º -6.0º -42º 78.5º 16.6º
Compuesto
CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)2OH CH3(CH2)2NH2 CH3CH2NHCH3 (CH3)3CH (CH3)2CHOH (CH3)2CHNH2 (CH3)3N
Peso molecular
58 60 59 59 58 60 59 59
Punto de ebullición
ºC
-0.5º 97º 48º 37º -12º 82º 34º 3 º
Basicidad de las Basicidad de las aminasaminas
Efecto de la estructura en la BasicidadEfecto de la estructura en la Basicidad
Las alquilaminas son ligeramente más Las alquilaminas son ligeramente más
fuertes que el amoniacofuertes que el amoniaco
AminaAmina Ácido Conj.Ácido Conj. pKpKaa
NHNH33 NHNH44++ 9.39.3
CHCH33CHCH22NHNH22 CHCH33CHCH22NHNH33++ 10.810.8
CH3CH2NH3+ es un ácido más débil que el
NH4+; en consecuencia, CH3CH2NH2 es una
base más fuerte que NH3.
Basicidad de las aminas en solución acuosa
Efecto de la estructura en la Basicidad
Las alquilaminas son ligeramente más fuertes
que el amoniaco.
Las alquilaminas difieren muy poco en su
basicidad.
AminaAmina Ácido Conj.Ácido Conj. pKpKaa
NHNH33 NHNH44++ 9.39.3
CHCH33CHCH22NHNH22 CHCH33CHCH22NHNH33++ 10.810.8
(CH(CH33CHCH22))22NHNH (CH(CH33CHCH22))22NHNH22++ 11.111.1
(CH(CH33CHCH22))33NN (CH(CH33CHCH22))33NHNH++ 10.810.8
Observe que la diferencia que separa a una amina primaria
de una secundaria de una terciaria es únicamente de 0.3 unidades de pKa
Basicidad de las aminas en solución acuosa
Las alquilaminas son bases ligeramente másLas alquilaminas son bases ligeramente más
fuertes que el amoniaco.fuertes que el amoniaco.
Las alquilaminas difieren muy poco en su Las alquilaminas difieren muy poco en su
basicidad.basicidad.
Las arilaminas son bases mucho más débiles Las arilaminas son bases mucho más débiles
que el amoniacoque el amoniaco
Efecto de la estructura en la Basicidad
Basicidad de las aminas en solución acuosaBasicidad de las aminas en solución acuosa
AminaAmina Ácido Conj. Ácido Conj. pKpKaa
NHNH33 NHNH44++ 9.39.3
CHCH33CHCH22NHNH22 CHCH33CHCH22NHNH33++ 10.810.8
(CH(CH33CHCH22))22NHNH (CH(CH33CHCH22))22NHNH22++ 11.111.1
(CH(CH33CHCH22))33NN (CH(CH33CHCH22))33NHNH++ 10.810.8
CC66HH55NHNH22 CC66HH55NHNH33++ 4.64.6
HH22NN•••• Menor basicidad en las arilaminasMenor basicidad en las arilaminas
++HH
NN
HH
HH
++ NNHH22 ++•••• ++
HH33NN
ppKKaa = 4.6 = 4.6
ppKKaa =10.6 =10.6
Ácidomás fuerte
Ácidomás débil
Basemás fuerte
Basemás débil
HH22NN••••
++HH
NN
HH
HH
++ NNHH22 ++•••• ++
HH33NN
Ácidomás fuerte
Ácidomás débil
Cuando el ion anilinio pierde
un protón, el par de
electrones que se forma está
deslocalizado en el anillo
Menor basicidad en las arilaminas
HH22NN••••
++HH
NN
HH
HH
++ NNHH22 ++•••• ++
HH33NN
La anilina es una base más
débil debido a que retiene con
mayor fuerza a su par de
electrones libre
Basemás fuerte
Basemás débil
Menor basicidad en las arilaminas
Un incremento en la deslocalización hace que ladifenilamina sea una base más débil que la anilina, y latrifenilamina será una base más débil que la difenilamina
CC66HH55NNHH22 (C(C66HH55))22NNHH (C(C66HH55))33NN
ppKKa a del ácido conjugado:del ácido conjugado:
4.64.6 0.80.8 ~-5~-5
Menor basicidad en las arilaminas
Efecto de los sustituyentes sobreEfecto de los sustituyentes sobre la basicidad de las Arilaminas la basicidad de las Arilaminas
Los grupos alquilo en el anillo incrementan la basicidadLos grupos alquilo en el anillo incrementan la basicidad
(es ligero el incremento, en menos de 1 unidad de p(es ligero el incremento, en menos de 1 unidad de pKK).). XX NHNH22
XX ppKKa a del ácido conjugadodel ácido conjugado
HH 4.64.6CHCH33 5.35.3
Los grupos electroatractores, en especial cuando están
en posiciones orto y/o para al grupo amino, se ve disminuída
su basicidad y el efecto puede ser grande XX NHNH22
XX ppKKa a del ácido conjugado del ácido conjugado
HH 4.64.6CFCF33 3.53.5
OO22NN 1.01.0
Efecto de los sustituyentes sobre la basicidad de las Arilaminas
p-Nitroanilina
El par de electrones libre del nitrógeno de la amina está El par de electrones libre del nitrógeno de la amina está conjugado con el grupo nitro en posición conjugado con el grupo nitro en posición parapara – de hecho más deslocalizado que en la propia anilina. – de hecho más deslocalizado que en la propia anilina. La deslocalización se pierde al protonarse la aminaLa deslocalización se pierde al protonarse la amina
NNHH22
OO
NN
OO
–– ••••••••••••
••••
++
••••
••••
OO
NN
OO
–– ••••••••••••
•••• ••••••••––
NNHH22
++ ++
SE REDUCE LA BASICIDAD DE LA para-NITROANILINA DEBIDO A LADESLOCALIZACIÓN DEL PAR DE ELECTRONES
SE REDUCE LA BASICIDAD DE LA para-NITROANILINA DEBIDO A LADESLOCALIZACIÓN DEL PAR DE ELECTRONES
El efecto es acumulativo
La anilina es 3800 veces más básica que la La anilina es 3800 veces más básica que la pp-nitroanilina.-nitroanilina.
La anilina es ~1,000,000,000 de veces más La anilina es ~1,000,000,000 de veces más básica que la 2,4-dinitroanilina.básica que la 2,4-dinitroanilina.
Aminas HeterocíclicasAminas Heterocíclicas NN
HH
••••
NN••••
es más básica quees más básica que
piperidina piridinapKa del ácido conjugado:
11.2
pKa del ácido conjugado:
5.2
(una alquilamina)(se asemeja a una
arilamina enbasicidad)
NN••••
es más básica que
imidazol piridinapKa del ácido conjugado:
7.0
pKa del ácido conjugado:
5.2
NN HHNN•••• ••••
Aminas Heterocíclicas
ImidazolImidazol
¿Cual es el nitrógeno que se protona en el imidazol?
NN HHNN•••• ••••
HH++ HH++ NN HHNN ••••HH
++
NN HHNN••••
HH
++
ImidazolImidazol
La protonación en la dirección que se indica da lugar a La protonación en la dirección que se indica da lugar a un ion estabilizadoun ion estabilizado
NN HHNN•••• ••••
HH++ NN HHNNHH
++ ••••
NN HHNNHH
••••++
PIRIDINAPIRIDINA N,N-DIMETILANILINAN,N-DIMETILANILINA DMAPDMAP
ÁCIDO CONJUGADOESTABILIZADO
POR RESONANCIA
ÁCIDO CONJUGADOESTABILIZADO
POR RESONANCIA
NH
N
NH2N CH3 NH3
NH2 NH2
O2NN
H
R CO
NH2
H3C C N
COMPUESTO
pKa 11.0 10.7 10.7 9.3 5.2
COMPUESTO
pKa 4.6 1.00 0.00 -1.00 -10.00
Nombre de la Base
PiridinaTrietil amina
Base de Hünig DBU
Formula (C2H5)3N
pKa 5.3 10.7 11.4 12
Barton's Base
t-butóxido de potasio
HMDS de sodio LDA
14 19 26 35.7
Nombre de la Base
Formula
pKa
NN
N
N
NN
NO Na N
Si Si
Na
N
Li
BASES IMPORTANTES QUE SE USAN COMO REACTIVOS
Sales de TetraalquilamonioSales de Tetraalquilamonio (sales cuaternarias de amonio) (sales cuaternarias de amonio)
como catalizadores de como catalizadores de Transferencia de faseTransferencia de fase
Catalisis por Transferencia de FaseCatalisis por Transferencia de Fase
Los agentes de transferencia de fase promuevenLos agentes de transferencia de fase promueven
la solubilidad de las sustancias ionicas en la solubilidad de las sustancias ionicas en
disolventesdisolventes
no polares. Ellos transfieren la sustancia iónica de no polares. Ellos transfieren la sustancia iónica de
una fase acuosa a una fase no acuosa. una fase acuosa a una fase no acuosa.
Los agentes de transferencia de fase incrementanLos agentes de transferencia de fase incrementan
la rapidez de las reacciones que involucren anionesla rapidez de las reacciones que involucren aniones
(bases de Lewis, Nucleófilos). El anion esta (bases de Lewis, Nucleófilos). El anion esta
relativamente no solvatado y es muy reactivo en relativamente no solvatado y es muy reactivo en
medios no polares, comparados con el agua o losmedios no polares, comparados con el agua o los
alcoholes.alcoholes.
Las sales de amonio cuaternarias son catalizadoresLas sales de amonio cuaternarias son catalizadoresde transferencia de fase. Ellas son solubles en de transferencia de fase. Ellas son solubles en disolventes no polaresdisolventes no polares
NH3C
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
++Cl–
Cloruro de metiltrioctilamonio
Catalisis por Transferencia de Fase
Las sales de amonio cuaternarias se utilizan como catalizadores de transferencia de fase. Ellas sonsolubles en disolventes no polares.
Cloruro de benciltrietilamonio
Catalisis por Transferencia de Fase
ClCl––CH2CH3
N
CH2CH3
CH2CH3
++CH2CH2
Ejemplo
La reacción SN2 del cianuro de sodio con bromuro
de butilo se lleva a cabo con una rapidez más altacuando está presente el cloruro de benciltrietil- amonio, que cuando no está presente
CH3CH2CH2CH2Br ++ NaCN
CH3CH2CH2CH2CN ++ NaBr
Cloruro de benciltrietilamonio
(acuoso)
CN–+
(acuoso)
(acuoso)
(acuoso)
Cl–CH2CH3
NN
CH2CH3
CH2CH3
++CH2CH2 N
CH2CH3
CH2CH3
+CH2CH2 CN-CH2CH3 ++ Cl–Cl–
MecanismoMecanismo
NN
CH2CH3
CH2CH3
++CH2CH2 CN-CH2CH3
(en CH2Cl2)(en CH2Cl2)
(acuoso)(acuoso)
NN
CH2CH3
CH2CH3
++CH2CH2 CN-CH2CH3
MecanismoMecanismo
++
(en CH2Cl2)(en CH2Cl2)
CH3CH2CH2CH2Br
NN
CH2CH3
CH2CH3
++CH2CH2 CN-CH2CH3
(en CH2Cl2)(en CH2Cl2)
N
CH2CH3
CH2CH3
+CH2CH2 Br-CH2CH3 ++ CH3CH2CH2CH2CNCH3CH2CH2CH2CN
MecanismoMecanismo
REACCIONES DE AMINAS:
UN PANORAMA
Preparación de AminasPreparación de Aminas
Hay dos preguntas que se tienen que responder:Hay dos preguntas que se tienen que responder:
1) ¿Como se puede formar el enlace C—N?. 1) ¿Como se puede formar el enlace C—N?.
2) ¿Como se obtiene el estado de oxidación 2) ¿Como se obtiene el estado de oxidación correcto en el nitrógeno (y en el carbono)?correcto en el nitrógeno (y en el carbono)?
Métodos para formar el enlace C—N
Sustitución nucleofílica por el ion azida (NSustitución nucleofílica por el ion azida (N33––) sobre ) sobre
halogenuros de alquilohalogenuros de alquilo
Nitración de arenos o de alcanosNitración de arenos o de alcanos
A partir de epóxidos. Reacción de apertura Nucleofílica A partir de epóxidos. Reacción de apertura Nucleofílica por amoniacopor amoniaco
Adición Nucleofílica de amoniaco o de aminas a Adición Nucleofílica de amoniaco o de aminas a aldehídos y/o cetonasaldehídos y/o cetonas
Sustitución nucleofílica por el amoniaco sobre Sustitución nucleofílica por el amoniaco sobre -haloácidos -haloácidos
Sustitución Nucleofílica sobre el grupo acilo (SSustitución Nucleofílica sobre el grupo acilo (SNNAc)Ac)
Preparación de aminaspor alquilación de amoniaco
Alquilación de amoniaco
La reacción que se desea hacer es:
2 NH3 ++ R—X R—NH2 ++ NH4X
A través de:
H3N •••• ••R X••
H3N R+ •• ••X
••••
–+ +
Y al último:
H3N •••• ++
H N
H
H
R++ H3N H
++++ N
H
H
R••
Pero en la práctica el método no funciona bien.Es usual obtener mezclas de aminas primarias,secundarias y terciarias, además de la salde amonio cuaternaria
NH3
RXRNH2
RXR2NH
RX
R3NRX
R4N+
X–
Alquilación de amoniaco
Conforme la octilamina se forma, ésta compite con Conforme la octilamina se forma, ésta compite con el amoniaco por el 1-bromooctano que no ha el amoniaco por el 1-bromooctano que no ha reaccionado. La reacción de la octilamina con el reaccionado. La reacción de la octilamina con el 1-bromooctano da la 1-bromooctano da la NN,,NN-dioctilamina.-dioctilamina.
CH3(CH2)6CH2BrNH3
CH3(CH2)6CH2NH2
(45%)
+
CH3(CH2)6CH2NHCH2(CH2)6CH3
(43%)
EjemploEjemplo
NH2+ 3 CH3 I
N
NCH3
H3C CH3
:IH
+ NH :I
La síntesis de GabrielLa síntesis de Gabrielde alquilaminas primariasde alquilaminas primarias
Químico Alemán Siegmund Gabriel
Síntesis de GabrielSíntesis de Gabriel
Se obtienen aminas primarias sin la formaciónSe obtienen aminas primarias sin la formaciónde aminas secundarias, etc. como subproductosde aminas secundarias, etc. como subproductos(no hay polialquilación)(no hay polialquilación)
Se lleva a cabo una reacción SSe lleva a cabo una reacción SNN2 sobre un 2 sobre un
halogenuro de alquilo para formar el enlace C—Nhalogenuro de alquilo para formar el enlace C—N
OO
OO
NN•••• ••••––
KK++
Síntesis de Gabriel
El átomo de Nitrógeno lo aporta el N-ftalimiduro de potasio (Ftalimida de potasio)
El átomo de Nitrógeno lo aporta el N-ftalimiduro de potasio (Ftalimida de potasio)
N-Ftalimiduro de potasio
El pEl pKKa de la ftalimida es 8.3a de la ftalimida es 8.3
LaLa N-ftalimida de potasio se prepara con facilidadN-ftalimida de potasio se prepara con facilidadpor la reacción de la Ftalimida con KOHpor la reacción de la Ftalimida con KOH O
O
N•••• ••••––
K++
O
O
NH••••
KOH
N-Ftalimiduro de potasio como nucleófilo O
O
N•• ••– •• ••R X
••+
O
O
N R••
+ •• ••X••
••–
SN2
Ruptura de la ftalimida alquiladaRuptura de la ftalimida alquilada
la hidrólisis de la hidrólisis de la imida es una la imida es una reacción Sreacción SNNAcAc
O
O
N R•• + H2O
H2N R+
CO2H
CO2H
ácido o base
La hidrazinolisis es un método alterno para liberar a La hidrazinolisis es un método alterno para liberar a la amina a partir del derivado de la ftalimidala amina a partir del derivado de la ftalimida
O
O
N R••
H2N R+
O
O
NH
NH
H2NNH2
Ruptura de la ftalimida alquilada
OO
OO
NN•••• ••••––
KK++ + C6H5CH2Cl
DMF
O
O
N CH2C6H5
•• (74%)
EjemploEjemplo
+ C6H5CH2NH2
O
O
N CH2C6H5
••
H2NNH2
(97%)
OO
OO
NHNH
NHNH
Ejemplo
ALQUILACIÓNALQUILACIÓN
FORMACIÓN DEL NUCLEOFILOFORMACIÓN DEL NUCLEOFILO
RUPTURAHidrólisis ó hidrazinolisisRUPTURAHidrólisis ó hidrazinolisis
hidrólisishidrólisis
Organic Reactions in Ionic liquids: N-Alkylation of Phthalimide and Several Nitrogen HeterocyclesOrganic Reactions in Ionic liquids: N-Alkylation of Phthalimide and Several Nitrogen Heterocycles
Z.-G. Le, Z.-C. Chen, Y. Hu, Q.-G. Zheng, Synthesis, 2004, 208-212.Z.-G. Le, Z.-C. Chen, Y. Hu, Q.-G. Zheng, Synthesis, 2004, 208-212.
AbstractA convenient, efficient, and selective N-Alkylation of N-acidic heterocyclic compounds with alkyl halides is accomplished in ionic liquids in the presence of potassium hydroxide as a base. In this manner, phthalimide, indole, benzimidazole, and succinimide can be successfully alkylated.
AbstractA convenient, efficient, and selective N-Alkylation of N-acidic heterocyclic compounds with alkyl halides is accomplished in ionic liquids in the presence of potassium hydroxide as a base. In this manner, phthalimide, indole, benzimidazole, and succinimide can be successfully alkylated.
A convenient Two-Step Procedure for the Synthesis of Substituted Allylic Amines from Allylic AlcoholsA convenient Two-Step Procedure for the Synthesis of Substituted Allylic Amines from Allylic Alcohols
S. E. Sen, S. L. Roach, Synthesis, 1995, 756-758.S. E. Sen, S. L. Roach, Synthesis, 1995, 756-758.
AbstractThe synthesis of isomerically pure allylic amines, including farnesyl amine, is achieved in excellent yields using a modified Gabriel synthesis.
AbstractThe synthesis of isomerically pure allylic amines, including farnesyl amine, is achieved in excellent yields using a modified Gabriel synthesis.
Preparación de Preparación de aminas por aminas por reducciónreducción
Preparación de aminas por reducción
Azidas R-NAzidas R-N33
Nitrilos R-CNitrilos R-CΞΞNN
Derivados del benceno nitro-sustituídos Derivados del benceno nitro-sustituídos Ar-NOAr-NO22
Amidas R-C(O)-NHAmidas R-C(O)-NH22
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Preparación de aminas por reducción
Azidas R-NAzidas R-N33
Nitrilos R-CNitrilos R-CΞΞNN
Derivados del benceno nitro-sustituídos Derivados del benceno nitro-sustituídos Ar-NOAr-NO22
Amidas R-C(O)-NHAmidas R-C(O)-NH22
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Sintesis de Aminas a través de Azidas
Se lleva a cabo una reacción SSe lleva a cabo una reacción SNN2, seguida 2, seguida
de una reducción, para formar una amina primariade una reducción, para formar una amina primaria CH2CH2Br
CH2CH2N3
NaN3
(74%) CH2CH2NH2
(89%)
1. LiAlH4
2. H2O
Las azidas también pueden ser reducidas por medio de una hidrogenación catalítica
Poly(ethylene Glycol) (400) as Superior Solvent Medium against Ionic Liquids for Catalytic Hydrogenations with PtO2, S. Chandrasekhar, S. Y. Prakash, C. L. Rao, J. Org. Chem., 2006, 71, 2196-2199
Poly(ethylene Glycol) (400) as Superior Solvent Medium against Ionic Liquids for Catalytic Hydrogenations with PtO2, S. Chandrasekhar, S. Y. Prakash, C. L. Rao, J. Org. Chem., 2006, 71, 2196-2199
Poly(ethylene glycol) (PEG) (400) has been found to be a superior solvent over ionic liquids by severalfold in promoting the hydrogenation of various functional groups using Adams' catalyst. Both the catalyst and PEG were recycled efficiently over 10 runs without loss of activity, and without substrate cross contamination
Poly(ethylene glycol) (PEG) (400) has been found to be a superior solvent over ionic liquids by severalfold in promoting the hydrogenation of various functional groups using Adams' catalyst. Both the catalyst and PEG were recycled efficiently over 10 runs without loss of activity, and without substrate cross contamination
Preparación de aminas por reducción
Azidas R-NAzidas R-N33
Nitrilos R-CNitrilos R-CΞΞNN
Derivados del benceno nitro-sustituídos Derivados del benceno nitro-sustituídos Ar-NOAr-NO22
Amidas R-C(O)-NHAmidas R-C(O)-NH22
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Síntesis de aminas a través de nitrilosSíntesis de aminas a través de nitrilos
Se lleva a cabo una reacción SSe lleva a cabo una reacción SNN2, seguida de una 2, seguida de una
reducción, para formar una amina primariareducción, para formar una amina primaria
CH3CH2CH2CH2BrNaCN
(69%)
CH3CH2CH2CH2CN
CH3CH2CH2CH2CH2NH2
(56%)
H2 (100 atm), Ni
Los nitrilos también
pueden ser reducidos
por el LiAlH4
Síntesis de aminas a través de nitrilos
CH3CH2CH2CH2BrNaCN
(69%)
CH3CH2CH2CH2CN
CH3CH2CH2CH2CH2NH2
(56%)
H2 (100 atm), Ni
La reducción tambiénocurre con las cianohidrinas
Se lleva a cabo una reacción SN2, seguida
de una reducción, para formar una amina primaria
Preparación de aminas por reducción
Azidas R-NAzidas R-N33
Nitrilos R-CNitrilos R-CΞΞNN
Derivados del benceno nitro-Derivados del benceno nitro-sustituídos sustituídos
Ar-NOAr-NO22
Amidas R-C(O)-NHAmidas R-C(O)-NH22
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Síntesis de aminas a través de NitroarenosSíntesis de aminas a través de Nitroarenos
HNO3
(88-95%)
Cl
Cl NO2
H2SO4
(95%)
1. Fe, HCl2. NaOH
Cl NH2
Los grupos nitro también se
puden reducir con estaño
(Sn) + HCl o por una
hidrogenación catalítica
Palladium-catalyzed reduction of aromatic nitro groups to amines can be accomplished in high yield, with wide functional group tolerance and short reaction times at r.t. using aqueous potassium fluoride and polymethylhydrosiloxane (PMHS) for aromatic nitro groups.
Palladium-catalyzed reduction of aromatic nitro groups to amines can be accomplished in high yield, with wide functional group tolerance and short reaction times at r.t. using aqueous potassium fluoride and polymethylhydrosiloxane (PMHS) for aromatic nitro groups.
Pd-Catalyzed Silicon Hydride Reductions of Aromatic and Aliphatic Nitro Groups, R. J. Rahaim, R. E. Maleczka, Jr., Org. Lett., 2005, 7, 5087-5090.Pd-Catalyzed Silicon Hydride Reductions of Aromatic and Aliphatic Nitro Groups, R. J. Rahaim, R. E. Maleczka, Jr., Org. Lett., 2005, 7, 5087-5090.
Aliphatic nitro compounds are reduced to the corresponding hydroxylamines using triethylsilane instead of PMHS/KFAliphatic nitro compounds are reduced to the corresponding hydroxylamines using triethylsilane instead of PMHS/KF
REDUCCIÓN SELECTIVA DE UN GRUPO NITROREDUCCIÓN SELECTIVA DE UN GRUPO NITRO
REDUCCIÓN DE ZININREDUCCIÓN DE ZININ
REACTIVOS CONAZUFRE (S)
NO2
NO2
1) S8, NaOH
55 CoNaOH
2) HCl
NH2
NO2
3) NaOH (80 %)
N. N. Zinin (1812-1880).
Síntesis de aminas a partir de nitrocompuestos
Zinin. N. Ann. Chem. Pharm. 1842. 44. 283-287; 1844, 52, 361-362: 1853, 85,328-329.
SS
SS S
S
S
S
NOO
SS
SS S
S
S
S
N O
O
SS
SS S
S
S
S
N O
O
H O H
N O
O
H
N
O
O
H+
m-NITRO-NITROSOBENCENO
SS
SS S
S
S
S
O H
OH
+
NO2
NO2
NO2
NO2
NO2
O HS
S
SS S
S
S
S
OHO
H
O H
SS
SS S
S
S
S
O
H
O
H
SS
SS S
S
S
S
OO
H
O H
H O H+
m-DINITROBENCENO
1er. ESTADO DE REDUCCIÓN1er. ESTADO DE REDUCCIÓN
m-DINITROBENCENO Am-NITRO-NITROSOBENCENOm-DINITROBENCENO Am-NITRO-NITROSOBENCENO
SS
S
SS
S
S
N
O
O H
NO2
N
O
+
m-NITRO-NITROSOBENCENO
NO2
SS
SS S
S
SSO
O
H
SO
O
H
O H
SS
S
SS
S
S
N
O
NO2
SO
O
H+
O H
SS
S
SS
S
S
N
O
NO2
SO
O
H++
H
O H
SS
S
SS
S
S
N
O
NO2
SO
O
H
SS
S
SS
S
SS
O
O
OH
N
O
NO2
H
H
O H+
2º. ESTADO DE REDUCCIÓN2º. ESTADO DE REDUCCIÓN
m-NITRO-NITROSOBENCENO AN-(m-NITROBENCEN)-HIDROXILAMINA
m-NITRO-NITROSOBENCENO AN-(m-NITROBENCEN)-HIDROXILAMINA
Funcionalización del grupo OH del grupo hidroxilamina para convertirlo en un mejor grupo saliente Funcionalización del grupo OH del grupo hidroxilamina para convertirlo en un mejor grupo saliente
3er. ESTADO DE REDUCCIÓN:FORMACIÓN DE LA m-NITROANILINA3er. ESTADO DE REDUCCIÓN:FORMACIÓN DE LA m-NITROANILINA
SS
S
SS
S
SS
O
O
+
N
O
NO2
H
H
SS
S
SS
S
SS
O
O
N
O
NO2
H
H
O H
O HH
SS
S
SS
S
SS
O
O
N
O
NO2
H+
SS
S
SS
S
SS
O
O
O HS
SS S
SS S
SO
ON
O
NO2
H+
SSS
S
SS S
SO
O
O
SS
S
SS
S
SS
O
O
O
NH
H
+
SS
S
SS
S
SS
O
O
O
NH
H
+
O H
SS
S
SS
S
SS
O
O
O H
O H
SS
S
SS
S
SS
O
O
O
O H
O H
O HH +
NO2
NO2
O HH
O HH
NH
NO2
H
+ O H
ATAQUE DEL ÁTOMO DE AZUFRE QUE ACTÚA COMO MEJOR NUCLEÓFILO (EFECTO ).ATAQUE DEL ÁTOMO DE AZUFRE QUE ACTÚA COMO MEJOR NUCLEÓFILO (EFECTO ).
Preparación de aminas por reducción
Azidas R-NAzidas R-N33
Nitrilos R-CNitrilos R-CΞΞNN
Derivados del benceno nitro-sustituídos Derivados del benceno nitro-sustituídos Ar-NOAr-NO22
Amidas R-C(O)-NHAmidas R-C(O)-NH22
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Prácticamente cualquier compuesto que contenga nitrógeno, puede ser reducido a una amina, y los cuales incluyen a:
Síntesis de aminas a través de Amidas
(86-89%)
COH
O1. SOCl2
2. (CH3)2NH
CN(CH3)2
O
(88%)
1. LiAlH4
2. H2O CH2N(CH3)2
Solo el LiAlH4 es un
agente reductor apropiado para llevar a cabo esta reacción
Aminación reductivaAminación reductiva
Síntesis de aminas a travésSíntesis de aminas a través de la aminación reductiva de la aminación reductiva
El aldehído o la cetona se encuentra en equilibrioEl aldehído o la cetona se encuentra en equilibriocon la imina, antes de que ocurra la hidrogenacióncon la imina, antes de que ocurra la hidrogenación
OC
R
R'
+ NH3
rápido
NHC
R
R'
+ H2O
En la aminación reductiva, un aldehído o cetonase somete a una hidrogenación catalítica en presencia de amoniaco o una amina
Síntesis de aminas a través de una Síntesis de aminas a través de una aminación reductivaaminación reductiva
OC
R
R'
+ NH3
rápido
NHC
R
R'
+ H2O
H2, NiNH2
R
R' C
H
Una vez formada la imina, esta es hidrogenadamás rapidamente que el aldehído o la cetona.El producto es una amina
Ejemplo:Ejemplo:El amoniaco da una amina primariaEl amoniaco da una amina primaria
O + NH3
H
NH2
H2, Ni
etanol
(80%)
A través de:
NH
Ejemplo: Ejemplo: Las Las aminas primarias dan aminas secundarias primarias dan aminas secundarias
H2, Ni etanol
(65%)
CH3(CH2)5CH2NH
+ H2N
CH3(CH2)5CH
O
A través de
N
CH3(CH2)5CH
Ejemplo:Ejemplo: Las aminas secundarias dan aminas terciarias Las aminas secundarias dan aminas terciarias
H2, Ni, etanol
(93%)
+CH3CH2CH2CH
O
N
H N
CH2CH2CH2CH3
CHCH2CH2CH3
N+
Los intermediarios posibles incluyen a: N
CH CHCH2CH3
CHCH2CH2CH3
N
HO
Ejemplo: Las aminas secundarias dan aminas terciarias
DEGRADACIÓN DE AMIDAS DE HOFMANN
Degradación de amidas de Hofmann
H3C NH2
C
O
+ Br2 + 4 NaOHH2O
H3C NH2 + 2 NaBr + 2 H2O
Degradación de amidas de Hofmann
August Wilhelm von Hofmann
(8 abril (1818) – 5 mayo (1892) fue un químico alemán
Degradación de amidas de Hofmann
Mecanismo de la degradación de amidas de Hofmann
NH2
O
CH3ONa, CH3OH
Br2
- 40 a - 15 Co
N C
HO
OCH3
(90 %)
N
NH2
O
F
Br2, KOH
N
NH2
F
Mecanismo de la degradación de amidas de Hofmann
EjemploReactivo nitrógeno
ReactivoCarbono
1a ReacciónTipo
Producto Inicial
2a ReacciónCondiciones
2a ReacciónTipo
Producto Final
1. N3(–)
RCH2-X
o R2CH-X
SN2RCH2-N3 o
R2CH-N3
LiAlH4 o
4 H2 / Pd Hidrogenólisis
RCH2-NH2 o
R2CH-NH2
2.C6H5SO2N
H(–)
RCH2-X
o R2CH-X
SN2RCH2-NHSO2C6H5
oR2CH-NHSO2C6H5
Na en NH3
(liq) Hidrogenólisis
RCH2-NH2 o
R2CH-NH2
3. CN(–)
RCH2-X
o R2CH-X
SN2RCH2-CN o
R2CH-CNLiAlH4 Reducción
RCH2-CH2NH2 o
R2CH-CH2NH2
4. NH3
RCH=O o
R2C=O
Adición /Eliminación
RCH=NH oR2C=NH
H2 / Ni
o NaBH3CN Reducción
RCH2-NH2 o
R2CH-NH2
5. NH3 RCOXAdición /
EliminaciónRCO-NH2 LiAlH4 Reducción RCH2-NH2
6.NH2CONH2
(urea)R3C
(+) SN1 R3CNHCONH2 NaOH soln. Hidrolisis R3C-NH2
Preparación de Aminas primarias Preparación de Aminas primarias
ftalimidaftalimida
AcOHcat.
AcOHcat.
Un nitriloUn nitrilo
calorcalor
Una iminaUna imina
Una amidaUna amida
UreaUrea
(se adiciona un CH2 a la estructura)(se adiciona un CH2 a la estructura)
calorcalor
H2 / Ni (catalizador)H2 / Ni (catalizador)
4 H2 / Pd (catalizador)4 H2 / Pd (catalizador)
(o LiAlH4)(o LiAlH4)
piridinapiridina
Preparación de Aminas secundarias y terciariasPreparación de Aminas secundarias y terciarias
H2, Ni
(CATALIZADOR)
H2, Ni
(CATALIZADOR)
piridinapiridina
piridinapiridina
piridinapiridina
CH3CO2H
(CATALIZADOR)
CH3CO2H
(CATALIZADOR)
CH3CO2H
(CATALIZADOR)
CH3CO2H
(CATALIZADOR)
H2, Ni
(CATALIZADOR)
H2, Ni
(CATALIZADOR)
UNA SAL DE AMONIO CUATERNARIAUNA SAL DE AMONIO CUATERNARIA
ANHÍDRIDO DE UN ÁCIDO CARBOXÍLICOANHÍDRIDO DE UN ÁCIDO CARBOXÍLICO
AMIDAAMIDA
AMIDAAMIDA
CLORURO DE UN ÁCIDO CARBOXÍLICOCLORURO DE UN ÁCIDO CARBOXÍLICO
ION IMINIOION IMINIO ENAMINAENAMINA
IMINAIMINA
piridinapiridina
enen
oo
Reacciones de aminas:Reacciones de aminas:
Un panoramaUn panorama
Reacciones de las aminas
Las reacciones de las aminas casi siempre involucran Las reacciones de las aminas casi siempre involucran
al par de electrones libre del nitrógeno.al par de electrones libre del nitrógeno.
••••NN HH XX
Como una base:Como una base:
••••NN
CC OOComo un nucleófilo:Como un nucleófilo:
BASICIDADBASICIDAD::
1.1. Reacción con aldehídos y cetonasReacción con aldehídos y cetonas
2.2. Reacción con derivados de ácidos carboxílicos:Reacción con derivados de ácidos carboxílicos:
Cloruros de acilo, anhídridos y ésteresCloruros de acilo, anhídridos y ésteres
Reacciones de las aminas
Reacciones de aminas Reacciones de aminas con con
halogenuros de alquilohalogenuros de alquilo
Las aminas actuan como nucleófilos con los halogenuros de alquilo
•• X+ ••••
••
••N R
H
+ X ••••
••N R
H
+ –
+N R••
H+
Reacciones con halogenuros de alquilo
NH2 + ClCH2
NHCH2
(85-87%)
NaHCO3 90°C
(4 mol) (1 mol)
Ejemplo: exceso de amina
++ 3CH3CH33II
(99%)(99%)
metanolmetanol calorcalor
CHCH22NN(CH(CH33))33
CHCH22NNHH22
++
II––
Ejemplo: exceso del halogenuro de alquilo
La eliminación de HofmannLa eliminación de Hofmann
August Wilhelm von Hofmann químico alemán
Eliminación de Hofmann
Se utiliza como reactivo un hidróxido de una sal Se utiliza como reactivo un hidróxido de una sal de amonio cuaternaria y se obtiene como de amonio cuaternaria y se obtiene como productoproductoun alquenoun alqueno
Es una reacción de eliminación antiEs una reacción de eliminación anti
El grupo saliente es una trialquilaminaEl grupo saliente es una trialquilamina
La regioselectividad es opuesta a la regla deLa regioselectividad es opuesta a la regla deZaitsev, aplicándose la regla de Hofmann.Zaitsev, aplicándose la regla de Hofmann.
AgAg22OO HH22O, CHO, CH33OHOH
CHCH22NN(CH(CH33))33
++
HOHO––
Se preparan al tratar halogenuros cuaternarios Se preparan al tratar halogenuros cuaternarios de amonio con óxido de plata acuosode amonio con óxido de plata acuoso
CHCH22NN(CH(CH33))33
II––
Hidróxidos cuaternarios de amonio
160°C160°C
CHCH22NN(CH(CH33))33
++
HOHO––
Los hidróxidos cuaternarios de amonio, cuando son Los hidróxidos cuaternarios de amonio, cuando son calentados, presentan una reacción de eliminacióncalentados, presentan una reacción de eliminación
CHCH22
(69%)(69%)
++ NN(CH(CH33))33 ++ HH22OO
Eliminación de Hofmann
HH
CCHH22
++NN(CH(CH33))33
––OO•••••••• HH••••
OO••••
HH••••
HH
NN(CH(CH33))33••••
CCHH22
MecanismoMecanismo
calorcalor
La eliminación ocurre en la dirección que da lugar al doble enlace menos sustituído. Esta se conoce como la regla de Hofmann
NN(CH(CH33))33++
HOHO––
CHCH33CHCHCHCH22CHCH33HH22CC CHCHCHCH22CHCH33
CHCH33CHCH CHCHCHCH33
++
(95%)(95%)
(5%)(5%)
Regioselectividad
Parece ser que los factores estéricos (tensión de Parece ser que los factores estéricos (tensión de van der Waals) son los que controlan la van der Waals) son los que controlan la regioselectividad.regioselectividad.
RegioselectividadRegioselectividad
Johannes Diderik van der Johannes Diderik van der WaalsWaals
El Estado de Transición que da lugar al 1-buteno ésta menos impedido que el ET que da lugar a los diastereoisómeros cis o trans-2-buteno
NN(CH(CH33))33++
HH
HH
HH HH
CHCH33CHCH22
El grupo mas voluminoso se encuentra entre dos átomos de H
CC
HHCC
HHHH
CHCH33CHCH22
Producto principal
Regioselectividad
NN(CH(CH33))33++
HH
HH
HH
CHCH33
El grupo más voluminoso se encuentra entre un átomo de H y un grupo CH3
CC
HHCC
CHCH33 HH
CHCH33
Producto minoritario
CHCH33
Regioselectividad
1) Ag2O1) Ag2O
2) calor2) calor
óó
1) Ag2O1) Ag2O 5 %5 %
1) Ag2O1) Ag2O
2) calor2) calor
Eliminación de Hofmann
calor, reflujocalor, reflujo
1) AgOH1) AgOH
2) calor2) calor
2) calor2) calor
3) calor3) calor
trans-ciclooctenotrans-cicloocteno cis-ciclooctenocis-cicloocteno
Eliminación de Hofmann
Br
O Na
OH
CALOR
+
19 % 81 %
N
CH3
H3C CH3I
O Na
OH
CALOR
+
98 % 2 %
ELIMINACIÓN DE ZAYZETFFELIMINACIÓN DE ZAYZETFF
ELIMINACIÓN DE HOFMANNELIMINACIÓN DE HOFMANN
OXIDOS DE AMINA. ELIMINACIÓN DE COPE (SINPERIPLANAR)
Diastereoisómeroeritro
Diastereoisómeroeritro
Diastereoisómerotreo
Diastereoisómerotreo
calorcalor
calorcalor
Isómero Z (90 %)Isómero Z (90 %)
Isómero E (93 %)Isómero E (93 %)
Sustitución Electrofílica Aromática
en Arilaminas
Nitración de la AnilinaNitración de la Anilina
El grupo NHEl grupo NH22 es un activante muy fuerte por es un activante muy fuerte por
resonanciaresonancia
El grupo NHEl grupo NH22 no solo activa al anillo hacia la SEA, no solo activa al anillo hacia la SEA,
sino que también hace que el anillo se oxide con sino que también hace que el anillo se oxide con facilidadfacilidad
Si se intenta llevar a cabo la nitración de la Si se intenta llevar a cabo la nitración de la anilina en forma directa, esta reacción de anilina en forma directa, esta reacción de nitración falla debido al caracter oxidante del nitración falla debido al caracter oxidante del ácido nítrico, obteniéndose un alquitrán negroácido nítrico, obteniéndose un alquitrán negro
Nitración de la Anilina
Estrategia: se disminuye la reactividad de la Estrategia: se disminuye la reactividad de la anilina convirtiendo al grupo NHanilina convirtiendo al grupo NH22 en un grupo en un grupo
amida –C(O)-NHamida –C(O)-NH22 CH(CH3)2
NH2
CH(CH3)2
NHCCH3
O
O
CH3COCCH3
O
(98%)
(se puede usar cloruro de acetilo en lugar de anhidrido acético)
Nitración de la AnilinaNitración de la Anilina
Estrategia: nitrar a la amida formada en el Estrategia: nitrar a la amida formada en el primer pasoprimer paso
CH(CH3)2
NHCCH3
O
HNO3
CH(CH3)2
NHCCH3
O NO2
(94%)
Nitración de la AnilinaNitración de la Anilina
Estrategia: remover el grupo acilo de la amida por Estrategia: remover el grupo acilo de la amida por medio de una hidrólisismedio de una hidrólisis
CH(CH3)2
NHCCH3
O NO2
KOH
etanol,calor
CH(CH3)2
NH2 NO2
(100%)
Halogenación de arilaminas
Se lleva a cabo con facilidad sin necesidad de proteger al Se lleva a cabo con facilidad sin necesidad de proteger al grupo amino, pero es difícil de limitar esta reacción a la grupo amino, pero es difícil de limitar esta reacción a la monohalogenaciónmonohalogenación
CO2H
NH2
Br2
ácido acético
(82%)
CO2H
NH2
Br Br
Monohalogenación de arilaminas
Para lograr esta reacción se disminuye la Para lograr esta reacción se disminuye la reactividad de la arilamina convirtiéndo el grupo reactividad de la arilamina convirtiéndo el grupo NHNH22 en un grupo amida –C(O)-NH en un grupo amida –C(O)-NH22, lo cual permite , lo cual permite limitar esta reacción a una monosustituciónlimitar esta reacción a una monosustitución
Cl
NHCCH3
O CH3
(74%)
Cl2
ácido acético
NHCCH3
O
CH3
Sulfonación de Anilina.Sulfonación de Anilina. Síntesis del ácido sulfanílico Síntesis del ácido sulfanílico
NH2
H2SO4
CALOR
(250 C)o
NH S
OH
O O
ÁCIDO
SULFÁMICO
H2SO4
CALOR
(250 C)o
NH2
SO
OH
O
ÁCIDO
SULFÁNÍLICO
H OS
O O
O H H OS
O O
O H+
H O
SO O
O H OS
O O
O H+
H
H O
SO OH
O HH
+
H OS
O O
O H
OS
O O
O HO H
H
H+
ELECTRÓFILO
FORMACIÓN DEL ELECTRÓFILO
PRIMERA REACCIÓN: FORMACIÓN DEL ÁCIDO SULFÁMICO
H O
SO O
+NH
H
N
H
H
HOS
O
O
O HH
O HH
HN
H
HOS
O
O
+
ÁCIDOSULFÁMICO
SEGUNDA REACCIÓN: SEA
N
H
H O S
O
O
+
H O
SO O ADICIÓN
N
H
H O
SO O
+H
HO
SO
O
O HH
ELIMINACIÓN
O HH
H
H2N S
O
OH
O
ÁCIDOSULFÁNÍLICO
Reacciones de Friedel-CraftsReacciones de Friedel-Crafts
El grupo amino de una arilamina deben ser El grupo amino de una arilamina deben ser protegidos como una amida para poder llevar a protegidos como una amida para poder llevar a cabo la reacción de Friedel-Craftscabo la reacción de Friedel-Crafts NHCCH3
O
CH2CH3 CH3CCl
O
AlCl3
(57%)
NHCCH3
O CH3
CCH3O
FORMACIÓN DE AMIDASSULFONAMIDAS
Oscar Heinrich Daniel Hinsberg
Químico alemán
Soluble en agua
Soluble en agua
Neuralizado con la base
Sólido insoluble
Amina 3ª-
Amina 2ª-
Amina 1ª-
Amina primariaAmina primaria
Soluble
Insoluble
Amina secundariaAmina secundaria
No hay reacción
Insoluble
Amina terciariaAmina terciaria
Insoluble
Soluble
FORMACIÓN DE AMIDASCARBOXAMIDAS
RCOHRCOH
OO
++ R'R'NNHH22 RCORCO
OO
++ R'R'NNHH33
++––
calorcalor
RCRCNNHR'HR'
OO
++ HH22OO
Preparación de las amidas
Las aminas Las aminas no no reaccionan con los ácidos reaccionan con los ácidos carboxílicos para formar amidas. La única reacción carboxílicos para formar amidas. La única reacción que ocurre es un equilibrio ácido-base.que ocurre es un equilibrio ácido-base.
COHCOH
OO
++
HH22NN
225°C225°C
++ HH22OO
(80-84%)(80-84%)
CCNNHH
OO Ejemplo
RCRCClCl
OO
++ RCRCNNR'R'22
OO
++ HH22OO
Los cloruros de acilo reaccionan con el amoniaco Los cloruros de acilo reaccionan con el amoniaco y las aminas para formar amidas:y las aminas para formar amidas:
R'R'22NNHH + HO+ HO––
++ ClCl––
CCRR
OO
ClCl
NNR'R'22
HH Reacciones de los Cloruros de Acilo
A través de:A través de:
CC66HH55CCClCl
OO
++NaOHNaOH
(87-91%)(87-91%)
HH22OO
HHNN
CC66HH55CCNN
OO
Ejemplo
++ RCRCNNR'R'22
OO
++
Los anhídridos de ácidos reaccionan con amoniaco o Los anhídridos de ácidos reaccionan con amoniaco o
aminas para formar amidas:aminas para formar amidas:
2R'2R'22NNHHRCRCOOCRCR
OO OO
RCORCO––
OO
R'R'22NNHH22
++
A través de:A través de:
CCRR
OO
OCROCR
NNR'R'22
HH
OO
Reacciones de los anhídridos de ácido
(98%)(98%)
++CHCH33COCCHCOCCH33
OO OO HH22NN CH(CHCH(CH33))22
OO CHCH33CCNNHH CH(CHCH(CH33))22
Ejemplo
DROGAS SULFAS
ÁCIDO FÓLICO (Vitamina B9)Factor de crecimiento
Ácido p-aminobenzoícoSulfanilamida
Sulfadiazina, antibiótico
¿Cuál la sulfa que todavía se usa?¿Cuál la sulfa que todavía se usa?
PROPONER SU SÍNTESIS QUÍMICA A PARTIR DE BENCENOPROPONER SU SÍNTESIS QUÍMICA A PARTIR DE BENCENO
Bactrim (sulfametoxazol y trimetoprim) es un antibióticoBactrim (sulfametoxazol y trimetoprim) es un antibiótico
H2N
SN
O O
H
N O
SULFAMETOXAZOL
FORMACIÓN DE IMINAS
R'R
O
+ H N
H
ZR'R
NZ
+ H O H
REACTIVO PRODUCTO
H H N
H
H AMONIACOR'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
NH2H
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 EnaminasFormación Enaminas
Después de la adición de RDespués de la adición de R22NH, el proton se NH, el proton se pierde en el átomo de carbono adyacentepierde en el átomo de carbono adyacente
CC
O
C
C
O
H++ R2NH
NH
R
C
C
HON
R
C
C
H2ON
R
C
CN
R
+ H3O+
R
H
H HH
H H
R R R
H H H
Gilbert Stork (nacio el 31 de diciembre de 1921). Es un químico orgánico belga que radica los Estados Unidos
C C
R
R
R
N
R'
R'
C C
R
R
R
N
R'
R'
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 baseFormación 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)
Paso1
Paso 2
Paso 3Trabajo
final
Nitrosación de Nitrosación de AlquilaminasAlquilaminas
Ion nitrito, ácido nitroso y el cation nitrosilo
HH++
––OO••••••••
••••NN OO•••• ••••
••••OO•••• ••••NN OO••
•• ••••••••
HH
HH++
OO ••••NN OO•••• ••••
HH
HH
++••••++••••NN OO••
•• ••••++OO ••••
HH
HH
••••
++••••NN OO••
•• ••••
Cation nitrosilo y nitrosaciónCation nitrosilo y nitrosación
Catión nitrosilo y nitrosación
++••••NN OO••
•• ••••++••••NN
NN ••••NN OO•••• ••••
++
Nitrosación de alquilaminas secundarias
la nitrosación de la nitrosación de aminas secundarias aminas secundarias forma una forma una NN-nitroso -nitroso
aminaamina
+••N O•• ••
••N
H
+
N ••N O•• ••+
H+
H
+
N ••N O•• ••••
(CH3)2NH••NaNO2, HCl
H2O(88-90%)
••(CH3)2N••N O•• ••
Ejemplo
Algunas N-nitroso aminas
N-nitrosopirrolidina
(nitrito para curar tocino)
NN
NNOO
N-nitrosonornicotina(humo del tabaco)
NN
NNOONN
(CH(CH33))22NN NN OON-nitrosodimetilamina
(curtido de pieles)
Nitrosación de alquilaminas primarias
Es análogo a la Es análogo a la nitrosación de aminas nitrosación de aminas secundarias a partir secundarias a partir
de este puntode este punto
++••N O•• ••
••N
H
HR
N ••N O•• ••+
H
HR
+H
+
N ••N O•• ••••
R
H
Esta especie reaccionaEsta especie reaccionaposteriormenteposteriormente
N ••N O•• ••••
R
H
H+
N ••N O••••
R
H H
+ ••N ••N O••••
R
HH
+
+
HH
+••N ••N O••
R
H
Nitrosación de alquilaminas primarias
La nitrosación de La nitrosación de una alquilamina una alquilamina
primaria da una sal primaria da una sal de un ion de un ion
alquildiazonioalquildiazonioEl proceso se El proceso se
llama llama diazoacióndiazoación
+
H
••N ••N O••
R
H
+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 Nitrosación de alquilaminas
Hasta el momento no hay alguna química útilHasta el momento no hay alguna química útilasociada con la nitrosación de alquilaminas terciariasasociada con la nitrosación de alquilaminas terciarias
••NR
R
R
N ••N O•• ••+R
R
R
Nitrosación de arilaminas
Nitrosación de arilaminas terciarias
La reacción que se lleva a cabo es una SLa reacción que se lleva a cabo es una SEEAA N(CH2CH3)2
(95%)
1. NaNO2, HCl, H2O, 8°C
2. HO–
N(CH2CH3)2
NOO
Nitrosación de N-alquilarilaminas
Es similar a las alquilaminas Es similar a las alquilaminas secundarias;secundarias;
se obtienen se obtienen NN-nitrosoaminas-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 salesde arildiazonio
Ar H
Ar NO2
Ar NH2
Ar N N+
Transformaciones Transformaciones sintéticassintéticas
de las sales de arildiazoniode las sales de arildiazonio
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Ar N N+
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar BrAr 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 Se calienta el sal del tetrafluoroborato del ion diazonio; este proceso se conoce como reacción diazonio; este proceso se conoce como reacción de de Balz-Schiemann Balz-Schiemann (químicos alemanes (químicos alemanes Günther Schiemann y Günther Balz).Günther Schiemann y Günther Balz).
Ar N N+
Ar F
Mecanismo: carbocatión arilo
CALORCALOR
HBF4 (ó HPF6)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 NO2NaNO2NaNO2
CALORCALOR
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Ar N N+
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar BrAr 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%)(70-75%)
NaNONaNO22, H, H22SOSO44,, HH33POPO22
NNHH22 CHCH33 CHCH33
Ejemplo
Ar N N+
Ar H
Ar OH
Ar I
Ar F
Ar BrAr Cl
Ar CN
Transformaciones de las sales de aril diazonio
Mecanismo: radicales libres con sales cuprosas
Preparación de cloruros o bromuros de arilo
Los cloruros o bromuros de arilo se preparan al Los cloruros o bromuros de arilo se preparan al calentar la sal de diazonio con cloruro de cobre (I) calentar la sal de diazonio con cloruro de cobre (I) o bien bromuro de cobre (I)o bien bromuro de cobre (I)Las reacciones de sustitución que usan Las reacciones de sustitución que usan halogenuros de cobre(I) se conocen como halogenuros de cobre(I) se conocen como reacciones de reacciones de SandmeyerSandmeyer
Ar N N+
Ar BrAr Cl
Traugott Sandmeyer,
investigador suizo
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 aril nitrilo se preparan cuando una sal de diazonio se hace reaccionar con cianuro de cobre (I) bajo calentamientoEste es otro tipo de la reacción Sandmeyer
Ar N N+
Ar CN
(64-70%)
2. CuCN, calor
1. NaNO2, HCl, H2O, 0°C
NH2 CH3
CN CH3
Ejemplo
calorcalorcalorcalor
HClHCl
HBrHBr
Lo que hace valiosas a las sales de diazonio
1) 1) Permiten la introducción de los siguientes Permiten la introducción de los siguientes sustituyentes en el anillo bencénico: OH, F, sustituyentes en el anillo bencénico: OH, F, I, y CNI, y CN
2) 2) Permiten obtener patrones de sustitución Permiten obtener patrones de sustitución en el anillo que de otra manera serían muy en el anillo que de otra manera serían muy difíciles de obtenerdifíciles de obtener
BrBr
BrBrBrBr
NNHH22
BrBr
BrBr
BrBr
(74-77%)(74-77%)
NaNONaNO22, H, H22SOSO44,,HH22O, CHO, CH33CHCH22OHOH
NNHH22 BrBr22
HH22OO
(100%)(100%)
Ejemplo
Reacciones de Reacciones de Azo Azo
acoplamientoacoplamiento
Azo ACOPLAMIENTO
Las sales de diazonio son electrófilos débiles.
Solo reaccionan con compuestos aromáticos fuertemente activados hacia la sustitucion electrofílica aromática.
ArAr NN NN++
Ar'Ar' HH++ ArAr NN NN Ar'Ar'
Un compuesto azoUn compuesto azo
Ar' debe tener un grupo electrodonador fuerte como OH, OR, o NR2.
OHOH
++ CC66HH55NN NN++ OHOH
NN NCNC66HH55
ClCl––
Ejemplo
COLORANTES AZOÍCOS USADOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA COLORANTES AZOÍCOS USADOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
OH
N
N
O
SO3H
CH3
CH3
ROJO 40
HO3S
N
N
CH3
OH
N
N SO3H
AMARILLO 5
OH
N
N SO3H
AMARILLO 6
. .
Análisis espectroscópico Análisis espectroscópico
de Aminasde Aminas
Espectroscopía de Infrarrojo
La banda de alargamisnto del enlace N—H aparece La banda de alargamisnto del enlace N—H aparece en el intervalo de 3000-3500 cmen el intervalo de 3000-3500 cm-1-1
Las aminas primarias dan dos señalesen esta región,Las aminas primarias dan dos señalesen esta región,una para una vibración de alargamiento simétrico,una para una vibración de alargamiento simétrico,
y la otra para un alargamiento antiasimétrico y la otra para un alargamiento antiasimétrico
RR NN
HH
HH
simétricosimétrico
RR NN
HH
HH
antiasimétricoantiasimétrico
Las aminas primarias dan dos señales
por alargamiento del enlace N
—H
RNHRNH22
Espectroscopía de Infrarrojo
Número de onda , cm-1
Tra
nsm
itan
cia
(%
)
Espectroscopía de Infrarrojo
RR22NHNH
Número de onda , cm-1
Tra
nsm
itan
cia
(%
)
RMN 1H
Compare los desplazmiento químicos en:Compare los desplazmiento químicos en: HH33CC CHCH22NNHH22
HH33CC CHCH22OOHH
NN CC HH Está más protegido que
3.9 ppm3.9 ppm 4.7 ppm4.7 ppm
OO CC HH
RMN RMN 1313CC
Los carbonos unidos a N están másprotegidos que los unidos a O.
CHCH33NNHH22 CHCH33OOHH
26.9 ppm26.9 ppm 48.0 ppm48.0 ppm
maxmax
204 nm204 nm256 nm256 nm
maxmax
230 nm230 nm280 nm280 nm
maxmax
203 nm203 nm254 nm254 nm
Un grupo amino en un anillo bencénico desplaza lamax a una longitud de onda más larga. La protonación del N da lugar a un espectro de UVque se parece al del benceno
UV-VIS NHNH22
NHNH33
++
Espectrometría de MasasEspectrometría de Masas
Los compuestos que solo contienen C, H, y Los compuestos que solo contienen C, H, y O tienen pesos moleculares pares. Si esta O tienen pesos moleculares pares. Si esta
presente un número impar de átomos de N, el presente un número impar de átomos de N, el peso molecular sera impar.peso molecular sera impar.
Un pico de un ion molecular con un valor Un pico de un ion molecular con un valor mm//zz impar sugiere que la muestra que está siendo impar sugiere que la muestra que está siendo
analizada contiene N.analizada contiene N.
El nitrógeno estabiliza a los carbocationes, los cuales dirigen los
patrones de fragmentación.
(CH(CH33))22NCHNCH22CHCH22CHCH22CHCH33••••
ee––
(CH(CH33))22NCHNCH22CHCH22CHCH22CHCH33
••++
••CHCH22CHCH22CHCH33++(CH(CH33))22NN CHCH22
++
Espectrometría de Masas
CHCH33NHCHNHCH22CHCH22CH(CHCH(CH33))22••••
ee––
CHCH33NHCHNHCH22CHCH22CH(CHCH(CH33))22
••++
••CHCH22CH(CHCH(CH33))22++CHCH33NHNH CHCH22
++
El nitrógeno estabiliza a los carbocationes, los
cuales dirigen los patrones de
fragmentación.
Espectrometría de Masas
