Slide - Métodos de Obtenção ou Síntese de Aminas - 2023-1

vReações de haletos orgânicos (RX) com amônia (NH3) MÉTODOS DE OBTENÇÃO OU SÍNTESE DE AMINAS A amina continua reagindo com o haleto orgânico, é assim, é possível se obter aminas secundárias e terciárias, como mostrado a seguir: RX ou ArX + NH3 → R — NH2 + HX ou Ar-NH3 + HX PREPARAÇÃO DE AMINAS POR ALQUILAÇÃO DA AMÔNIA: A reação envolve haletos de alquila (Tópico dado na QO-I Alquilação de NH3 SN2 v REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO NO BENZENO Benzeno reage com halogênios (Br2, Cl2 e I2), sempre com a presença de um catalisador, que pode ser um sal inorgânico (AlCl3, FeCl3 e FeBr3) via "REAÇÕES DE SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍFICA AROMÁTICA (SEAr) OU DE SUBSTITUIÇÃO BENZENO" Reação de SEAr do benzeno em meio ácido nítrico (HNO3), na presença de um catalisador ácido, o ácido sulfúrico (H2SO4) e aquecimento; v Nitração de benzeno v REDUÇÃO DE NITRO DERIVADOS: 1. REDUÇÃO DE NITROCOMPOSTOS NA PRESENÇA DE UM ÁCIDO DILUÍDO SOB AÇÃO DE ZINCO COMO CATALIZADOR - EXEMPLO 1a ) CH3 — CH2 — NO2 + 6 [H] → CH3 — CH2 — NH2 + 2 H2O 1b ) Fenilamina ou Aminobenzeno Anilina Estrutura de Lewis mais estável para anilina Estruturas de ressonância dipolares da anilina Anilina: estabilização devido a ressonância Íon anilinium Síntese de anilina via reação de nitração do benzeno v Benzeno reage lentamente com ácido nítrico concentrado para formar nitrobenzeno (Reação de substituição eletrofílica aromática – SEAr; v Em temperaturas moderadas, a nitração do benzeno não ocorre na presença de HNO3 concentrado porque o nitrogênio do HNO3 tem baixo poder eletrofílico e tem de ser ativado com H2SO4 concentrado, via a protonação de HNO3; v O íon nitrônio, NO2+, um eletrófilo forte, é gerado pela eliminação da água; v Geração de NO3 por meio fortemente ácido O Ion nitrônio, com o átomo de nitrogênio com carga (+) é um eletrófilo e assim pode reagir com o benzeno SÍNTESE DE DE AMINAS A PARTIR DE HALETOS DE ALQUILAS R-X -X- RX = HALETOS DE ALQUILA OU DE ARILA X = halogênios: I- , Br-, Cl-, ®José Augusto Metodologias usuais para todas as várias transformações sintéticas de haletos de alquila ou arila (SN2) podem ser também métodos para a obtenção de aminas ®Vbolzani Reação de haletos de alquila com amônia para síntese de aminas primárias não é um bom método (mesmo que o processo ocorra via SN2 ) Um método de aplicação sintética muito limitada, porque ocorre alquilações múltiplas, a não ser que seja usado um grande excesso de amônia, AS ALQUILAÇÕES MÚLTIPLAS (JÁ ESTUDADAS NA QO-I v Esta reação pode ser otimizada para melhores rendimentos, utilizando-se um grande excesso de amônia. Um exemplo desse tipo de técnica pode ser visto na síntese da alanina a partir do ácido 2-bromoproponóico; Aminas primárias podem ser preparadas a partir de amônia e de haletos de alquila por meio de reações de substituição nucleofílica. Como mostra o exemplo, grande excesso de amônia é usado é para prevenir alquilação posterior da amina primária inicialmente formada (resultando na formação de aminas secundárias e terciárias e sais de amônio quaternário). v Síntese de alanina a partir do ácido 2-bromopropanoico ALANINA É UM AMINOÁCIDO IMPORTANTE DEVIDO AOS INÚMEROS USOS PARA A SAÚDE HUMANA. Alguns exemplos do uso da alanina: ü Regula os níveis de açúcar no sangue. ü Aumenta a imunidade. ü Há indícios de estar relacionada à melhoria do desempenho esportivo, por diminuir o cansaço dos músculos. Ácido 2-bromopropanoico Alanina ALQUILAÇÃO DO ÍON AZIDA E POSTERIOR REDUÇÃO É um método sintético muito mais eficiente para a preparação de uma amina primária a partir de um haleto de alquila; Reação inicial é converter o haleto de alquila em uma alquilazida (R — N3 ) por meio de uma reação de substituição nucleofílica, e depois efetuar a redução da azida formada em uma amina primária com o hidreto de alumínio e lítio (LiAlH4) MÉTODOS DE OBTENÇÃO OU SÍNTESE DE DE AMINAS (CONTINUAÇÃO) v Alquilação de imidas - Síntese de Gabriel para obtenção de aminas primárias Lembram da reação de alcooois com imidas? a) Ftalimida é um bom Nu para as Sn2 e reage bem com haletos de alquila; b) Higrogênios das imidas são ácidos, por que ? SÍNTESE DE GABRIEL – É o nome da reação que utiliza a ftalimida para preparar aminas a partir de haletos de alquila (mecanismo SN2 para formar N-alquil3alimida); Essa síntese também evita as competições de alquilações múltiplas que ocorrem quando os haletos de alquila são tratados com amônia Aula de Química Orgânica II – Lembram-se? Mecanismo geral de reação de derivados de ácidos carboxílicos: Catálise Básica Mecanismo de Adição / Eliminação com um intermediário tetraédrico do qual será eliminado o melhor grupo de partida (a base mais fraca). Formulado aqui para a hidrólise por catálise básica, porém com outro nucleófilo, o mecanismo é análogo SEAr no Benzeno é um método de custo baixo, rendimentos bons e usual: A primeira etapa envolve a nitração do anel aromático e a segunda etapa envolve a redução do grupo nitro. Vários reagentes podem ser usados para realizar essa redução, incluindo hidrogenação na presença de um catalisador ou redução com ferro, zinco, estanho ou cloreto de estanho(II) (SnCl2) na presença de ácido aquoso; REATIVIDADE DE AMINAS COMPARADA A DE AMIDAS v Amidas são muito menos básicas que aminas (até as menos básicas do por exemplo as arilaminas). v O pK do ácido conjugado de uma amida típica é aproximadamente zero; v A menor basicidade das amidas quando comparada à das aminas é devido aos efeitos de ressonância (conjugativo) e indutivo (elegronegatividade dos átomos envolvidos); v Amidaa são estabilizada por ressonância envolvendo o par de elétrons não ligante no átomo de nitrogênio; v Amidas protonadas no átomo de nitrogênio não é estabilizada por ressonância, ver os exemplos a seguir Por que as aminas aromá.cas são bases mais fracas que as alifá.cas? Efeito de ressonância do par de elétrons não compartilhado com o anel benzênico é um dos motivos daa aminas aromáticas serem bases fracas Substituintes retiradores e doadores Grupos retiradores de elétrons por indução, incluindo os derivados de aminas na Substituição Eletrofílica Aromática Subs1tuintes re1radores Substituinte doador -NH2 RNH2, (R)2NH, (R)3N IMPORTÂNCIA DO GRUPO AMINO NAS SUBSTITUIÇÕES ELETROFÍLICAS AROMÁTICAS O grupo amino (-NH2 ) é um doador de elétrons, logo, ativante das SEAr; Grupos que doam elétrons por ressonância, como −NH2 e −OH, ativam o anel e orientam as posições orto e para. Lembram das reações com benzeno? vPosição orto ativada pelo efeito de ressonância para reagir com um E+ vPosição meta, a reação não é favorecida vPosição para ativada pelo efeito de ressonância para reagir com um E+ SÍNTESE DE AMINAS PRIMÁRIAS, SECUNDÁRIAS E TERCIÁRIAS POR MEIO DA AMINAÇÃO REDUTORA DE ALDEÍDOS E CETONAS v Os Aldeídos e as cetonas são substratos para a síntese de aminas: Por meio de uma reação de redução catalítica ou química na presença de amônia ou de uma amina. v As aminas primárias, secundárias e terciárias podem ser preparadas Mecanismo para a reação de aminação redutiva de aldeído ou cetona (ou alquilação redutora da amina) ocorre por meio do mecanismo geral já visto na QO-II Os agentes redutores usuais são: hidrogênio e um catalisador (como o níquel) ou NaBH3CN ou LiBH3CN (cianoboroidreto de sódio ou de lítio). Os dois últimos agentes redutores são similares ao NaBH4 , e são especialmente eficientes nas aminações redutoras. ALGUNS EXEMPLOS DE AMINAS OBTIDAS A PARTIR DE ALDEIDOS E CETONAS v Substituição nucleofílica com íons cianetos ( ) seguida de redução catalítica de nitrila C N MÉTODOS DE OBTENÇÃO OU SÍNTESE DE DE AMINAS v Obtenção de aminas a partir de ácido carboxílico: Síntese de Aminas Primárias, Secundárias ou Terciárias por meio da Redução catalítica de Nitrilas, Oximas e Amidas (Química de aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos de derivados *Amidas podem ser preparadas com rendimentos melgores a partir de cloretos de ácidos, anidridos de ácidos e ésteres. Por que? * Rearranjo de Hofmann - Amidas sem substituição no átomo de N reagem com bromo ou cloro dissolvido numa solução de hidróxido de sódio para formar aminas; A reação se processa via rearranjo molecular, conhecido como rearranjo de Hofmann ou degradação de Hofmann. Por meio da perda do carbono da carbonila por uma reação; ESTA REAÇÃO SE PROCESSA EM 3 ETAPAS Etapa 1: Uma base forte promove a N-bromação da amida Etapa 2: Formação do isocianato Etapa 3: Isocianato sformado é hidrólisado, ocorre uma descarboxilação e produz a amina planejada Redução de amida é um procedimento útil para a monoalquilação de uma amina. Exemplo dado a seguir: Redução catalítica de amidas Reações de aminas Aminas são bons agentes nucleófilos; As reações de aminas mais usuais são: 1. Haletos de alquila, 2. Cloretos de acila, 3. Aldeídos e cetonas; 4. anidridos ácidos, 5. ácido nitroso, 6. cloreto de sulfonila, 7. reações de oxidação, 8. reação de Sandmeyer 9. Eliminação de Hofmann. REAÇÕES DE AMINAS Característica das aminas: ü N hibridizado sp3 ü As aminas apresentam geometria piramidal e os sais de amônio quaternário a geometria tetraédrica; ü Os sais de amônio quaternário formado quando ligados a grupos alquila ou arila distintos, apresentam quiralidade; ü Sais de amônio quirais sãp excelente agentes de resolução de estereoisômeros; Enantiômeros não podem ser separados porque se interconvertem muito rapidamente?? A A C B D B C D SAIS DE AMÔNIO NÃO SOFREM INVERSÃO