Slide - Reações Aminas - 2023-1

Effect of Substituents on the Basicity of Anilines Substituents, especially those that are electron-withdrawing, influence the basicity of anilines. The substituent effect is important in both the aminium ion (conjugate acid) and free base (see the aniline discussion). Aminium ion Free base When G is electron-releasing, the conjugate acid is stabilized (i.e., base strength is increased) leading to a slightly larger value for its pK_a. E.g., when G is a p-methyl group, the pK_a increases from 4.58 for the parent aniline to 5.08. When G is electron-withdrawing, the conjugate acid is destabilized (i.e., base strength is decreased) leading to a sometimes considerably smaller value for its pK_a. E.g., when G is a p-nitro group, the pK_a drops to 1.00. Conversion of enantiomers to diastereomers Racemic mixture (R)-Stereoisomer + (S)-Stereoisomer Inseparable by routine methods (S)-Chiral resolving agent (R)-Stereoisomer (S)-Stereoisomer (S)-Chiral resolving agent + (S)-Chiral resolving agent (R,S)-Stereoisomer Diastereomeric mixture (S,S)-Stereoisomer (Separable by routine methods) (R)-Stereoisomer (S)-Stereoisomer (S)-Chiral resolving agent (S)-Chiral resolving agent Cleavage interaction Cleavage interaction (R)-Stereoisomer (S)-Stereoisomer (Separable by physical methods) (Separable by physical methods) ΔH² > ΔH¹ The smaller enthalpy change on protonation of cyclohexylamine (ΔH¹) than on protonation of aniline (ΔH²) results from its net resonance stabilization and explains why the alkylamine is more basic than aniline. BASICIDADE DE AMINAS ION AMÔNIO ION HIDRÓXIDO v O par de elétrons não compartilhado no átomo de nitrogênio é dominante na química das aminas, conferindo uma característica especial desta classe de substâncias orgânicas; v Devido ao par de elétrons, as aminas são básicas e também bons agentes nucleofílicos. v Soluções aquosas de aminas são básicas devido ao seguinte equilíbrio: v A maneira mais conveniente de medir a basicidade de uma amina (RNH2) é verifica a acidez do íon amônio correspondente (RNH3+) na reação de ionização característica Aminas convencionais têm valores de Kb = 10-3 to 10-4 Grupos eletro doadores ligados ao N amímico elétron-doadores aumentam a basicidade das aminas; Grupos elétron receptores diminuem a basicidade das aminas; Aminas são bases mais fortes que álcoois, éteres, água; BASICIDADE DE AMINAS Um grupo elétron doador Dois grupos elétron doadores ALGUNS EXEMPLOS Da INFLUÊNCIA DA ESTUTURA MOLECULAR DE AMINAS 1as, 2as, 3as, APRESENTADAS TABELA BASICIDADE DE AMINAS AROMÁTICAS As aminas aromáticas são muito mais fracas do que as aminas alifáticas ou amônia; v Exemplo: a anilina (amina aromática) é menos básica que a ciclohexilamina (amina cíclica alifática. v A deslocalização de ressonância do par de elétrons não compartilhados na anilina é um dos motivos para a diferença da ciclohexilamina; The basicity of pyrrole is especially low because its nominally unshared pair electrons are 6ed up in the "aroma6c sextet" and delocalized about the ring REVISION OF CARBOXILIC ACIDS AND DERIVATIVES A estabilização por deslocalização de elétrons π é importante em amidas, mas relativamente sem importância em seus ácidos conjugados, como ilustrado nestes estruturas de ressonância. ESTABILIZAÇÃO DO GRUPO FUNCIONAL AMIDA DEVIDO A RESSONÂNCIA É DIFERENÇA MARCANTE PARA A REATIVIDADE DO N BÁSICO OU NUCLEÓFILICO DE AMINAS A ressonância diminui a energia da base livre mais do que do estado protonado, dando a este ácido conjugado um pK menor (cerca de zero) em comparação com íon amínio alifático (cerca de 10) Organic Chemistry, Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, Ed. 2012 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; v A separação de uma mistura racêmica em enantiômeros puros é chamado de resolução; v Como os enantiômeros têm propriedades físicas idênticas, tais como solubilidade, ponto de ebulição e retenção cromatográfica tempo, eles não podem ser resolvidos pelo métodos e técnicas comuns como cristalização, destilação ou cromatografia; v No entanto, os diastereômeros têm propriedades físicas diferentes e podem ser separados por técnicas físicas convencionais, uma diferença comumente explorada na resolução de misturas é “colocar” reagir o racemato com um agente quiral para iniciar interações diastereoméricas; SEPARAÇÃO DE ESTEREOISÔMEROS RESOLUÇÃO DE MISTURAS RACÉMICAS Enantiômeros não podem ser separados porque se interconvertem muito rapidamente; Sais de amônio quaternários são agentes de resolução de estereoisômeros A A C B D B C D SAIS DE AMÔNIO NÃO SOFREM INVERSÃO A (S)-1-feniletilamina se combina com uma mistura racêmica de ácido lático para formar sais diastereoméricos. Os diastereômeros são separados por cristalização fracionada Resolução de Misturas Racémicas Formação de sais diastereoisoméricos Exemplificado pela formação de um sal de amônio (S)-1-Feniletilamina (Amina Quiral) Mistura Racêmica (Inseparável por métodos físicos Mistura de Diastereoisômeros Separável por métodos físicos No exemplo dado a seguir, após o processo de separação, cada um dos diastereômeros é subsequentemente tratado com um ácido forte, como o HCl para regenerar o enantiômero correspondente do ácido lático que se quer resolver a mistura enantiomérica Resolução de Mistura Racêmica Formação de Sais Diastereoisômericos O sal de amônio do agente de resolução fica na camada de aquosa, logo a extração por um solvente de roHna como um solvente orgânico permiHrá a recuperação do ácido R-lácHco (Tornando-se um método importante para resolução Uma vez que os compostos enantiomericamente puros são muito caro, geralmente é necessário recuperar e reutilizar o amina quiral, o que torna o método bastante útil Isto é conseguido tratando o sal do (S)-1-feniletil de cloreto de amônio com uma base forte, como sódio hidróxido, para regenerar e recuperar a amina quiral Resolução de Misturas Racémicas Formação de sais diastereoméricos ALQUILAÇÃO DIRETA DE AMINAS Material de partida do processo reacional - amônia ou uma amina com um haleto de alquila ou um outro agente alquilante, leva a alquilação do nitrogênio da amônia ou da amina. ESTE PROCESSO É UM EXEMPLO DE UMA REAÇÃO ??? A AMINA ATUA COMO O NUCLEÓFILO. v Reações de haletos orgânicos (RX) com amônia (NH3) MÉTODOS DE OBTENÇÃO OU SÍNTESE DE DE AMINAS (Revisão) 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 REAÇÃO DE AMINAS COM ALDEÍDOS E CETONAS AMINAÇÃO REDUTIVA ou redução catalítica de Aminas primárias e secundárias reagem com aldeídos ou cetonas, formando iminas e enaminas, respectivamente (Mátéria de QOI já ministrada em aula e assunto da 1ª. prova; Na presença de um agente redutor, iminas e enaminas são reduzidas a aminas; AMINAÇÃO REDUTIVA, COMO A HIDROGENAÇÃO CATALÍTICA, ENVOLVE TIPICAMENTE AS IMINAS OU ENAMINAS E SEUS ÁCIDOS CONJUGADOS COMO INTERMEDIÁRIOS v Aminação redutiva com NaBH3CN é conhecida como reação de Borch, homenagem ao professor Richard F. Borch de química medicinal e farmacologia molecular na Purdue University, que descobriu e desenvolveu a reação enquanto era professor na Universidade de Minnesota em 1971. v Como as reduções de NaBH4, a redução de Borch também requer um solvente prótico ou um equivalente de ácido. Uma fonte de prótons também é necessária para a redução com triacetoxiborohidreto de sódio. 3. Nitrogênio nucleofílico - Aldeídos e as cetonas reagem com aminas primária (RNH2) para formar uma imina. O que é uma IMINA? E o que é uma base de Schiff? REAÇÕES DE ADIÇÃO NUCLEOFÍLICA [NÜ] A ALDEíDOS E CETONAS base de Schiff E com aminas secundárias? Formação de iminas é um processo de reação reversível, em soluções aquosas, as iminas são hidrolisadas e retornam à substancia carbo nilada e à amina. v Síntese de Iminas - Adição Nucleófilica de Aminas Primárias à Carbonila de Aldeídos e Cetonas; v Reações que se processadas em meio ácido pH 4-5 levam a bons rendimentos Reação de aminas secundárias as carbonilas de aldeídos e cetonas v Os aldeídos e as cetonas reagem com aminas secundárias para formar enaminas. Assim como a formação de iminas, a reação requer traços de um catalisador ácido; ACILAÇÃO DE AMINAS v As aminas podem ser convertidas em amidas pela reação com cloretos, anidridos ou ésteres ácidos SUMÁRIO DE REAÇÕES DE AMINAS REVISÃO DAS REAÇOES DE AMINAS PARA A SÍNTESE AMINAS COMO NUCLEÓFILOS As aminas raramente servem como grupos abandonadores na subs3tuição nucleo7lica ou nas reações de eliminação catalisadas por bases. AMINAS são ainda menos eficazes como nucleófilos do que os grupos hidroxila e alcoxila. Embora é possível as amina serem um grupo abandonador. AMINAS sendo bases fracas, as aminas são bons nucleófilos. 1. SÍNTESE DE IMINAS 2. SÍNTESE DE ENAMINAS 2º Amine Aldehyde or Ketone H3O+ Enamine 3. AMINAS A PARTIR DE CLORETOS DE ÁCIDO 3. AMINAS A PARTIR DE CLORETOS DE ÁCIDO 4. AMINES AND SULFONYL CHLORIDE v As aminas reagem com grupos sulfonilas para formar sulfonamidas. v As sulfonamidas são usadas como agentes antimicrobianos; são as chamadas de sulfas. v A reação para formar sulfonamidas ocorre em condições alcalinas para manter a amina nucleofílica. HOFMANN ELIMINATION As amina raramente são bons grupos abandonadores em reações de substituição nucleofílica ou eliminação catalisada por base. Na eliminação de Hofmann, o íon hidróxido atua como uma base para remover o b-hidrogênio e causar uma eliminação de E2 para formar um alceno. Uma trialquilamina é eliminada como grupo de saída durante esta reação. Importância do efeito estérico Na formação de produtos majoritários EXEMPLOS 1. NaOH soln. reflux 2. 2 CH3-I NaOH soln. 1) AgOH (replaces I- with OH-) 2) heat 1) CH3-I 2) AgOH 3) heat 3. (60%) (40%) REVISÃO DE ALDEÍDOS E CETONAS: EXERCÍCIOS: MOSTRE AS AMINAS FORMADAS DE CADA REAÇÃO