Aminy Aminy můžeme formálně odvodit náhradou jednoho nebo více atomů vodíku v molekule amoniaku za uhlovodíkoví zbytky. h h r r r >h >r >r >r r-n-r x0 r amoniak primární sekundární terciární kvarterní amin amin amin amoniová sul Názvosloví aminů Substituční názvosloví - předpona amino- nebo přípona -amin. Skupinově-funkční názvosloví - názvy uhlovodíkových zbytků + amin. ch3 h"n^ch2ch2ch3 h2n-ch2-ch2-oh methyl(propyl)amin 2-aminoethanol /V-methylpropanamin h2n-ch2ch3 ethanamin ethylamin 13. dubna 2020 1/43 Uplatňuje se i triviální názvy aminů. NH< anilin HsC^^NH; 3-methylanilin m-toluidin HO. HO' dopam Aminy Vliv tvorby vodíkových můstků na teplotu varu: CH3CH2CH3 CH3CH2NH2 CH3CH2OH b.v. = -42 °C b.v. = 17 °C b.v. = 78 °C Obecná charakteristika reaktivity aminů: bazicita: nukleofilita: R R i © i r^N^ -R-N-R j" ^ ď H^Qi: r _r i ©i ^.n.^ -- r-n-r r v r i I CH3 -PJ- H3C^ci: 13. dubna 2020 3/43 Aminy Bazicita aminů pKa + pKb = 14 Alifatické aminy - kombinace vlivu substituentů a solvatace: nh- ch3ch2nh: (ch3ch2)2nh (ch3ch2)3n ?Kb 4,75 3,4 3,0 3,2 Aromatické aminy jsou výrazně méně bazické následkem konjugace: c//-^ ® nh- ^=nh2 pKi, 9,4 nh; =\ © -► 13. dubna 2020 4/43 Aminy Bazicita aminů Vliv substituentů na bazicitu: NHp H3C -O- 8,7 NH2 8,9 efekt substituentů M+, I- 1+ / \ NH2 9,4 NH2 10,0 M+, I- N NH2 12,3 M-, I- NH2 13,0 M-, I- 13. dubna 2020 5/43 Aminy Bazicita pyridinu pKb nh2 8,7 9,4 13. dubna 2020 6/43 r^i v/ ■ o Príprava aminu Alkylace amoniaku/nižších aminů H ©i ) H-N-rhK ..O :Ci: H i N H'"SCH3 primární amin © + NH4 :'Či: Nebezpečí vícenásobné alkylace. H H'^CH3 H •< ©i J NH3 CH3 ..9 :ci: H i N + H3C",VCH3 sekundární amin © ..© NH4 :fii: H i H3C CH3 H3C^£I« NH3 ©1 J H3C-Njl-r © :Ci: CH3 N + H3C"*"CH3 + terciární amin © ..© NH4 :pj: H i .N. H3C'*j^vCH3 H3C^pi* CH3 ©' H3C-N-CH3 CH3 kvarterní amoniová sul ..© :Ci: 13. dubna 2020 7/43 r^i v/ ■ o Príprava aminu Primární aminy lze připravit použitím nadbytku amoniaku. NH3 + Br^Y^CHs O nadbytek H2N^CH3 + NH4Br O hlavní produkt Kvarternizace aminů - vyčerpávající alkylace nadbytkem alkylačního činidla. NH3 + Br-CH3 nadbytek CH3 ©' H3C-N-CH3 + 3 NH4Br CH3 Br 13. dubna 2020 8/43 r^i v/ ■ o Příprava aminu Reduktivní aminace O © "%N Jí NH3, Hu(kat.)> j] 2. H20 Rii R2 - H20 ^ Ri R2 H2/Pt 1.NaBH4 H-N'H R1 H R2 One-pot provedení reduktivní aminace. ■jo NH3i H ,© NaBH3CN H i ■ IVU H H Původ selektivity redukce (imin x karbonyl) o NaBH3CN bez reakce NH NaBH3CN bez reakce .NH H © © ,NH2 NaBH3CN NH2 O 13. dubna 2020 9/43 r^i v/ ■ o Príprava aminu Reduktivní aminace NH3; H © NaBHqCN H3C H *CH3 primární amin O A RNH2,H © H^N'R H3C NCH3 NaBHqCN H3C H sekundární amin R2NH,H © R~N-R NaBH3CN H3C ^ CH3 terciární amin 13. dubna 2020 10/43 r^k v/ ■ o Příprava aminu Redukce nitrilů H CH3CH2-Br N^C0N * CH3CH2-CEN \L^4* CH3CH2-C-N bN^ 2. H2(J i \_. - NaBr H Nukleofilní substitucí lze připravit nitrily pouze z 1° a 2° halogenderivátů. Redukce amidů P SOCI? P NH3 P 1.LiAIH4 ^ CH3CH2-C -^ CH3CH2-C -^— CH3CH2-C 0 ,, *» CH3CH2-C-NH2 OH Cl NHo ^"N2U H 13. dubna 2020 11/43 r^k v/ ■ o Příprava aminu Redukce nitroderivátů Ono* —Sž?—- o-*- Zn, Fe, Sn, SnCI2/HCI o o 'CH3 HN03 H2S04 *CH< N02 o 1. Sn/HCI 2. NaOH *CH3 NH< Redukce azidů 1. LÍMH4 2. H20 / CH3CH2Br + NaN3 _ nabr> ch3ch2n3 -^-- ch3ch2-n + n< H2/Pd H r-N v/ ■ / / ■ -o Příprava primárních aminu. 13. dubna 2020 12/43 r^i v/ ■ o Príprava aminu Gabrielova reakce Příprava primárních a někdy i sekundárních aminů o: 1 :n- h ftalimid pKa = 8,3 • • o. :n- CH3 KOH QC o: :n: Qe H20 / H2S04 H3C-Br: - KBr SN2 ,COOH 'COOH kyselina ftalová H :n-ch3 H primární amin o: i :n-ch3 í o: :n-ch3 í QE NH2NH2 Ä7~ o: N i H Q: H + :n-ch3 H primární amin 13. dubna 2020 13/43 Reakce aminů Hofmannovo odbourávání (1851) 9H3 u©/i *x H3C H3C-C-OH frat) ■ C=CH2 + H^H CH3 H3C CH3 © H3C-C-NH2 H f^*-) * bez reakce á \ d AT CH3 Aminová skupina -NH2 je špatnou odstupující skupinou. Hofmannovo odbourávání kvarterních amoniových hydroxidů: odstupující skupina ^ ©?H3 CH3 H3C-N-CH3 Q -^ n^~ii + N + u'°-u Y OH E2 H3C OH2 + H3C' CH3 H H H3CXH3 Reakce probíhá jako E2. 13. dubna 2020 14/43 Reakce aminů Hofmannovo odbourávání NH< H3C CH< CH3Br ^CH2 ©i č H3C-N-CH3 nadbytek H3C CH3 0 Br Ag2Q H20 - AgBr ©i č H3C-N-CH3 H3C CH- ©. OH ^CH2 ©i č H3C-N-CH3 H^C A_XH3 150 °C, ©. E2 HpC' .CH- + H3C^-CH3 + |_| OH CH3 c'^cw + HÄH 3U UH3 95% 5% Stericky náročná odstupující skupina - Hofmannova reakce vede ke vzniku alkenu s méně substituovanou dvojnou vazbou. Br H3C CH< EtONa 25 °C E2 H2C' ,CH 3 + |_| c^^^c^3 + EtOH + NaBr 25% 75% 13. dubna 2020 15/43 Reakce aminů Hofmannovo odbourávání R. K. 13. dubna 2020 16/43 Reakce aminů Reakce aminů s kyselinou dusitou 0=Ň-OĚ^ HLCl: ..0 -:CP .. r 0=N-0-H HLCl: .. .. ©/ 0=NrO: H H ..0 :CP 0=N + H20 ..0 :Ci: Reakcí s kyselinou dusitou dochází k nitrosaci. Sekundární aminy - karcinogenní nitrosaminy. R i FT"VH sekundární amin NaNQ2 HCI nitrosamin R i ) • • •• .s 0=N " © R * Q -H © R 13. dubna 2020 17/43 Reakce aminů Reakce aminů s kyselinou dusitou Nitrosaminy CH3 H3CNvNO NO ó tepelně zpracované smažená slanina tabákový kou maso, ryby, pivo 13. dubna 2020 18/43 Reakce aminů Reakce aminů s kyselinou dusitou Primární aminy - diazoniové soli R-NH2 primární amin NaNQ2 HCl 0-5 °C H R-ISt -► R-N=N-0-H • • * • • N=Q_ HCI H20 ..© :Ci: • • • • R-N=N © ..© :Ci: • • R-NEN © diazoniová sul Mechanismus: © • • • • 0=N R-ŇH2 ©17 R-N-H H N=Q R-N: ( N=Q H y r-$ © - N^)-H H$.H - R-N=N-Ö-H H @ H R-N^N-K):© -► R-N=Ň + O H H 13. dubna 2020 19/43 Reakce aminů Diazoniové soli Diazoniové soli jsou nestabilní, -N2 je velmi dobrou odstupující skupinou .© - R + N=N H3C AT H3C N2 + )© H3C H3C Stabilizace diazoniových solí konjugací - aryldiazoniové soli jsou omezeně stabilní. NEN - (' \—N=N ©< © Q N=N M- a I- efekt -N2 je silně elektronakceptorní skupinou 13. dubna 2020 20/43 Reakce aminů Sandmeyerova reakce NH< NaNQ2/HCI 0°C N ' X Cl ,0 CuX + N; X = CI, Br, I, CN Další přeměny diazoniových solí: H2Q AT .OH .NH; NaNQ2/HCI 0°C N" Cl 0 H3P02 .H Kl 13. dubna 2020 21/43 Reakce aminů Azokopulační reakce Diazoniové soli jsou slabé elektrofily - mohou poskytnout S^Ar s aromáty bohatými na elektronovou hustotu (-OH, O- nebo -NR2). Máslová žluť .NH; NaNQ2/HCI 0°C .N " CH3 N CH- Cl 0 SEAr Methyloranž 13. dubna 2020 22/43 Reakce aminů Prontosil HolSTS\x- O .NH; NaNQ2/HCI 0°C 9x H2N"\ HoN Cl 0 SEAr h2n\ • NU N' NH; NH; basic red 18 HqC ©,CH3 ^CH3 0 Cl S03Na Na03S sunset yellow (E 110) Azobarviva - indikátory, barvení textilií a potravinářská barviva. 13. dubna 2020 23/43 Významné aminy Anilin Výroba: HNQ3> H2S04* k^ H2/Pt Kapalina. a Výroba azobarviv, léčiv, anilinová barviva. H i 13. dubna 2020 24/43 Anilinová barviva 1856 - William Henry Perkin připravil mauvein, první z tzv. anilinových barviv. CH3 https://conrinrions.wikinriedia.org/w/index.php?curid=4330143 13. dubna 2020 25/43 Významné aminy p-Fenylendiamin Výroba kevlaru: Významné aminy Hexan-l,6-diamin (hexamethylendiamin) Surovina pro výrobu nylonu 6.6 o HoN' + Cl Cl O hexan-1,6-diamin dichlorid kyseliny adipové nylon 6,6 Amantadin - antivirotikum. Histamin vniká dekarboxylací histidinu. Původce projevů alergické reakce (kopřivka). H NH2 13. dubna 2020 27/43 Nitrosloučeniny Podražec křovištní Chloramfenikol OH OH chloramfenikol 13. dubna 2020 28/43 Nitrosloučeniny Rezonanční struktury -NO2 skupiny: R-N ^-^ R-N Nitro skupina -NO2 má záporný indukční i mezomerní efekt: 13. dubna 2020 29/43 Nitrosloučeniny Příprava nitrosloučenin ch4 + hn03 400 °c H3C-NO2 + h20 Aromatické nitroderiváty - SeAt k^ HNO3/H2SO4 no2 HNO3/H2SO4 N02 Významné deriváty: no2 no2 02n' >ch3 n02 .oh 02n" ^ ^n02 13. dubna 2020 30/43 Organokovové sloučeniny Vazba C-M má částečně iontový charakter, reaktivita roste s polaritou vazby. Prvek Li Mg Ti AI Cu Si Sn B C Elektronegativita 0,97 1,2 1,3 1,5 U 1,7 1,7 2,0 2,5 % iontové vazby 43 35 30 22 12 12 11 6 Sloučeniny nepřechodných kovů jsou velice reaktivní, mohou vystupovat jako báze, nukleofily a občas také redukční činidla. Sloučeniny přechodných kovů jsou charakteristické kovalentním charakterem vazby C-M, kov se může vyskytovat ve více oxidačních stavech, mohou fungovat jako katalyzátory nejrůznějších reakcí. 13. dubna 2020 31/43 Metody přípravy organokovů Reakce kovu s organickým halogenidem Redukce alkyl-, alkenyl- nebo arylhalogenidů na povrchu kovu. Možné v případě elektropozitivních kovů jako Na, Li, Mg, Zn. Oxidatívni adice: transfer elektronu Li- Li © "Cl •© T Hí Cl0 + Li- " HaC R-X + 2 Li R—Li + LiX R-X + Zn - R-Zn-X R-X + Mg R-Mg-X 13. dubna 2020 32/43 Metody přípravy organokovů Transmetalace Vhodná pro přípravu zvláště sloučenin přechodných kovů. Vychází ze snadno připravitelných sloučenin Mg, Li. Hnací silou reakce je vznik stabilního halogenidu elektropozitivního kovu (LiX, MgX2): MgCI + CdCI2 rj^Y^CdCI + MgCI2 H3C 2 )— MgBr + ZnBr2 H3C H3C. .Zn XH3 ] Y + 2M9Br2 CH3 CH3 Deprotonace kyselých C-H vazeb R-CEC-H + NaH .<=> © - R-CEC: Na + H2 13. dubna 2020 33/43 Grignardova činidla Philippe A. Barbier (1848-1922) Barbier (1899): hhC. CH3 + Mg + CH3I hhC CH- O Et20 H20 13. dubna 2020 34/43 Grignardova činidla Victor Grignard (1871-1935) V Grignard (1900): H3C-I + Mg Et20 O H3C-Mg-l + R-C H .Mgl O R-C-CH3 + H20 H H3C-Mg-l o'Mg R-C-CH3 i H OH R-C-CH3 + MglOH H Rheinholdt, H.: „Fifty years of the Grignard reaction", J. Chem. Educ, 1950, 27 (9), p. 476. (DOI: 10.1021/ed027p476) 13. dubna 2020 35/43 Vlastnosti organokovových sloučenin nepřechodných kovů Rovnováha mezi různými organohořečnatými sloučeninami v roztoku, pro stabilitu sloučenin RMgX je důležitá komplexace s ethery nebo terciárními aminy (Lewisova kyselina-Lewisova báze): 2 R-x Mg 2 R-Mg-X R-Mg-R + MgX2 R-Mg-X R'aR 13. dubna 2020 36/43 Vlastnosti organokovových sloučenin nepřechodných kovů Tyto sloučeniny jsou velice reaktivní, mohou vystupovat jako nukleofily, báze a občas také redukční činidla: h^rH r yMgBr .^MgBr •u - h 1 1 1 1 1 1 1 1 r H^H^MgBr hľ^MgBr + r-h BrMg h^h r r .^.MgBr •u h + 1 1 1 1 1 1 1 1 h "r 13. dubna 2020 37/43 Reakce organokovových sloučenin nepřechodných kovů Reakce s aldehydy a ketony Vznikají příslušné alkoholy: i. H3crrH H3C-L\ :0'LÍ H3C- ■H CH3 HoO :OH H3C- ■H CH3 + LiOH 1. PhMgBr 2. H20 / \ :OH Reakce Grignardových činidel probíhá s největší pravděpodobností přes šestičlenný tranzitní stav za spoluúčasti dvou molekul organokovů: R' R' Mg : i X ..^MgX :0 l + RMgX R I R' R 13. dubna 2020 38/43 Reakce organokovových sloučenin nepřechodných kovů Reakce s aldehydy a ketony Nukleofilní adice organokovu může být doprovázena enolizací (deprotonací C-H vazby) a redukcí: o CH3 CH3 RMgX XMg. H3C^ H3C CH3 XMg CH3 \ + 'O XMg. CH3 CH3 H3C ♦ > < CH3 H3C H CH3 adice enolizace redukce Rozdělení produktů / % Grignardovo činidlo adice enolizace redukce CH3MgX 95 0 0 (CH3)3CMgX 0 35 65 (CH3)3CCH2MgX 0 90 0 13. dubna 2020 39/43 Reakce organokovových sloučenin nepřechodných kovů Reakce s epoxidy Reakcí vznikají alkoholy: rO' ( R-MgX í JO-MgX HpO R í : 2. H20 / H® 1. Bu2CuLi 2. H20 / H HO, H- H Bu 13. dubna 2020 43/43