20.5: Síntesis de Aminas Primarias
- Page ID
- 76150
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Preparación de aminas primarias
Aunque la alquilación directa de amoníaco por haluros de alquilo conduce a 1º-aminas, en muchos casos se prefieren procedimientos alternativos. Estos métodos requieren dos pasos, pero proporcionan producto puro, generalmente en buen rendimiento. La estrategia general es formar primero un enlace carbono-nitrógeno haciendo reaccionar un nucleófilo de nitrógeno con un electrófilo de carbono. La siguiente tabla enumera varios ejemplos generales de esta estrategia en el orden aproximado de nucleofilia decreciente del reactivo de nitrógeno. En la segunda etapa, los sustituyentes de nitrógeno extraños que pueden haber facilitado este enlace se eliminan para dar el producto de amina.
|
|
|
1er |
Producto Inicial |
2da |
2do |
Producto Final |
|---|---|---|---|---|---|---|
| N 3 (—) | RCH 2 -X o R 2 CH-X |
S N 2 | RCH 2 - N 3 o R 2 CH- N 3 |
LiAlH 4 o 4 H 2 & Pd |
Hidrogenolisis | RCH 2 - NH 2 o R 2 CH- NH 2 |
| C 6 H 5 C 2 O 2 NH/OH - | RCH 2 -X o R 2 CH-X |
S N 2 | RCH 2 - N C 2 O 2 C 6 H 5 o R 2 CH- N C 2 O 2 C 6 H 5 |
NaOH/ calor | Hidrogenolisis | RCH 2 - NH 2 o R 2 CH- NH 2 |
| CN (—) | RCH 2 -X o R 2 CH-X |
S N 2 | RCH 2 - CN o R 2 CH- CN |
LiAlH 4 | Reducción | RCH 2 - CH 2 NH 2 o R 2 CH- CH 2 NH 2 |
| NH 3 | RCH=O o R 2 C=O |
Adición/ Eliminación |
RCH= NH o R 2 C= NH |
H 2 y Ni o NaBH 3 CN |
Reducción | RCH 2 - NH 2 o R 2 CH- NH 2 |
| NH 3 | RCOX | Adición/ Eliminación |
RCO- NH 2 | LiAlH 4 | Reducción | RCH 2 - NH 2 |
| NH 2 CONH 2 (urea) |
R 3 C (+) | S N 1 | R 3 C- NH CONH 2 | NaOH soln. | Hidrólisis | R 3 C- NH 2 |
Un ejemplo específico de cada clase general se proporciona en el diagrama a continuación. En los dos primeros, una especie aniónica de nitrógeno experimenta una reacción de S N 2 con un reactivo haluro de alquilo modestamente electrofílico. Por ejemplo #2, se muestra la síntesis de Gabriel. Las condiciones alcalinas desprotonan la ftalmida para crear un nucleófilo fuerte para reacciones de S N 2 con haluros de alquilo. El Ejemplo #3 también comienza con una reacción de cianuro de S N 2 con un haluro de alquilo después de la reducción del grupo ciano para formar una amina primaria que extiende el sistema de carbono del haluro de alquilo por un grupo metileno (CH 2). En estos tres métodos no se pueden usar haluros de 3º-alquilo porque la ruta de reacción principal es una eliminación de E2.
Los métodos ilustrados por los ejemplos #4 y #5 proceden de la reacción de amoníaco, o nucleófilos de nitrógeno equivalentes, con el carbono electrófilo de un grupo carbonilo. Una discusión completa de la química del carbonilo se presenta en un capítulo independiente, pero para los propósitos actuales es suficiente reconocer que el doble enlace C=O está polarizado para que el átomo de carbono sea electrófilo. La adición nucleofílica a aldehídos y cetonas a menudo es catalizada por ácidos. Los haluros y los anhidridos de ácido son aún más electrófilos, y normalmente no requieren catalizadores para reaccionar con nucleófilos. La reacción del amoníaco con aldehídos o cetonas se produce por una vía reversible de adición-eliminación para dar iminas (compuestos que tienen una función C=N). Estos intermedios no suelen aislarse, sino que se reducen a medida que se forman (es decir, in situ). Los cloruros de ácido reaccionan con amoníaco para dar amidas, también por una vía de adición-eliminación, y estas son reducidas a aminas por LiAlH 4.
El sexto ejemplo es un procedimiento especializado para unir un grupo amino a un grupo 3º-alquilo (ninguno de los métodos anteriores lo logra). Dado que un carbocatión es la especie electrófila, se pueden usar reactivos nitrogenados bastante poco nucleófilos. La urea, la diamida del ácido carbónico, se ajusta muy bien a este requisito. La urea 3º-alquil-sustituida resultante se hidroliza luego para dar la amina. Un método importante para preparar 1º-aminas, especialmente aril aminas, utiliza una estrategia inversa. Aquí una especie de nitrógeno fuertemente electrofílico (NO 2 (+)) se une a un compuesto de carbono nucleófilo. Esta reacción de nitración da un grupo nitro que se puede reducir a 1º-amina mediante cualquiera de varios procedimientos de reducción.
Reordenamiento de Hofmann
El reordenamiento de Hofmann, también conocido como degradación de Hofmann y que no debe confundirse con la eliminación de Hofmann, es la reacción de una amida primaria con un halógeno (cloro o bromo) en medio acuoso fuertemente básico (hidróxido de sodio o potasio), que convierte la amida en una amina primaria. Por ejemplo:
Mecanismo:
Reordenamiento de Curtius
El reordenamiento de Curtius implica una acil-azida.
El mecanismo del reordenamiento de Curtius implica la migración de un grupo -R del carbono carbonilo al nitrógeno vecino.
Reducción de Grupos Nitro
Se conocen varios métodos para reducir los grupos nitro a aminas. Estos incluyen hidrogenación catalítica (catalizador H 2 +), zinc o estaño en ácido mineral diluido y sulfuro de sodio en solución de hidróxido de amonio. Los procedimientos descritos anteriormente son suficientes para la mayoría de los casos
Reducción de Nitrilos
Los nitrilos se pueden convertir en aminas primarias por reacción con hidruro de litio y aluminio. Durante esta reacción el nucleófilo hidruro reacciona con el carbono electrófilo en el nitrilo para formar un anión imina. Una vez estabilizada por una complejación ácido-base de Lewis, la sal de imina puede aceptar un segundo hidruro para formar un dianión. El dianión se puede convertir entonces en una amina mediante la adición de agua.
Ejercicio
9. Complete el mapa de reacción a continuación para construir patrones de reacción para la síntesis de múltiples pasos.
- Responder
-
9.
