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Ammine

Classificazione

• Le ammine sono derivati dell’ammoniaca in cui uno o più

idrogeni è stato sostituito da un alchile o un arile.

• Sono le basi più forti presenti negli organismi viventi in

ammino acidi, peptidi, proteine, basi eterocicliche degli acidi

nucleici, alcaloidi, etc. e sono catalizzatori di importanti

reazioni biologiche. R'

NH RNH R NH R' R N R' R N R''

3 2 R '' R'''

1 2 3

o o o

ammoniaca ione

tetraalchilammonio

quaternario

Classificazione

• Le ammine vengono suddivise in:

• ammine alifatiche: ammine nelle quali l’azoto è legato solo

a gruppi alchilici H C

3 benzildimetilammina

N CH

3 ammina 3°

CH

2

ammine aromatiche: ammine nelle quali l’azoto è legato ad

• uno o più gruppi arilici N-metilanilina

CH 3 ammina 2°

NH aromatica

ammine eterocicliche: ammine nelle quali l’azoto è inserito

• in un anello aromatico o alifatico

N N

N

N H H

H

piridina pirrolo piperidina pirrolidina

Chiralità delle ammine

L’azoto può avere 3 gruppi differenti e 1 lone pair, e l’ammina è

chirale, ma gli enantiomeri non possono essere separati a causa

dell’inversione dell’N. ‡

(R)-etilmetilammina stato di transizione (S)-etilmetilammina

Se l’azoto è impedito nella rotazione gli enantiomeri sono separabili.

(R)-1,2,2-trimetilaziridina (S)-1,2,2-trimetilaziridina

Inversione dell’azoto

La barriera dell’inversione è molto bassa: le ammine non sono

separabili. orbitale sp

2

R R

N

R ~6 kcal/mole

orbitale sp

3 R R

R orbitale sp

3

N N

R R

R

I sali di ammonio quaternario sono separabili.

Alcaloidi NH

2

HO

NH

2 OH

dopamina

anfetamina (trasmissione nervosa)

O

CH

OH 3 NH

2

CH O

3

NHCH

3 OCH

3

efedrina (adrenalina) mescalina

O O N

O NHCH

3

O NH

metilenediossimetanfetamina 2

novocaina

(MDMA, “ecstasy”)

Composti Azotati O CH

3

H C

NH N

HO 3

2 N

N N

O N

N

H H CH

3

Coniina Caffeina

Serotonina

O

H C CH

3 3 H C N OH

O

3

N Cl N

CH

3

H C CH

3

HO 3 O Ph

N Atropina

Muscarina Nicotina

H HO

NH

2

OCH

3 N

N

N

H CH

Cl

S

N 3

O

H C H C

N

3 3

OH OH HO

N Chinino tiamina Morfina

Vit B

1

Nomenclatura

IUPAC: alcanammina

come gruppo: H N– ammino

2

RNH – (N-alchilammino)

N – (N,N-dialchilammino)

R

2

Comune: alchilammina, alchilalchil'ammina, dialchilammina, etc.

NH

NH 2 2

1-amminobutano 2-amino-2-metilpropano

butanammina 2-metil-2-propanammina

n-butilammina tert-butilammina

H

N N

CH 3

1-metilamminopropano dimetilamminoetano

N-metilpropanammina N,N-dimetiletanammina

metilpropilammina etildimetilammina

Nomenclatura

Ammine eterocicliche

NH

2 N

N N

N N

H H

indolo

anilina piridina piperidina pirimidina

N

N N N

H H H

pirrolo imidazolo

pirrolidina

Proprietà fisiche

• Le amine sono composti moderatamente polari

legami idrogeno N–H----N sono più deboli di

N H O–H----O (differenza in elettronegatività tra N e

R H H (3.0 – 2.1 = 0.9) è < di quella tra O e H (3.5 –

3

sp 2.1 = 1.4))

trigonale piramidale CH CH CH NH CH OH

3 3 3 2 3

PM 30.1 31.1 32.0

p.eb., °C –88.6 < –6.3 < 65.0

NH NH

2 N

p.eb., °C 48 34 3

< <

Sono solubili in acqua.

Solubilità e odore

• Ammine corte (<6 C) sono solubili in acqua.

• Tutte le ammine sono accettori di legame idrogeno da acqua e

alcoli.

• La ramificazione aumenta la solubilità.

• La maggior parte delle ammine puzzano di pesce in

putrefazione. NH putrescina

2

H N

2 1,4-butandiammina nella carne in

putrefazione

cadaverina

H N NH

2 2 1,5-pentandiammina 11

Sintesi di Ammine

1. Alchilazione diretta per l’ottenimento di ammine 1°

2. Sintesi di Gabriel di ammine 1°

3. Riduzione:

– di azidi

– di nitrili

– di ammidi

– di ossime

4. Aminazione riduttiva di aldeidi o chetoni

5. Riduzione di nitrocomposti aromatici

6. Riarrangiamento di Hofmann

7. Riarrangiamento di Curtius 12

Sintesi di Ammine

1. Alchilazione diretta – ammine 1°

• Le ammine reagiscono con gli alogenuri 1° con meccanismo S 2.

N

• Problema: polialchilazione: si formano miscele di prodotti mono-, di-, and

tri-alchilati e infine sali di tetralchilammonio.

RX RX RX

RX

NH RNH R NH R N R N X

+ –

3 2 2 3 4

NH + RX → RNH + X

Nu 3+ –

3 La reazione

'

NH + RNH X RNH + NH X

B 3+ 4+

– – dovrebbe

3 2 fermarsi qui

RNH + RX → R NH + X

Nu 2+ –

2 2

'

B NH + R NH X R NH + NH X etc. etc.

2+ 4+

– –

3 2 2

• L’alchilazione non può essere controllata!

• Per fare un’ammina 1° si usa un largo eccesso (10:1) di ammoniaca

con un alogenuro 1° o un tosilato 1° (S 2).

N 13

Sintesi di Ammine

2. Sintesi di Gabriel di ammine 1°

• Si usa l’anione ftalimide come una forma di ammoniaca che può essere

alchilata un sola volta.

• Il substrato RX deve essere adatto a S 2, poi si scalda con idrazina.

N N non ulteriormente

alchilabile

O

O O

_ R–NH

KOH R–X KOH 2

K +

NH N + N R H O acido ftalico

2

O

O O

ftalimmide ftalimmide NH –NH idrazina

2 2

potassica calore

pK 9

a O

Limiti della reazione: NH + R–NH

1) RX solo 1° e 2° 2

NH

2) produce solo ammine 1° O

Sintesi di Gabriel

Meccanismo O

HO

O NHNH

2

NH NH NHNH

2 2 2

N-R N-R NHR

O O O

O

O NH

NH

RNH +

2 NH

NH O NHR

O

ftalazina 1,4-dione 15

Sintesi di Gabriel

Esempi O O

NK H NNH

2 2

O N NH

Br 2

O

O O

NK

Br NH

O 2

N H NNH

O 2 2 NH

2

16

Sintesi di Ammine

3a. Riduzione di azidi

• L’azide è un buon nucleofilo. Reagisce con alogenuri o tosilati

2).

1° e 2° non ingombrati (S N Alchil azidi sono esplosivi!

R–X + N → R–N + X

3– –

3 Non si isolano.

• L’azide viene ridotta con LiAlH4 o con H /Pt, Pd o Ni

2

O

H +

3

→

R–N + LiAlH → R–NH

3 4 2

Br N NH

3 2

LiAlH

NaN 1) 4

3 2) H O

2 17

Sintesi di Ammine

3b. Riduzione di nitrili

• Il cianuro C≡N è un buon nucleofilo per S 2.

– N

/cat o LiAlH fornisce il gruppo –CH NH

• La riduzione del nitrile con H

2 4 2 2

(1 C in più rispetto alla catena originaria) H

NaCN 2 RCH NH

R X R C≡N cat. 2 2

DMSO

Br CN CH NH

LiAlH

1) 2 2

4

NaCN 2) H O

2

Sintesi di Ammine

3c. Riduzione di ammidi

• Un cloruro di un acido reagisce con ammoniaca, un’ammina 1° o 2°

per dare un’ammide. con LiAlH .

• Il C=O dell’ammide viene ridotto a CH

2 4

– ammoniaca dà un’ammina 1°:

O

O 1) LiAlH

NH 4

3 NH

NH 2

Cl +

2 2) H O

3

– un’ammina 1° dà un’ammina 2°:

O 1) LiAlH

O 4

CH CH NH N

3 2 2 + H

N 2) H O

Cl 3

H

– un’ammina 2° dà un’ammina 3°:

O

O (CH ) NH 1) LiAlH

3 2 N(CH )

Cl N(CH )

4

3 2 3 2

+

2) H O

3 19


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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti di Chimica organica del professor Romeo sulla reattività delle ammine con analisi dei seguenti argomenti: classificazione delle ammine, chiralità, inversione dell'azoto, sintesi di ammine, sintesi di Gabriel, riarrangiamento di Hofmann e di Curtis, la reattività delle ammine, le reazioni.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in chimica e tecnologia farmaceutiche
SSD:
Università: Messina - Unime
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica organica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Messina - Unime o del prof Romeo Giovanni.

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