Schema chimica organica parte 3

LE AMMINE

Le ammine sono derivati dell’ammoniaca che al posto degli idrogeni possono avere sostituenti alchilici (R) o erilici (Ar) e

per questo le posso distinguere in ammine 1° , 2°, 3° e Sali d’ammonio. Per dire se è primaria o secondaria non devo più

guardare i sostituenti del C a cui è legata ma direttamente i sostituenti di N.

In natura li chiamo alcaloidi

Le sue caratteristiche sono:

- Basicità

- Nucleofilicità: N ha sempre un doppietto libero

- Legame idrogeno

- Geometria tertramerica

Nomenclatura

Come al solito distiguo il nome sistematico (IUPAC) dai nomi comuni:

nome sistematico nome comune

le ammine prendono il nome classico dell’alcano e parto dall’azoto e descrivo le catene legate ad esso

aggiungono il suffiso -AMMINA come sostituenti alchilici o arilici e aggiungo sempre il

suffisso –AMMINA

se invece voglio indicare NH ( molecole cicliche ecc) lo indico come

come sostituente AMMINO

2

per ammine 2° e 3° simmetriche (omosostituite: che hanno lo stesso sostituente dappertutto)

ammine (N fa parte dell’anello) (N come sostituente di benzene) e

eterocicliche aromatiche eterocicliche aromatiche

è legata a un gruppo carbonilico C=O ammidi

quando un’ammina si chiamano 101

Proprietà delle ammine

• Il legame idrogeno: il legame idrogeno è permesso perché sono composti polari; N è più elettronegativo. Formano

però un legame idrogeno più debole di quello dell’O perché N è meno elettronegativo.

per questo il punto di ebollizione delle ammine è più basso di quello degli alcoli (meno fatica a rompere i legami

idrogeno) allo stesso modo le ammine primarie hanno p.e più alto perché hanno 2 H per fare legami idrogeno e

quindi sono più forti.

• Solubilità: le ammine piccole sono completamente solubili e infatti in genetale le ammine sono molto più solutili di

altri composti.

• Basicità: sono basi deboli come l’ammoniaca e quindi segue gli equilibri a seconda se viene in contatto con altre

basi o acidi deboli. La capacità di essere base è proprio data dal doppietto libero

ammine alifatiche più basiche

Le (che fanno parte di un anello anche come sostituente) sono perché la carica è

ammine aromatiche molto meno basiche

de localizzata sui C vicini ; al contrario le sono perché il doppietto è

sostituenti

bloccato a creare l’aromaticità e non è disponibile a essere ceduto. Per di più se sull’anello ci sono

elettron attrattori come NO la basicità scende ancora di più (per risonanza il doppietto libero di N si sposta e

2

quando incontra il sostituente viene intrappolato anche da lui, invece con sostituenti metilici la basicità

punterebbe).

Attenzione: se l’anello aromatico è completo senza il doppietto di N allora il composto è molto basico

ammidi

le invece (ammine con un C=O) non sono per niente basiche, anzi hanno piccola attività acida passando

-

da NH a NH .

2

guanidina

La è un ammina particolare molto basica perché in grado di de localizzare molto la carica quando si

protona:

• Formazione di Sali: le ammine reagiscono con acidi forti formando Sali solubili in acqua, quindi posso rendere un

ammina insolubile (molto ingombrata) solubile aggiungendo acido forte alla soluzione

• inversioni a ombrello

Stereochimica: non posso distinguere un ammina nei suoi enantiomeri perché fa continue che

i Sali di ammonio invece sono stabili

fanno sempre cambiare da R a S. perché anche il doppietto che di solito è

sempre libero viene impiegato in un legame e quindi non si può più invertire 102

Reattività reazioni si S – sostituzione nucleofila

N

sintesi 1. Alchilazione passo da un ammina

sale

diretta primaria fino a un

d’ammonio se lavoro in

eccesso di alogeno alcano.

ammina primaria -> ammina secondaria più nucleofila -> ammina teriziaria più

nucleofila -> sale d’ammonio

2. Alchilazione mi permette di sintetizzare

sintesi di ammine primarie.

indiretta:

Gabriel Partendo da un alogenuro

alchilico posso sostituire

usando

l’alogeno con NH 2

ftalimmide deprotonata e

una base forte NaHO e

la flatimmide si comporta come un acido e con base forte si deprotona come solvente DMF

diventando un buon nucleofilo

3. Apertura degli apro il triangolino e da un

epossidi con lato metto NH (o anche

2

ammoniaca o sostituita) dall’altro resta -

ammine OH

uso sintetico: metodi riduttivi

4. ammidi ammine 1°, 2° e 3°

Riduzione di da per ottenere prima di tutto sintetizzo

ammidi e nitrili e un’ammide che è fatta da

azidi un gruppo N e da un C=O,

poi semplicemente riduco

C=O eliminandolo e mi

resta l’ammina che volevo.

Come riducente uso il

forte per

solito LiAlH 4

eliminare completamente

C=O

creo per primo il nitrile

legandolo a un alogeno

nitrili e azidi ammine 1°

da per ottenere solo alcano che come sempre

fa uscire X come ottimo

gruppo uscente. Poi uso il

solito riducente LiAlH e

4

riduco il cianuro in

ammoniaca: attenzione

che si aggiunge un metile

se non voglio il CH in più parto dall’azide

2

5. immine posso ottenere tutte le

Riduzione di da ottengo ammine 1° e 2° ammine dalle immine

immine e corrispondenti.

enammine con catalisi acida crea un

immina da un chetone e

poi faccio la riduzione con

H , Ni.

2

così riduco il caratteristico

doppio legame tra C=N

l’enammina la sintetizzo

come prima solo che parto

ammina secondaria

da un

enammine

da ottengo ammine 3° , alla fine il doppio legame

si sposta perché N tine 3

legami

posso partire oltre che da chetoni anche da aldeidi in cui non faccio catalisi

acida ma ho solo disidratazione 103

6. da nitro composti

Riduzione di nitri riduco in modo selettivo solo il aromatici ottengo ammine

gruppi gruppo nitrico NO non tocco il

2 aromatiche

gruppo carbonilico uso metalli su acido o

idrogeno su metallo.

in una seconda fase

aggiungo base, perché

essendo in ambiente

basico per la riduzione ,

l’ammina mi resta NH 3

con base la faccio tornare

normale

altri metodi

7. Riarrangiamento parto da un’ammide per ottenere l’ammina corrispondere, tratto con base sfrutto l’acidità degli H di N,

di Hofmann forte e alogeno formando uno ione faccio

attacco nucleofilo su

alogenuri e con

riarrangiamento ottengo

N=C=O che poi si idrata e

elimino il gruppo

carbonilico.

in sostanza da C=O-NH 2

è una reazione molto selettiva infatti riduce solo il gruppo C=O – NH in NH , se

2 2 ottengo NH 2

nella molecola è presente un altro chetone, non succede niente

1. Formazione di basi di Schiff: sono reazioni di addizione-eliminazione. N è un buon nucleofilo e

reattività formazione di immine

immine e attacca il C carbonilico,

enammine rompo in doppio legame

C=O e ho trasferimento di

protone da N a O

formando OH. Grazie

già fatto in aldeidi e all’ambiente acido

chetoni protono di nuovo O

O facilmente

formando H 2

eliminabile.

formazione di enammina resta solo N legato al C

carbonilico con doppio

legame

l’unica differenza è che qui

di deprotona il C

adiacente spostando il

doppio legame in C=C

2. Formazione di

ammidi (N con

C=O adiacente) già fatto in derivati degli

acidi carbossilici

usando

abbondantemente

ammoniaca (tranne con

alogeno alcani che

aggiungo piridina, base

forte per smorzare la

formazione di HCl)

sostituisco il sostituente

caratteristico con

l’ammina NH e smorzo la

2

formazione di acidi

3. Reazione con sintesi dell’acido nitroso:

acido nitroso creo l’acido nitroso

facendo reagire NaNO

2

su ammine alifatiche con acido cloridrico. Una

volta che l’acido dissocia

crea un ottimo elettrofilo in

grado di attaccare le

ammine. 104

uso le reazioni con l’acido nitroso in laboratorio: aromatico è molto stabile

uso questa reazione per

distinguere le ammine

alifatiche (legate a una

catena aperta) tra loro:

dividendole in 1°, 2° e 3°

perché danno reazioni

diverse

su ammine sono reazioni molto più

aromatiche versatili e come prima

danno prodotti diversi su

1°, 2° e 3°; la più

importante è quella sulle 1°

posso trattare le ione arendiazonico in 2 modi: perché ho come prodotto i

Sali di arendiazonio

1. reazioni con perdita di N 2 questa reazione è

fondamentale nella sintesi

di benzene sostituito

perché posso aggiungere

un ammina per orientare

gli altri sostituenti (che sono

quelli che mi interessano) e

poi toglierla senza

danneggiare nient’altro.

al suo posto posso metterci

un altro sostituente con

queste reazioni ma se

voglio semplicemente

toglierla uso H PO

3 2,

attacco al benzene con la

2. reazioni con addizione all’azoto mia N=N un elettrofilo che

spesso è un altro benzene

fortemente attivato. Li

trovo legati in para

4. Eliminazione di parto da idrossidi di

ammonio quaternario,

Hofmann e è

una reazione di E2 in cui

elimino in anti l’ammina

terziaria e un H dal C

con formazione

adiacente

dell’alchene meno

sostitueti .

anti: guardo il futuro doppio legame: un H viene eliminato da una parte e tutta

l’ammina dall’altra in anti.

se in partenza ho un’ammina primaria devo prima di tutto metilarla in modo da

averla quaternaria e poi semplicemente scaldando la reazione procede 105

1. Alchilazione diretta

In questa reazione sommo a un ammina primaria con un alogenuro alchilico: l’ammina so che è un nucleofilo e quindi

fa un attacco nucleofilo sul C che lega l’alogeno perché ha una leggera carica positiva (elettrofilo) in questo modo N

lega la catena dell’alogeno alcano.

L’ammina con 4 sostituenti torna alla condizione normale eliminando un H (in totale ho una sostituzione)

ho ottenuto un ammina secondaria che so essere più

nucleofila della primaria perché N riesce a rubare più

elettroni da C che li cede . quindi reagisce

nuovamente con l’alogeno alcano

ho ottenuto un’ammina teriziaria che è ancora più

nucleofila delle precedenti e reagirà ancora più