Preparazione delle Ammidi

(1)

(2)

cloruri acilici anidridi

esteri

Preparazione delle Ammidi

Le ammidi sono preparate dalle ammine per acilazione con:

(3)

Le ammine non reagiscono con gli acidi carbossilici per dare le ammidi. La reazione che avviene è un trasferimento di protone (acido-base).

RCOH O + R'NH₂ RCO O + R'N+ H₃ –

Se non sono presenti gruppi sensibili al calore, il carbossilato di ammonio formato può essere

(4)

Le ammine non reagiscono con gli acidi carbossilici per dare le ammidi. La reazione che avviene è un trasferimento di protone (acido-base).

RCOH O + R'NH₂ RCO O + R'N+ H₃ – calore RCNHR' O + H₂O

(5)

Esempio COH O + _H₂_N 225°C + H₂O (80-84%) CNH O

(6)

(7)

(8)

(9)

Lattami

I lattami sono ammidi cicliche. Alcuni sono prodotti industriali, altri naturali.

N H

O

e-Caprolattame*: è usato

per preparare un tipo di nylon a

b g

d e

(10)

Lattami

I lattami sono ammidi cicliche. Alcuni sono prodotti industriali, altri naturali.

Penicillina G: un antibiotico b-lattamico

a b CH₃ CH₃ S CO₂H O N C₆H₅CH₂CNH O

(11)

(12)

Immidi

Le immidi hanno 2 gruppi acilici attaccati all’azoto.

RCNCR O O

(13)

Immidi

Gli esempi più comuni sono le immidi cicliche.

NH O O Ftalimmide NH O O Succinimmide

(14)

Preparazione delle Immidi

Le immidi cicliche si preparano per riscaldamento dei sali di ammonio degli acidi dicarbossilici.

NH O O HOCCH₂CH₂COH O O NH₃ OCCH₂CH₂CO O O – – NH₄ + NH₄ + calore

(15)

(16)

(17)

Idrolisi delle Ammidi

L’idrolisi delle ammidi è irreversibile. In soluzione acida l’ammina prodotta è protonata generando un sale di ammonio. + R'N+ H₃ RCOH O RCNHR' O + H₂O + H +

(18)

Idrolisi delle Ammidi

In soluzione basica l’acido carbossilico prodotto è deprotonato per dare uno ione carbossilato.

RCNHR' O + R'NH₂ – RCO O HO + –

(19)

Esempio: Idrolisi Acida (88-90%) CH₃CH₂CHCNH₂ O CH₃CH₂CHCOH O H₂O H₂SO₄ calore + NH+ ₄ HSO₄–

(20)

Esempio: Idrolisi Basica (95%) CH₃COK O KOH H₂O calore + CH₃CNH O Br NH₂ Br

(21)

L’idrolisi acido-catalizzata delle ammidi procede attraverso I soliti due stadi:

1) formazione dell’intermedio tetraedrico

2) dissociazione dell’intermedio tetraedrico Meccanismo dell’Idrolisi Acido-Catalizzata

(22)

Primo stadio: formazione dell’ intermedio tetraedrico RC OH OH NH₂ + H₂O RCNH₂ O H+ L’acqua si addiziona al gruppo carbonilico delle ammidi Questo stadio è analogo all’addizione acido-catalizzata di acqua ai chetoni

(23)

Secondo stadio: scissione dell’intermedio tetraedrico + H+ RCOH O RC OH OH NH₂ N+ H₄

(24)

Meccanismo di formazione dell’intermedio tetraedrico

(25)

1 RC O NH₂ •• • • • • O • _• + H H H

(26)

1 O • _• + H H H RC O NH₂ •• • • + _H • • O • • H H RC O NH₂ •• • • • •

(27)

1 l’ossigeno carbonilico è protonato perchè il catione prodotto è stabilizzato dalla delocalizzazione elettronica (risonanza) RC O NH₂ •• • • + H RC O NH₂ •• • • + _H

(28)

2 • • O • • H H RC O NH₂ •• • • + _H

(29)

2 RC OH NH₂ •• • • • • O • _• + H H • • O • • H H RC O NH₂ •• • • + _H

(30)

3 • • O • • H H RC OH NH₂ •• • • • • O • _• + H H

(31)

3 • • O • • H H O • _• H H H + NH₂ RC OH •• • • • • O • _• H •• RC OH NH₂ •• • • • • O • _• + H H

(32)

Scissione dell’intermedio tetraedrico

(33)

4 O • _• H H H + H₂N RC OH •• • • • • O • _• H ••

(34)

4 • • O • • H H O • _• H H H + H₂N RC OH •• • • • • O • _• H •• RC OH H₂N •• • • OH •• •• H +

(35)

5 RC OH H₂N •• • • OH •• •• H +

(36)

5 + RC OH •• • • OH •• •• + RC OH H₂N •• • • OH •• •• H + NH₃ • •

(37)

6 + RC OH •• • • OH •• •• + RC OH H₂N •• • • OH •• •• H + NH₃ • • H₃O + NH₄ +

(38)

6 RC OH •• OH •• •• + RC OH •• • • OH •• •• +

(39)

6 O •• H •• H RC O •• OH •• •• + _H + O H •• H H RC O •• OH •• •• • •

(40)

Coinvolge due stadi:

1) formazione dell’intermedio tetraedrico

2) dissociazione dell’intermedio tetraedrico Meccanismo dell’Idrolisi Basica

(41)

Primo stadio: formazione dell’intermedio tetraedrico RC OH OH NH₂ + H₂O RCNH₂ O L’acqua si addiziona al gruppo carbonilico delle ammidi Questo stadio è analogo all’addizione base-catalizzata di acqua ai chetoni HO–

(42)

Secondo stadio: scissione dell’intermedio tetraedrico + RCO O RC OH OH NH₂ NH₃ – HO–

(43)

Meccanismo di formazione dell’intermedio tetraedrico

(44)

1 RC O NH₂ •• • • • • O • _• H • • •• –

(45)

1 RC O NH₂ •• • • • • O • _• H • • – •• O • _• H • • •• – RC O NH₂ •• • • • •

(46)

2 • • O •• H H _RC O NH₂ •• • • • • O • _• H • • – ••

(47)

2 RC O NH₂ •• • • O • _• H • • •• H • • – • • O •• H • • O •• H H _RC O NH₂ •• • • • • O • _• H • • – ••

(48)

Dissociazione dell’intermedio tetraedrico

(49)

3 H₂N RC OH •• • • • • O • _• H •• O • _• H H ••

(50)

3 H₂N RC OH •• • • • • O • _• H •• RC OH H₂N •• • • OH •• •• H + O • _• H H •• • • O • • H •• –

(51)

4 RC O H₃N •• • • OH •• •• + H • • – • • O •• H

(52)

4 RC O H₃N •• • • OH •• •• + H • • – • • O •• H • • O •• H H NH₃ • • RC • • O •• • _• •• O H

(53)

5 RC • • O •• • _• •• O H HO– RC • • O •• • _• •• O • _•– NH₃ • •

(54)

(55)

(56)

(57)

Il Riarrangiamento di Hofmann

Trattando le ammidi con bromo in soluzione basica si ottiene un’ammina con perdita del carbonio carbonilico.

RCNH₂ O

Br₂

HO– RNH2 + CO3

(58)

Esempi (94%) (CH₃)₃CCH₂CNH₂ O Br₂, NaOH H₂O (CH₃)₃CCH₂NH₂ Br CNH₂ O Br₂, KOH H₂O Br NH₂ (87%)

(59)

Il riarrangiamento di Hofmann coinvolge 6 passaggi in 3 stadi.

1. formazione di un N-bromo ammide (2 passaggi)

2. conversione dell’N-bromo ammide in un

isocianato (2 passaggi)

3. idrolisi dell’isocianato (2 passaggi)

Meccanismo del Riarrangiamento di Hofmann

RCNH₂ O

RCNHBr O

(60)

1 O • • •• – _•• H •• RC O N • • • • H H

(61)

1 O • • •• – _•• H H O • • •• H •• RC O N • • • • H H RC O N • • • • – H •• • •

(62)

2 • • •• •• Br Br • • •• •• RC O N • • • • – H •• • •

(63)

2 • • •• •• •• RC O N • • • • Br H • • •• •• Br Br • • •• •• Br • • •• • • •• – RC O N • • • • – H •• • •

(64)

3 •• RC O N • • • • _••• • •• Br H O • • •• – _•• H

(65)

3 •• RC O N • • • • _••• • •• Br H O • • •• – _•• H •• H O • • H C O N • • • • – •• • • • • •• •• Br R

(66)

4 •• C O N • • • • R Br • • •• • • •• – C O N • • – •• • • • • •• •• Br R ••

(67)

5 e 6 •• C O N • • • • R H₂O HO– •• C O N • • • • R O H • • •• •• – + CO₃2– NH₂ R ••

(68)

Stereochimica Il gruppo alchilico migra con ritenzione di configurazione CNH₂ O H C₆H₅CH₂ H₃C C NH₂ H C₆H₅CH₂ H₃C C Br₂, NaOH, H₂O

(69)

Gli isocianati sono intermedi

NaOCH₃ CH₃OH

Quando la reazione si conduce in metanolo

invece che acqua, si isola il prodotto mostrato.

CH₃(CH₂)₁₄CNH₂ O

CH₃(CH₂)₁₄NHCOCH₃ O

(70)

Gli isocianati sono intermedi

NaOCH₃ CH₃OH

Quando la reazione si conduce in metanolo

invece che in acqua, si isola il prodotto mostrato.

CH₃(CH₂)₁₄CNH₂ O CH₃(CH₂)₁₄NHCOCH₃ O Br₂ via: CH₃(CH₂)₁₄N C O

(71)

Enolati degli Esteri

Preparazione e reazioni dei

composti

b

-dicarbonilici, in

(72)

Introduzione: composti

b

-dicarbonilici

 Un protone su un atomo di carbonio tra due gruppi

carbonilici è

consistentemente più acido di un protone in a ad una

singola funzione carbonilica  Esso può essere facilmente e

quantitativemente rimosso da ioni alcossido C C R C OR' H H O O C C R C OR' H O O •• – CH₃CH₂O – pK_a ~ 11

(73)

Introduzione: composti

b

-dicarbonilici

 Il carbanione enolato risultante è stabilizzato dalla

risonanza, che coinvolge entrambi i gruppi carbonilici

C C R C OR' H O O •• – •• • • • • •• C C R C OR' H O O – •• • • • • •• • •

(74)

Introduzione: composti

b

-dicarbonilici

C C R C OR' H O O •• – •• • • • • •• •• •• C C R C OR' H O • _• • _{• •}O _•–

 Il carbanione enolato risultante è stabilizzato dalla