AMMINE
atomo basico, atomo nucleofilo
N:
cattivo gruppo uscente, anche in seguito a protonazione
RNH2 + H+
R
+
NH3
NESSUNA REAZIONE
1. N come atomo basico o nucleofilo
con acidi
con O come elettrofilo
(CH3)3N
H2O2
H2O
Chimica Organica e Laboratorio
+
RNH2 + H+
R
NH3
SOLO con ammine terziarie
(CH3)3N O +
CH3
H O
CH ..
CH3 2 2
N
H2O
CH3
CH3
CH CH3
+N O 98%
CH3
Dr Pierluca Galloni
O
invece di H2O2 si possono usare peracidi
R C
O
O O
R C
H
:N
R C
O
+
OH
O OH
-O
+
N
con alogenuri alchilici
La reazione dà miscele di prodotti, perché anche il prodotto della sostituzione è nucleofilo
R
R
..
NH2 + CH3 CH2 Br
..
NH + CH3 CH2 Br
+
R NH CH2 CH3
R NH2 CH2 CH3 + Br+ HBr
CH2 CH3
+
R NH
R N CH2 CH3 + HBr
BrCH2 CH3
CH2 CH3
R
..
N CH2 CH3 + CH3 CH2 Br
CH2 CH3
CH2 CH3
R
+
CH2 CH3
N CH2 CH3
Br-
CH2 CH3
Quando l’alchilazione dell’ammina si esegue fino al sale di ammonio si parla di METILAZIONE ESAURIENTE
Chimica Organica e Laboratorio
Dr Pierluca Galloni
con acido nitroso
HNO2
La reazione con HNO2 è la reazione più caratteristica delle ammine, che permette di distinguere tra ammine primarie, secondarie e terziarie.
Fatti sperimentali:
ammine primarie
HNO2
H+
RNH2
ammine secondarie
ammine terziarie
R2NH
R3N
alcooli, alcheni, N2
HNO2
H+
R2N-NO
nitrosammina
HNO2
H+
sviluppo di gas
precipitato giallo
NESSUNA REAZIONE
L'acido nitroso si genera in situ
NaNO2 + HCl
Chimica Organica e Laboratorio
HNO2 + NaCl
Dr Pierluca Galloni
MECCANISMO
H
+
HO NO + H
+O
H
catione nitrosonio
ammine primarie
..
R NH2 + +NO
E+
+NO
H2O +
NO
alcool
H2O
+
R
R NH2 NO
+
N
R+
N
alchene
N2
H2O
H+
i sali di diazonio si possono isolare solo con le ammine aromatiche
NH2
+
N
NaNO2
N
isolabile
H+
0°-5°C
+
N
N
+
N
+
Chimica Organica e Laboratorio
N
+
-
N
N
-
+
+
N
N
-
+
N
N
+
Dr Pierluca Galloni
ammine secondarie
..
R NH + +NO
R
H
+
R N NO
R
R
N NO
R
H+
ammine terziarie
R
R
R N:
+ +NO
R N
+
NO
R
R
i sali di ammonio quaternari possono essere usati come
catalizzatori di trasferimento di fase
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 Cl + Na+ C N
solubile in solvente idrocarburico
(solvente non polare)
Chimica Organica e Laboratorio
NESSUNA REAZIONE (neanche a caldo)
solubile in acqua
Dr Pierluca Galloni
se R contiene almeno 4 atomi di C, è solubile sia in acqua (per l'N positivo) che in solventi non polari (per R)
R4N+
R4N+ Cl- + Na+ C N
R4N+ -C N +
Na+ Cl-
porta in fase organica il reagente nucleofilo
R4N+ -C N
+
R' Cl
+ R4N+ C N + Na Cl
+
R3NChimica Organica e Laboratorio
R4N+ Cl-
+
R4N+ Cl- +
R' C N
Na+ -C N
pessimo gruppo uscente
Dr Pierluca Galloni
i sali di ammonio quaternario reagiscono con ‐OH solo a temperatura elevata e danno SOLO eliminazione (orientamento di Hofmann)
Fa eccezione il sale di tetrametilammonio, perché non può dare β‐eliminazione
(CH3)4N+ X-
-OH
Δ
CH3OH + (CH3)3N + X-
meccanismo:
HO:-
H3C N(CH3)3
δ-
H
δ+
HO ----C----N(CH3)3
H H
=/
HO CH3 + N(CH3)3
il tetrametilammonio non ha H in β
β
β
150°C
CH3 CH CH2 CH3 OH
+ N(CH3)3
AgOH
CH3 CH CH CH3 + CH2 CH CH2 CH3
95%
5%
AgBr
CH3 CH CH2 CH3
+ N(CH )
3 3
Br-
Chimica Organica e Laboratorio
L’orientamento di Hofmann NON si ha se il sale ditetraalchilammonio si fa reagire in condizioni di E1.
Dr Pierluca Galloni
Metilazione esauriente ‐ Degradazione di Hofmann
Reazione utilizzata per la determinazione della struttura di ammine
Esempi:
..
CH3 CH2 CH2 N H
H
CH3
3 CH3I
CH3 CH2 CH2 N CH3 ICH3
Δ
Chimica Organica e Laboratorio
metilazione esauriente
CH3
2 HI
CH3
+
+
CH3 CH2 CH2 N CH3 I-
AgOH
AgI
β
CH3
+
CH3 CH CH2 N CH3 HO:H
CH3
β‐eliminazione
CH3
CH3 CH CH2 + : N CH3 + H O
2
CH3
Dr Pierluca Galloni
2 CH3I
I-
+
N
H
βH
H
HO-
HI
H3C
+
H3C
CH3
+
H3C CH CH3
3
Chimica Organica e Laboratorio
+
CH3
AgOH
I-
+
N
N
CH3
Hβ
H
N
H3C
CH3
CH3I
H2C
N
N
AgI
H
HO:-
+
N
Δ
H3C
AgOH
Δ
-OH
H3C CH CH3
3
AgI
HO-
N
H3C CH CH3
3
..
N
+ H2O
+
H3C CH CH3
3
Dr Pierluca Galloni
1) CH3I
N
-OH
Δ
+N
2) AgOH
N
CH3
CH3
1) CH3I
2) AgOH
H3C
1) CH3I
Chimica Organica e Laboratorio
N
H3C + CH3
Δ
N
H3C
CH3
CH3
Δ
N
+ CH3
2) AgOH
-OH
-OH
CH3
+
H3C
N
CH3
+ H2O
Dr Pierluca Galloni
O
N
H3 C
OH
Na, CH3CH2OH
H2SO4
N
H3C
84%
composto naturale estratto dalla corteccia del melograno
H3C
CH3I
H3 C
H3C
N+
Ag2O/H2O
Δ
H3C
CH3
N
CH3
CH3I
H3C
Br
N
+ N CH
I- CH 3
3
(CH3)2N
68% (per i due N(CH
passaggi)
Ag2O/H2O
CH3
94,5%
CH3
HBr
non isolato
H3C I-
I-
90%
H
H 3C +
H3C N
Chimica Organica e Laboratorio
3
CH3I
72%
97,5%
N
Br
Br2
84%
H3C CH3
HC N+
CH3
Δ
96%
N
H2O
Ag2O/H2O
I-
H 3C
)
3 2
10‐20%
Δ
+ 2 (CH3)2N + 2 H2O + 2 AgI
Resa complessiva: 3%
Dr Pierluca Galloni
Gli N‐ossidi delle ammine terziarie danno β‐eliminazione
Eliminazione di Cope
-O
N(CH3)2
R CH2CH R'
[O]
+
N(CH3)2
R CH2CH R'
([O] = reagente ossidante, per esempio H2O2)
meccanismo:
- ..
:..
O +
N(CH3)2
H
R C
H
C
H
R'
reazione stereospecifica
Chimica Organica e Laboratorio
δ-
H
O
=/
δ+
N(CH3)2
R C ------ C
H
H
R
R'
C
R'
H
C
+ HO-N(CH3)3
H
eliminazione sin
Dr Pierluca Galloni