aminas-sales de diazonio alumnos

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

UNIDAD I

SALES DE DIAZONIO

Dra. Maira Rubi Segura Campos

Objetivo

•Aplicar el conocimiento general de las aminas y sus propiedades, para la descripción de las sales de diazonio desde su historia, nomenclatura, reacciones principales y métodos de preparación

AMINAS

Contenido

• Introducción• Nomenclatura• Estructura • Propiedades físicas• Basicidad de las aminas• Sales de aminas• Reacciones de aminas con aldehídos y cetonas• Sustitución aromática de airilaminas y piridina• Alquilación de aminas por haluros de alquilo• Acilación de aminas por cloruros de ácido• Formación de sulfonamidas• Aminas como grupos salientes: Eliminación de Hoffman• Oxidación de aminas: eliminación de cope• Reacciones de aminas con ácido nitroso• Reacciones de sales de arildiazonio• Síntesis de aminas

Introducción

Definición de aminas• Derivados orgánicos del amoniaco con uno o más grupos alquilo o arilo enlazados al átomo de nitrógeno

Introducción

• Biorregulación• Neurotransmisión• Defensa

Funciones de las Aminas biológicamente activas en los organismos vivos:

Fármacos

Las aminas incluyen algunos de los compuestos biológicas más importantes

Ejercicio Por equipos determinar la estructura, propiedades y

funciones principales de los siguientes compuestos (1 compuesto por quipo).

Dopamina Cocaina Nicotina Morfina Piridosina, Vitamina B6 Histamina Coniina Epinefrina

Exposición de cada equipo frente al grupo.

Duración de la actividad 1h: Investigación: 30 min; Exposición: 30 min

Valor: 5 pts

Estructuras de aminas

• Los alcaloides son un grupo importante de aminas biológicamente activas.

• La mayoría son sintetizadas por las plantas para protegerlas de ser devoradas por insectos y otros animales.

• Aunque algunos alcaloides se usan con fines medicinales (analgésicos), todos son tóxicos y causan la muerte al ser consumidos en grandes cantidades.

• Los griegos eligieron la coniina para matar a Sócrates.

Estructuras de aminas

• Síntomas por envenenamiento por alcaloides:

Tranquilidad, euforia, alucinaciones

• Estos compuestos causan adicción por sus efectos.

• Muertes por año por consumo de alcaloides (nicotina, cocaina) en estados unidos:

400,000

• Adicción a la nicotina en el tabaco

Clasificación de las aminas

• 1 grupo alquilo o arilo enlazado al N

Primarias

• 2 grupos alquilo o arilo enlazados al N

Secundarias


Terciarias

Clasificación de las aminas


• El átomo de N tiene carga positiva

Cuaternarias

• Las sales de amonio cuaternario tienen 4 alquilos o arilos enlazados a un átomo de N.

Nomenclatura de las aminas

Nombres comunes• Se forman a partir de los grupos alquilo

enlazados al N, seguidos por el sufijo -amina-.

• Prefijos di, tri y tetra describen 2, 3 o 4 sustituyentes

Nomenclatura de aminas complejas

• El grupo –NH2 se le llama grupo amino.

• El grupo amino se trata como cualquier otro sustituyente.

• Con números o símbolos se indica su posición en el anillo o en la cadena de carbonos.

Nomenclatura de aminas complejas• Las aminas secundarias y terciarias se nombran

clasificando el átomo de N (junto con sus grupos alquilo) como un grupo alquilamino.

• El grupo alquilo mas largo o más complicado se toma como estructura base.

Nomenclatura de aminas complejas

• Las aminas aromáticas y heterocíclicas son conocidas por sus nombres históricos.

• La Fenilamina se llama anilina y sus derivados se nombran como derivados de anilina.

Nomenclatura IUPAC• La cadena de átomos de carbono continua más

larga determina el nombre raíz.• La terminación -o- de los alcanos se cambia a –

amina-.• Un número muestra la posición del grupo amino a

lo largo de la cadena.• A los otros sustituyentes en la cadena de carbonos

se les asignan números.• El prefijo N se usa para cada sustituyente en el

nitrógeno

Ejercicio

Nomenclatura de las aminas

• Dinámica: Equipo

• Proporcione las estructuras o nombres correctos de los compuestos proporcionados.

• Fecha de entrega:

• Valor: 5 pts

Estructura de las aminas

Amoniaco• Geometría: Tetraedro distorsionado

• Hibridación: sp3 del nitrógeno, con el par de electrones no enlazados comprimiendo los ángulos del enlace H-N-H a 107° del ángulo de enlace “ideal” sp3 de 109.5°

Trimetilamina• Geometría: Tetraedro distorsionado

• Hibridación: sp3, con el par de electrones no enlazados comprimiendo menos que en el amoniaco los ángulos del enlace CH3-N-CH3 a 108° ya que los grupos metilo voluminosos abren ligeramente el ángulo


• Una amina tetraédrica con 3 sustituyentes diferentes no se superpone con su imagen especular.

• Centro de quiralidad.• La mayoría de las aminas no se resuelven en sus 2

enantiómeros debido a que estos se interconvierten con rapidez.

• La interconversión se genera por la inversión del nitrógeno, en el cual el par de e- no enlazados se mueve de un lado de la molécula al otro.

• El átomo de N tiene hibridación sp2 en el edo. de transición y los e- no enlazados ocupan un orbital p.

• Edo. de transición estable: energía pequeña (25Kj/mol).

Estructura de las aminasAunque la mayoría de las aminas sencillas no pueden resolverse en enantiómeros, varios tipos de aminas quirales si pueden:

Aminas con quiralidad a partir de la presencia de átomo de carbono asimétricos

Sales de amonio cuaternario con átomo de nitrógeno asimétricos

Aminas que no pueden alcanzar el estado de transición con hibridación sp2 para la inversión del nitrógeno


• La mayoría de las aminas quirales entran en este grupo.

• La inversión del N es irrelevante porque no es el centro quiral

Aminas con quiralidad a partir de la presencia de átomo de carbono asimétricos

• La butan-2-amina puede resolverse en sus 2 enantiómeros debido a que el but-2-ilo es quiral


• La inversión de la configuración no es posible debido a que no hay un par de e- no enlazados que experimente la inversión del N.

• Las sales del etilisopropilmetilanilinio se resuelven en sus enantiómeros

Sales de amonio cuaternario con átomo de nitrógeno asimétricos


• Si el átomo de N está contenido en un anillo pequeño, éste no puede alcanzar los ángulo de enlace de 120° que facilitan la inversión. Cuando un compuesto tiene una energía de activación > para la inversión, ésta es lenta y los enantiómeros pueden resolverse.

• Aziridinas: anillos de 3 miembros que contienen un N

Aminas que no pueden alcanzar el estado de transición con hibridación sp2 para la inversión del nitrógeno

Propiedades físicas de las aminas

Las aminas son muy polares• El gran momento dipolar del par de e- no enlazados se

suma a los momentos dipolares de los enlaces C→N y H→N Aminas primarias y

secundarias• Tienen enlaces N-H que les permiten formar enlaces

por puentes de hidrógeno (PH).

Aminas terciarias• No forman enlaces por puentes de hidrógeno porque

no tienen enlaces N-H. Sin embargo, pueden formar enlaces por puentes de hidrógeno de las moléculas que tienen O-H o N-H

Propiedades físicas de las aminas

Propiedades físicas de las aminasLas aminas forman enlaces por PH mas débiles que los alcoholes de masas moleculares similares debido a que el N es menos electronegativo que el O, el enlace N-H es menos polar que el enlace O-H.

Las aminas 1as y 2as tienen PE mas bajos que los alcoholes pero mas altos que los éteres de masas moleculares similares.

Sin enlaces por PH, las aminas terciarias tienen PE mas bajos que las aminas primarias y secundarias de masas moleculares similares.

Propiedades físicas de las aminas• Todas las aminas, incluso las terciarias forman enlaces

por PH con disolventes hidroxílicos como el agua y los alcoholes.

• Las aminas son solubles en alcoholes.• Aminas de baja masa molecular (hasta 6 átomos de C)

son solubles en agua.

Propiedades físicas de las aminas• Olor característico a pescado podrido

Basicidad de las aminas• Una amina es un nucleofilo (base de lewis) debido a

que su par de e- no enlazados puede formar un enlace con un electrófilo.

• Una amina también puede actuar como una base de Bronsted-Lowry aceptando un protón de un ácido.

Basicidad de las aminas Debido a que las aminas son bases moderadamente

fuertes, sus disoluciones acuosas son básicas. Una amina puede sustraer un protón del agua,

formando un ión amonio y un ión hidróxido. La constante de equilibrio para esta reacción se

llama constante de disociación de la base para la amina (Kb)

Basicidad de las aminas Los valores de Kb para la mayoría de las aminas son

pequeños (10-3 o menores) y el equilibrio para esta reacción se desplaza hacia la izquierda.

Sin embargo…..

Disoluciones acuosas de aminas vuelven azul el papel tornasol por su basicidad.

Basicidad de las aminas Las constantes de

disociación de las bases se presentan como los logaritmos negativos o valores de pKb.

Así como los valores de pKa indican la fuerza de los ácidos (ácidos mas fuertes: menores pKa) los valores de pKb compara la fuerzas relativas de las aminas como bases protonadas.

Las bases mas fuertes tienen valores de pKb más pequeños

Basicidad de las aminas

Algunas referencias no dan valores de Kb o pKb para las aminas. En su lugar, se dan valores de Ka o pKa para el ácido conjugado (ión amonio)

Basicidad de las aminas

El producto de Ka para el ión amonio y la Kb para la amina es Kw; el producto iónico del agua, el cual es 10-14 a temperatura ambiente.

Efectos de la basicidad de las aminas

Reacción de una amina con agua:

Cualquier característica estructural que estabiliza el ión amonio (relativa a la amina libre) desplaza la reacción a la derecha (amina fuerte).

Cualquier característica que estabiliza la amina libre (relativa al ión amonio) desplaza la reacción a la izquierda haciendo a la amina una base débil

Fig. Diagrama de energía potencial de la reacción de disociación básica de una amina

Efectos de la basicidad de las aminas--Sustitución por grupos alquilo

Basicidad del amoniaco y metilamina: Los grupos alquilo son donadores de densidad

electrónica hacia los cationes. La metilamina tiene un grupo metilo que estabiliza la

carga + en el N disminuyendo la energía potencial en el metilamonio, haciendo a la metilamina una base mas fuerte que el amoniaco

Efectos de la basicidad de las aminas--Sustitución por grupos alquilo

Basicidad del amoniaco y metilamina:

Las aminas primarias, secundarias y terciarias muestran intervalos similares de basicidad.

Las tendencias opuestas de la estabilización inductiva y del impedimento estérico de la solvatación se cancelan.

Efectos de la basicidad de las aminas--Efectos de resonancia en la basicidad

• Las aminas aromáticas (anilinas y sus derivados) son bases más débiles que las aminas alifáticas.

• La menor basicidad es debida a la deslocalización por resonancia de los electrones no enlazados en la amina libre.

• En la anilina, el traslape entre el anillo aromático y el orbital que contiene el par de e- no enlazados del N estabiliza dicho par y lo hace menos reactivo.

Efectos de la basicidad de las aminas--Efectos de resonancia en la basicidad

El traslape se pierde en el ión anilinio, por lo que la anilina está mas estabilizada en comparación con el anilinio. La reacción se desplaza hacia la izquierda y la anilina es menos básica que la mayoría de las aminas alifáticas.

Efectos de la basicidad de las aminas--Efectos de hibridación

“Los electrones están mas unidos cuando están en orbitales con mayor carácter s”

Aminas insaturadas son más débiles que las aminas alifáticas.

En la piridina los e- no enlazados ocupan un orbital sp2, con carácter s más grande y los e- se mantienen más unidos al N que aquellos en el orital sp3 de una amina alifática.

Los e- no enlazados de la piridina están menos disponibles para enlazarse a un protón.

Acetonitrilo: base muy débil

Sales de aminas• La protonación de una amina produce una sal de

amina.

• La sal de amina está compuesta por 2 tipos de iones: el catión de la amina protonada (ión amonio) y el anión derivado del ácido.

• Las sales de aminas sencillas se conocen como sales de amonio sustituidas.

• Las sales de aminas complejas usan los nombres de la amina y del ácido que lo conforman.

Sales de aminasPropiedades:

• Las sales de aminas son sólidos no volátiles, iónicos y con puntos de fusión altos.

• Son mucho mas solubles en agua que las aminas precursoras.

• Son ligeramente solubles en disolventes orgánicos no polares.

• La formación de las sales de aminas puede usarse para aislar y caracterizar a las aminas.

Sales de aminasPropiedades:

• La mayoría de las aminas con más de 6 átomos de C son insolubles en agua. En ácidos diluidos acuosos, éstas aminas forman sus sales de amonio y se disuelven.

• La formación de una sal soluble es una prueba característica para el grupo funcional amina.

• La formación de sales de aminas se utiliza para la purificación de las aminas de compuestos menos básicos.

Sales de aminas• La basicidad de una amina puede usarse para su

purificación.• La amina es en un principio más soluble en éter que en

agua.• La adición de HCl la convierte en la sal del ácido soluble

en agua.• La neutralización con NaOH regenera la amina libre.

Reacciones de aminas con aldehídos y cetonas

• El amoniaco o las aminas primarias reaccionan con aldehídos o cetonas formando iminas.

• Iminas: análogos nitrogenados de los aldehídos y cetonas, con un doble enlace carbono -nitrógeno en lugar del grupo carbonilo.

• Las iminas son básicas por lo que a las iminas sustituidas se les denomina bases de Schiff.

• La formación de una imina es una reacción de condensación: reacción en la que 2 o más compuestos orgánicos se combinan con pérdida de agua o de otra molécula pequeña.

Reacciones de aminas con aldehídos y cetonas• Mecanismo de reacción de formación de iminas

Reacciones de aminas con aldehídos y cetonas• Ejercicio

Represente el mecanismo de reacción de formación de la metil imina del benzaldehído.

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Sustitución aromática de arilaminas y piridinaSustitución electrofílica aromática de las arilaminas

• En una arilamina, los e- no enlazados en el N estabilizan los intermediarios resultantes del ataque electrofílico en la posición orto o para respecto al grupo amina.

• Con un exceso de reactivo, todas las posiciones no sustituidas orto y para respecto al grupo amino se sustituyen.

Sustitución aromática de arilaminas y piridinaSustitución electrofílica aromática de las arilaminasEjercicios• Represente el mecanismo de la reacción entre la anilina

con Br2 en exceso para la formación de 2,4,6-tribromoanilina.

• Represente el mecanismo de la reacción entre la o-nitroanilina con Cl2 en exceso para la formación de 4,6-dicloro-2-nitroanilina.


• Reacciones de derivados de anilina con ácidos fuertes producen protonación del grupo amino produciendo una sal de amonio con carga total positiva.

• El grupo –NH3+ es un desactivador fuerte.

• Reactivos muy ácidos son inadecuados para la sustitución electrofílica de las anilinas


• Ácidos oxidantes (ácido nítrico y sulfúrico) pueden oxidar el grupo amino, produciendo la descomposición y reacciones violentas ocasionales.

Sustitución aromática de arilaminas y piridinaSustitución electrofílica aromática de la piridina

Las 3 formas de resonancia del intermediario a partir del ataque en posición 3 colocan la carga positiva en los átomos de C menos electronegativos

• La piridina se parece a un benceno fuertemente desactivado.

• La desactivación resulta del efecto atractor de densidad electrónica del átomo de N electronegativo.

• Sus e- no enlazados son perpendiculares al sistema π y no pueden estabilizar el intermediario con carga +.

Sustitución aromática de arilaminas y piridinaSustitución electrofílica aromática de la piridina

El ataque electrofílico a la piridina en la posición 2 forma una intermediario inestable, con una de las estructuras de resonancia que muestra una carga positiva en el N.

Sustitución aromática de arilaminas y piridinaSustitución nucleofílica aromática de la piridina• La piridina esta activada hacia el ataque por nucleófilos

ricos en densidad electrónica.• Si existe un buen grupo saliente en cualquiera de las

posiciones 2 o 4, puede atacar un nucleófilo y desplazar el grupo saliente.

Alquilación de aminas por haluros de alquilo• Las aminas reaccionan con haluros de alquilo

primarios para formar haluros de alquilamonio.

• La alquilación se lleva a cabo por el mecanismo SN2 por lo que no es factible con haluros terciarios debido a que están muy impedidos.

• La sal formada en un principio puede desprotonarse.

• La amina secundaria resultante es nucleofílica y puede reaccionar con otra molécula de haluro.

Alquilación de aminas por haluros de alquilo

• La desventaja de la alquilación es que no se detiene en el paso deseado resultando en una mezcla compleja.

• Las aminas pueden reaccionar 1, 2 o 3 veces (sal de tetraalquilamonio)


La alquilación de las aminas puede dar buenos rendimientos de los productos de alquilación deseados en 2 tipos de reacciones:

Alquilación exhaustiva a la sal de tetraalquilamonio

Reacción con un gran exceso de amoniaco


• Las mezclas de diferentes productos alquilados se evitan si se adiciona haluro de alquilo suficiente para alquilar la amina cuantas veces sea posible.

• Esta alquilación exhaustiva forma una sal de tetraalquilamonio,

• Una base moderada (NaHCO3 o NaOH) se adiciona para desprotonar las aminas alquiladas intermediarias y neutralizar las cantidades grandes de HX formado,

Alquilación exhaustiva a la sal de tetraalquilamonio


• Por su bajo costo y peso molecular es útil emplear amoniaco en grandes cantidades.

• La adición de un haluro de alquilo primario a un gran exceso de amoniaco forma la amina primaria y la probabiliidad de la dialquilación es pequeña.

• El amoniaco en exceso se elimina evaporandolo.

Reacción con gran exceso de amoniaco

Acilación de aminas por cloruros de ácido

• Las aminas primarias y secundarias reaccionan con haluros de ácido para formar amidas.

• Reacción de sustitución nucleofílica en el grupo acilo: sustitución de un grupo saliente en el carbono del grupo carbonilo por un nucleofilo.

• La amina sustituye al ión cloruro.


Mecanismo:• 1: Un nucleofilo ataca al grupo carbonilo muy

electrofílico del cloruro de ácido para formar un intermediario tetraédrico

• 2: El intermediario tetraédrico elimina el ión cloruro• 3: La perdida de un protón forma la amida

• El cloruro de ácido es muy reactivo debido a que el Cl es muy electronegativo y atrae densidad electrónica haciendo el C del carbonilo muy electrofílico.

• Usualmente se adiciona una base como la piridina o el NaOH para neutralizar el HCl formado.


• Las amidas producidas no experimentan reacciones posteriores.

• Las amidas son estabilizadas por una estructura de resonancia que involucra a los e- no enlazados del N y que deja una carga + en el N.

• Las amidas son mucho menos básicas y menos nucleofílicas que las aminas.

Acilación de aminas por cloruros de ácido• La poca basicidad de las amidas tiene gran utilidad en la

sustitución electrofílica aromática.

• Si el grupo amino de la anilina se acetila para formar acetanilida, la amida resultantes es todavía un grupo activante y orto., para director.

• A diferencia de la anilina, la acetanilida puede tratarse con reactivos ácidos (y oxidantes moderados).

• Los grupos arilamino con frecuencia se acilan antes de realizar sustituciones adicionales en el anillo, y el grupo acilo se elimina después por hidrólisis ácida o básica.


Ejercicio• Demuestre como efectuaría la siguiente

reacción

Formación de sulfonamidas

Los cloruros de sulfonilo son los cloruros de ácido de los ácidos sulfónicos.

Al igual que los cloruros de acilo, los cloruros de sulfonilo son muy electrofílicos.

Formación de sulfonamidas

Una amina primaria o secundaria ataca a un cloruro de sulfonilo desplazando al ion cloruro para formar una amida.

A las amidas de los ácidos sulfónicos se les llama sulfonamidas

Formación de sulfonamidas Los fármacos sulfa son una clase de sulfonamidas

(agentes antibacteriales).

La sulfanilamida es efectiva contra el estreptococos.

Se sintetiza a partir de acetanilida (teniendo el grupo amino protegido como amida) por clorosulfonación seguido por el tratamiento con amoniaco. La reacción final es la hidrólisis del grupo protector para formar la sulfanilamida.

Aminas como grupos salientes: eliminación de Hofmann Las aminas pueden convertirse en alquenos por

reacciones de eliminación.

Una amina no puede eliminarse de forma directa, debido a que el grupo saliente sería un ion amiduro (-NH2 O -NHR) el cual es una base fuerte y un mal grupo saliente.

Un grupo amino puede convertirse en un buen grupo saliente por metilación exhaustiva la cual lo convierte en una sal de amonio cuaternario que puede salir como una amina neutra.

Aminas como grupos salientes: eliminación de Hofmann La eliminación de la sal de amonio cuaternario se lleva a

cabo mediante mecanismo E2 el cual requiere bases fuertes.

Para proporcionar este, el yoduro de amonio cuaternario se convierte en la sal de hidróxido por tratamiento con óxido de plata.

El calentamiento del hidróxido de amonio cuaternario resulta en una eliminación E2 y la formación de un alqueno.

A esta eliminación del hidróxido de amonio cuaternario se le llama eliminación de Hofmann

Aminas como grupos salientes: eliminación de Hofmann La eliminación de Hofmann se realiza en una reacción

E2 concertada de un solo paso, donde una amina es el grupo saliente.

Aminas como grupos salientes: eliminación de Hofmann

Ejercicio.

Cuando la butan-2-amina se metila (CH3I) exhaustivamente, se convierte en la sal de hidróxido y se calienta (Ag2O), ocurre la eliminación para formar una mezcla de but-1-eno y but-2-eno.

Demuestre el mecanismo de esta reacción


• Regla de Zaitsev: predomina el alqueno más sustituido (más estable).

• En la eliminación de Hofmann el producto es el alqueno menos sustituido.

• Una eliminación se clasifica como la que produce principalmente el producto Zaitsev (alqueno mas sustituido) o el producto de Hofmann (alqueno menos sustituido)


Ejercicio:

• Prediga los productos principales formados cuando la siguiente amina se trata con yodometano en exceso, seguida por calentamiento con óxido de plata.

Oxidación de aminas: eliminación de Cope

• Las aminas se oxidan fácilmente y la oxidación es con frecuencia una reacción secundaria en la síntesis de aminas.

• La prevención de la oxidación de las aminas por el aire es una de las razones para convertir las aminas en sus sales para su almacenamiento o uso en medicinas.

• Estados de oxidación de las aminas:


• Las aminas se oxidan con oxidante comunes como el H2O2, permanganato y peroxiácidos.

• Las aminas primarias se oxidan fácilmente dando mezclas complejas de productos:


• Las aminas secundarias se oxidan fácilmente a hidroxilaminas.

• Se forman productos secundarios con frecuencia generando bajo rendimiento.

• El mecanismo de las reacciones de oxidación de las aminas no está bien determinado debido a que hay varios mecanismos posibles.


• Las aminas terciarias se oxidan a óxidos de amina con buenos rendimientos.


• Debido a la carga positiva en el N, el óxido de amina puede experimentar eliminación de Cope.

• El óxido de amina actúa como su propia base a través de un estado de transición cíclico, por lo que no se necesita una base fuerte.

• La eliminación de Cope produce la misma orientación que Hofmann resultando en el alqueno menos sustituido.


Ejercicio:• Prediga los productos esperados cuando el

siguiente compuesto se trata con H2O2 y se calienta

Reacciones de aminas con ácido nitroso• Las reacciones de aminas con ácido nitroso (H-O-N=O) son

útiles en la síntesis.

• El ácido nitroso es inestable, se genera in situ (en la mezcla de reacción) a partir del nitrito de sodio (NaNO2) con HCl diluido y frío.

• En una disolución ácida, el ácido nitroso puede protonarse y perder agua para formar el ión nitrosonio +N=O.

• El ion nitrosonio es el intermediario reactivo en la mayoría de las reacciones de aminas con ácido nitroso

Reacciones de aminas con ácido nitrosoReacciones con aminas primarias: formación de sales de diazonio

• Diazotización de una amina: reacción de las aminas primarias con ácido nitroso, mediante el ión nitrosonio, para formar cationes diazonio (R-N≡N).

• Sales de diazonio: productos útiles obtenidos de las reacciones de las aminas con ácido nitroso.

• El mecanismo para la formación de la sal de diazonio comienza con un ataque nucleofílico sobre el ión nitrosonio para formar una N-nitrosoamina.

Reacciones de aminas con ácido nitrosoReacciones con aminas primarias: formación de sales de diazonio

Reacciones de aminas con ácido nitrosoReacciones con aminas secundarias: formación de N-nitrosoaminas

• Las aminas secundarias reaccionan con el ion nitrosonio para formar N-nitrosoaminas secundarias (nitrosaminas)

Reacciones de sales de arildiazonio

• En contraste con las sales de alquildiazonio, las sales de arildiazonio son estables en disoluciones acuosas a 0-10°C.

• Arriba de 10°C las sales se descomponen y pueden explotar si se aislan y se permite que se sequen.

• El grupo diazonio (-N≡N) puede sustituirse por varios grupos funcionales, incluyendo –H, -OH, -CN y los halógenos.


• Las sales de arildiazonio se forman diazotizando una amina aromática primaria.

• Las aminas aromáticas primarias se preparan nitrando un anillo aromático y después reduciendo el grupo nitro a un grupo amino (-NH2).

• La formación y la diazotización de una amina permiten introducir una amplia variedad de grupos funcionales en el anillo aromático.


• El siguiente diagrama muestra algunos de los grupos funcionales que pueden introducirse por medio de las sales de arildiazonio

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por hidróxido: hidrólisis.

• La hidrólisis se lleva a cabo calentando la disolución ácida de una sal de arildiazonio.

• El grupo OH del agua sustituye al N2, formando un fenol (Esta es una síntesis de fenoles útil en el laboratorio)

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por cloruro, bromuro o cianuro: reacción de Sandmeyer

• Las sales de Cu (I) (sales cuprosas) tienen una afinidad especial por las sales de diazonio.

• El cloruro cuproso, el bromuro cuproso y el cianuro cuproso reaccionan con sales de arildiazonio para formar cloruros de arilo, bromuros de arilo y cianuros de arilo.

• Reacción de Sadmeyer: Reacción en la que se emplean sales cuprosas para sustituir grupos arildiazonio.

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por cloruro, bromuro o cianuro: reacción de Sandmeyer

• Ejemplos

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por fluoruro o yoduro

• La reacción entre una sal de arildiazonio con ácido fluorobórico (HBF4) genera el fluoroborato de diazonio el cual precipita de la disolución.

• La sal precipitada puede filtrarse y después calentarse par formar fluoruro de arilo.

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por fluoruro o yoduro

• Los yoduros de arilo se forman tratando las sales de arildiazonio con yoduro de potasio.

Reacciones de sales de arildiazonioSustitución del grupo diazonio por hidrógeno: Desaminación de anilina

• El ácido hipofosforoso (H3PO2) reacciona con las sales de arildiazonio sustituyendo el grupo diazonio por hidrógeno

Reacciones de sales de arildiazonioSales de diazonio como electrófilos: acoplamiento diazoico

• Los iones arildiazonio actúan como electrófilos débiles en las sustituciones electrofílicas aromáticas.

• Los productos tienen la estructura Ar-N=N-Ar, contienen el enlace azo –N=N-, se les conoce como compuestos az0 y a la reacción se le llama acoplamiento diazoico.

• Los compuestos azo tienen conjugados 2 anillos aromáticos sustituidos con un grupo azo, el cual es un cromóforo fuerte.

• La mayoría de los compuestos azo tienen coloración intensa y sirven como colorantes (colorantes azo)

Síntesis de aminas por aminación reductiva

• La mayoría de las síntesis de aminas comienzan con amoniaco o una amina y adicionan otro grupo alquilo. Este proceso convierte el amoniaco en una amina primaria o una amina primaria a una amina secundaria, o una amina secundaria a una amina terciaria.

Síntesis de aminas por aminación reductiva• Aminación reductiva: Síntesis de aminas que adiciona

un grupo alquilo primario o secundario a una amina.

• La aminación es un proceso de 2 pasos: Primero se forma un derivado de amina u oxima de un aldehído o cetona y después se reduce.

• La aminación reductiva adiciona un grupo alquilo al átomo de N.

• El producto puede ser una amina 1°, 2° o 3° dependiendo si la amina inicial tenia 0,1 o 2 grupos alquilo.

Síntesis de aminas por aminación reductiva• Aminas primarias

• Resultan de la condensación de hidroxilamina (cero grupos alquilo) con un aldehído o cetona, seguida por la reducción de la oxima.

• Se usa hidroxilamina en vez de amoniaco debido a que la mayoría de las oximas son compuestos estables fáciles de aislar.

• La oxima se reduce usando una reducción catalítica, hidruro de litio aluminio o zinc y HCl

Síntesis de aminas por aminación reductiva• Aminas secundarias

• La condensación de una amina primaria con un aldehído o cetona forma una imina N-sustituida (base de Schiff). La reducción de la imina forma una amina secundaria.

Síntesis de aminas por aminación reductiva• Aminas terciarias

• Condensación de una amina secundaria con un aldehído o cetona que genera una sal de iminio el cual posteriormente se reduce a una amina terciaria.

• Agente reductor: Triacetoxiborohidruro de sodio [Na(C3COOO)3BH) o Na(AcO)3BH]. Reduce la sal de iminio pero no el carbonilo del aldehído o cetona

Síntesis de aminas por acilación-reducción

• Adiciona un grupo alquilo al nitrógeno de la amina inicial.

• La acilación de la amina inicial por un cloruro de ácido forma una amida, la cual es mucho menos nucleofílica y poco probable de poliacilar.

• La reducción de la amida con hidruro de litio y alumino forma la amina correspondiente.


• La acilación reducción convierte el amoniaco en una amina primaria.


• La acilación reducción convierte una amina primaria en una secundaria


• La acilación reducción convierte una amina secundaria en una terciaria

Síntesis limitada a aminas primarias

• Métodos para la preparación de aminas primarias

Alquilación directa y síntesis de Gabriel

Reducción de azidas y nitrilos

Reducción de nitrocompuestos

Reordenamiento de Hofmann de amidas


Alquilación directa

• Las aminas primarias sencillas pueden sintetizarse adicionando un haluro o un tosilato (debe ser un buen sustrato para la SN2) a un gran exceso de amoniaco.

• El exceso de amoniaco incrementa la probabilidad de que una molécula de haluro alquile al amoniaco en vez de que polialquile a la amina primaria obtenida.


Síntesis de aminas de Gabriel

• Siegmund Gabriel utilizó el anión de la ftalimida como una forma protegida del amoniaco que no puede alquilarse mas de una vez.

• La ftalimida tiene un protón ácido N-H que es abstraido por el KOH para formar el anión de la ftalimida.


Síntesis de aminas de Gabriel

• El anión de la ftalimida es un nulceofilo fuerte que desplaza un ión haluro o tosilato de un buen sustrato para la SN2.

• El calentamiento de la N-alquilftalimida con hidracina produce la amina primaria y la hidracida de la ftalimida que es estable.


Reducción de azidas y nitrilos

• Ftalimida: Gabriel la utilizó para poner el átomo de N en una amina primaria.

• Otros nucleofilos que puedan alquilarse una vez y convertirse con facilidad a un grupo amino:

Ion azida: introduce un grupo NH2

Ion cianuro: introduce un grupo-CH2-NH2


Ión azida (-N3):

• excelente nucleófilo que desplaza los grupos salientes de los haluros y tosilatos de alquilo primarios y secundarios no impedidos.

• Los productos son azidas de alquilo (RN3), las cuales no reaccionan posteriormente.

• Las azidas se reducen a aminas primarias por el LiAlH4 o por hidrogenación catalítica.

Formación y reducción de azidas


• Ejemplo

Formación y reducción de azidas


Ion cianuro (-:C≡N:):

• Buen nucleófilo para la SN2; desplaza los grupo salientes de los haluros y tosilatos de alquilo primarios y secundarios no impedidos.

• El producto es un nitrilo (R-C ≡N) estable.• Los nitrilos se reducen a aminas primarias por el hidruro

de litio y aluminio o por hidrogenación catalítica.

Formación y reducción de nitrilos


Ejemplo:

Al adicionar y reducir el grupo ciano (-C≡N) la amina resultante tiene un átomo de C adicional.La sustitución-reducción del cianuro equivale a la adición de –CH2-NH2

Formación y reducción de nitrilos


Reducción de nitro compuestos

• Los grupos nitro aromáticos y alifáticos se reducen fácilmente a grupos amino.

• Los métodos más comunes son la hidrogenación catalítica y la reducción por medio de un metal activo en medio ácido. También se pueden usar reactivos reductores fuertes como el LiAlH4.

• La utilidad más importante de la reducción de nitro compuestos es la preparación de anilinas sustituidas.


Reducción de nitro compuestos

• Ejemplos:

Síntesis limitada a aminas primariasReordenamiento de Hofmann de amidas

Reacción de Hofmann• En presencia de una base fuerte, las amidas primarias

reaccionan con Cl o Br para formar aminas con un átomo de C menos. El C que se pierde es el C del grupo carbonilo de la amida.

• Esta reacción se usa para la síntesis de alquilaminas y arilaminas primarias.


Mecanismo de reacción

1. Desprotonación de la amida y ataque nucleofílico al Br



2. Segunda desprotonación. La presencia de un grupo saliente (Br) permite al grupo alquilo migrar y al grupo saliente salir



3. Los isocianatos reaccionan rápidamente con el agua para formar ácidos carbánicos. El ión hidróxido ataca al grupo carbonilo del isocianato



4. Los ácidos carbánicos pierden CO2 espontáneamente. La descarboxilación (perdida de CO2) forma la amina


Reacción de Hofmann• El reordenamiento de Hofmann se puede usar para

preparar aminas primarias con grupos alquilo 1°, 2° y 3°, y arilaminas.

aminas-sales de diazonio alumnos

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