Curso de Química Orgánica II para TQ Aminas: reacciones Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Química Profesor: Danny Balanta Créditos.

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1 Curso de Química Orgánica II para TQ Aminas: reacciones Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Departamento de Química Profesor: Danny Balanta Créditos a: L.G Wade y Janice Smith

2 Reacciones Alquilacion sucesiva de aminas: como ya se discutió, se prefiere la via SN2 en las sustituciones con R-X 1° para dar aminas 1°; sin embargo puede ocurrir la polialquilacion debido a que el producto resultante (amina) sigue siendo nucleofilico y puede reaccionar con el haluro remanente en exceso formando aminas 2° y 3° (conllevando a un bajo rendimiento) y por tanto no es la via recomendada para preparar aminas. Ejercicio: indique como llevar a cabo la alquilación exhaustiva o sucesiva de metilamina con yoduro de etilo, ¿cuales productos se forman? 2

3 Reacciones Conversión a amidas ó acilacion de aminas: las aminas 1° y 2° en presencia de cloruros de acido pueden convertirse a amidas mas fácilmente que si se realizara con ácidos carboxiílicos. Mecanismo conversión a amidas: involucra 3 pasos 3

4 Reacciones Ejercicio resuelto: indique como llevar a cabo la conversión siguiente Respuesta: 4

5 Reacciones Formación de sulfonamidas: las aminas 1° y 2° pueden formar sulfonamidas, las cuales actúan como compuestos farmacológicamente activos. Se conocen como drogas sulfa Su espectro de acción no es grande puesto que son una variedad de antibacterianos que NO intervienen en el ADN de las bacterias. Se preparan a partir de cloruro de sulfonilo, una amina y en medio básico Mecanismo formación sulfonamidas: ataque nucleofilo al sulfonilo y desprotonación 5

6 Reacciones Una variación de la formación de sulfonamidas consiste en el test de Hinsberg, el cual permite identificar aminas alifáticas (1°, 2° o 3°) en análisis orgánico mediante su conversión a sulfonamidas usando cloruro de bencensulfonilo o de p-toluensulfonilo Aminas 1rias y 2rias reaccionan para formar la sulfonamida mientras que aminas 3rias no reaccionan. 6

7 Reacciones Proteccion en la anilina: la síntesis de sulfonamida requiere de la protección previa del grupo amino para evitar una unión amida indeseada, la cual puede resultar de la combinación del grupo amino con el acido clorosulfónico, y por esta via no se produce el fármaco. El grupo amino de la anilina y de cualquier amina se puede proteger con cloruro de acetilo o anhídrido acético para convertirlo en un grupo acetamido (NHCOCH3) 7

8 Reacciones Sintesis de sulfanilamida: En la conversión de anilina a acetamida, se reduce el poder activante de la anilina (que por si sola índuce a la polisustitucion electrofilica en las dos posiciones orto y en la para), cosa que no sucede con acetanilida. La anilina protegida en forma de acetanilida reacciona con acido clorosulfónico (HClSO3) para dar un cloruro de acido sulfánico, el cual posteriormente reacciona con una amina 1° o amoniaco, seguido de hidrólisis para dar la correspondiente sulfonamida. 8

9 Reacciones Tipos de sulfanilamidas: Sulfametazina y la sulfadiazina: infecciones por estreptococos en garganta y pulmon Sulfatiazol: infecciones por estafilococos en la piel Sulfaguanidina: tratamiento de infecciones intestinales 9

10 Reacciones La actividad antibacteriana de una sulfanilamida se basa en su similitud estructural con el ácido p-amino benzoico (PABA), relacionado a la producción de ácido fólico en las bacterias, por ello las enzimas bacterianas confunden las sulfanilamidas con el PABA. De esta forma el fármaco compite con el PABA por los sitios activos de las enzimas, siendo esto un antagonismo metabólico. Las bacterias mueren por inanición. 10

11 Reacciones Eliminación de Hoffmann: el grupo amino cuaternario de una amina es un buen saliente por lo que puede aprovecharse en la producción de alquenos menos sustituidos usando base fuerte que con el calentamiento (método AntiSaytzeff) produce la desaminacion (producto de Hoffmann). Se expulsa una amina neutra Primer paso: metilación exhaustiva de una amina primaria. Se usa metil yoduro para hacer que la amina sea cuaternaria. 11

12 Reacciones Segundo paso: la amina ya cuaternarizada se convierte a su sal hidroxida con la adición de oxido de plata y agua. El grupo hidróxido es el que está involucrado en la eliminación. El mecanismo involucrado pertenece a una eliminación E2 en un solo paso concertado que produce el alqueno MENOS sustituido en gran proporción 12

13 Reacciones Ejercicio: indique cuales son los alquenos que se forman a partir de la metilación exhaustiva y eliminacion de 2 butanamina 13

14 Reacciones ¿Por qué se da el alqueno MENOS estable y no el tradicional que es el mas estable con orientación Saytzeff? Eliminacion anti: mas favorable en carbono menos sustituido. C2-C3: gauché y C1-C2: escalonado 14

15 Reacciones Comparación Hoffmann vs Saytzeff 15

16 Reacciones Ejercicio: indique los posibles alquenos que se formarán por eliminacion de la siguiente amina. Productos en rojo: favorecidos y en mayor cantidad, sigue el producto azul y finalmente el producto verde (Saytzeff) 16

17 Reacciones Oxidacion en aminas: en presencia de agentes oxidantes, las aminas formarán N-oxidos de aminas, hidroxilaminas o compuestos nitro. Oxidantes comunes como peróxidos, peroxiacidos y permanganato son utilizados. 17

18 Reacciones Eliminacion tipo Cope en aminas: los óxidos de las aminas terciarias solamente pueden eliminarse de forma intramolecular mediante E2. Requiere de que la estereoquímica del N-oxido sea syn para que se de la eliminación. Cope tampoco sigue a Saytzeff: al igual que Hoffmann se produce el alqueno menos estable Ejemplo: eliminacion cope intramolecular en presencia de calor 18

19 Reacciones Ejercicio: explique la razón por la cual la eliminación del N oxido con orientación syn se ve favorecida. 19

20 Reacciones En el caso del N oxido anti, la orientación antiperiplanar se ve limitada e impedida por la distancia. Eliminacion tipo Cope en aminas: en el caso del N oxido syn, la orientación es syn coplanar o eclipsada, por lo que el ataque intramolecular se permite 20

21 Reacciones Formación de sales de Diazonio: las aminas primarias reaccionan con el acido nitroso para formar sales de diazonio (grupo Azo: N=N). Las sales pueden ser de alquildiazonio y de arildiazonio, mucho mas estables las aril, puesto que las de alquildiazonio se descomponen dando nitrógeno y carbocationes. No obstante las arildiazonio aunque duran mas deben mantenerse a 0°C En el paso cero, el HNO 2 debe prepararse in situ a partir de nitrito de sodio y HCl ya que este acido es gaseoso a temperatura ambiente. 21

22 Reacciones Formación de sales de Diazonio: también en el paso cero se forma el ion nitrosonio, por reacción de nuevo con HCl, siendo este ion el electrófilo necesario. En el primer paso se forma una N-nitrosamina tras el ataque nucleofilico de la amina (alifática o aromática) al ion nitrosonio 22

23 Reacciones En el segundo paso se da una transferencia de protón del N al O para formar un grupo OH y un segundo enlace N-N En el tercer paso el grupo OH se protona, este sale como agua y da el ion diazonio. 23

24 Reacciones Reacción global: Reacción con aminas 2°: se forman nitrosaminas Esta serie de reacciones se utilizan en análisis orgánico para la identificación de aminas preferiblemente aromáticas (el test del ácido nitroso) con posterior acoplamiento con fenol. 24

25 Reacciones Reacciones con sales de arildiazonio: es posible reemplazar el grupo diazo por un grupo Z el cual permite hacer síntesis. El mecanismo dependerá de la identidad de Z 25

26 Reacciones Reacciones con sales de arildiazonio: Las sales de diazonio reaccionan con cloruro, cianuro o bromuro de cobre (I) para formar un cloruro o bromuro de arilo. Esta es la reaccion de Sandmeyer. 26

27 Reacciones Reacciones con sales de arildiazonio: Las sales de diazonio reaccionan con acido fluoroborico para dar un fluoruro de arilo. El Fluor es nocivo y dificil de manejar, por lo que esta es la via de fluoracion directa Las sales de diazonio reaccionan con yoduro de sodio o potasio para dar un yoduro de arilo. La yodacion directa no es possible y por ende se escoge esta via. 27

28 Reacciones Reacciones con sales de arildiazonio: La forma mas efectiva de remover un grupo amino es por la reacción de desaminación via diazonio, funciona en especial en estrategias sintéticas donde las sustituciones no estén disponibles frente a ciertas limitaciones Considere la sintesis del 1,3,5 tribromobenceno desde benceno: no es posible obtener las tres posiciones bromadas, dada la orientacion a orto y para desde el bromobenceno. 28

29 Reacciones Reacciones con sales de arildiazonio: El grupo amino en la anilina es capaz de hacer la polibromación en las dos posiciones orto y en la posicion para al mismo tiempo dada su naturaleza activante fuerte Mediante la metodologia de diazonio, es posible hacer una desaminacion eliminando el grupo amino, llegando a la molecula objetivo (ruta completa) 29

30 Reacciones Acoplamiento diazoico: Es posible obtener compuestos como tintes e indicadores ácido base mediante el acoplamiento diazoico donde el aromatico que servirá de nucleofilo será un derivado del fenol, o de anilina y el electrofilo sera la sal de diazonio. La razón de que los indicadores ácido base y los tintes exhiban coloración se debe a las conjugaciones que presentan estos compuestos aromáticos azo 30

31 Reacciones Acoplamiento diazoico: mecanismo. Es una sustitución electrofilica aromática común y corriente, que en la mayoría de los casos se ve limitada a la posición para dado el impedimiento estérico que habría en posición orto 31

32 Reacciones Ejemplos de compuestos azo: tintes sintéticos Rojo de metilo Indicador acido base Rojo Congo Tincion biologica Rojo Para Tincion de ropa 32

33 Reacciones Tintes y teñido En su afán por obtener quinina, en 1856 Perkin obtuvo mauveina de forma serendipiosa ya que no contaba con que ese tinte lo haría millonario 33

34 Reacciones Tintes y teñido Las prendas de vestir solo pueden teñirse si hay interacciones electrostáticas entre los grupos funcionales de la prenda y del tinte. Ejemplos son los grupos NH 3 + de la seda y la lana, que interactúan con los grupos sulfato del tinte. 34

35 Reacciones Tintes y teñido El algodón se une a los tintes mediante interacciones tipo enlace de hidrógeno entre los grupos OH de la celulosa y los grupos azo N=N del tinte Por su parte fibras como el poliéster son difíciles de teñir dada su estructura química 35

36 ¡Muchas gracias por su atención!