Química Orgânica 4th Edição

Paula Yurkanis Bruice

Capítulo 21

Mais informações sobre aminas – Substâncias

heterocíclicas

Irene LeeCase Western Reserve University

Cleveland, OH©2004, Prentice Hall

Aminas

• Uma amina é uma base e um nucleófilo.

• Algumas aminas são substâncias heterocíclicas (ou heterociclos).

• A maioria das drogas, vitaminas e muitos outros produtos naturais são heterociclos.

• Um produto natural é uma substância sintetizada por uma planta ou um animal.

Alcalóides são produtos naturais que contêm um ou mais heteroátomos de nitrogênio.

Mais Sobre Nomenclatura de Heterociclos

Aminas Cíclicas

N

CH2CH3

NH

CH3

NH

CH3

NHHN

Aza-ciclopropanoaziridina

Aza-ciclobutanoazetidina

3-metil-aza-ciclopentano3-metil-pirrolidina

2-metil-aza-ciclo-hexano2-metil-piperidina

N-etil-aza-ciclopentanoN-etil-pirrolidina

Heterociclos com heteroátomos de oxigênio e enxofre.

O S O

O O

O

O

oxa-ciclopropanooxirano

óxido de etileno

Tio-ciclopropanotiirano

oxa-ciclobutanooxetano

Oxa-ciclopentanotetraidrofurano

tetraidropirano 1,4-dioxano

O par de elétrons livre no nitrogênio permite que uma amina vire “ao avesso” rapidamente à temperatura ambiente.

As aminas são as bases orgânicas mais comuns.

Os heterociclos saturados que contêm cinco ou mais átomos têm propriedades físicas e químicas típicas de seus análogos acíclicos.

Reações de Aminas

Reações de substituição nucleofílica:

CH3CH2Br + CH3NH2

Br

CH3CH2NHCH3 + HBrCH3CH2NH2CH3

Reações de substituição nucleofílica acílica:

CH3CH2

C

O

ClCH3NH2+ 2

CH3CH2

C

O

NHCH3

+ CH3NH3Cl

Reações de adição–eliminação nucleofílicas.

O HN+ N + H2O

Reações de adição conjugada.

CH3C CHCH

CH3 O

+ CH3NH

CH3

CH3C

CH3

CH2CH

NCH3

CH3

O

Reatividade Relativa de Aminas

O grupo de partida de uma amina protonada não pode se dissociar para formar um carbocátion ou ser substituído por um íon haleto.

RCH2F > RCH2OH ~ RCH2OCH3 > RCH2NH2

mais reativa menos reativa

HF H2O RCH2OH NH3

pKa = 3,2 pKa = 15,7 pKa = 15,5 pKa = 36

Reações de Hidróxidos de Amônio Quaternário

O grupo de saída de um íon de amônio quaternário tem aproximadamente a mesma tendência de sair de um grupo amino protonado.

A eliminação de Hofmann é uma reação E2.

o hidrogênio é removido do carbono ligado ao maior número de hidrogênios.

Uma base forte, tal como o íon hidróxido, deve ser usadana reação de eliminação.

Sais de amônio quaternário são usados como catalisadores de transferência de fase facilitando as reações entre certos reagentes iônicos e orgânicos.

Considere a reação entre o cianeto de sódio e um haleto de alquila…

Oxidação de Aminas

R NH2 R NH OH R N O R N+

O-

Ooxd oxd oxd

R NH

R

+ H2O2 R N+

R

OH

H + OH- R N

R

OH

+ H2O

R N

R

+ H2O2 R N+

R

OH

R + OH- R N

R

O_

+ H2O

R R

uma hidroxilamina uma substância com o grupo nitroso

Óxidos de aminas Sofrem Reação de Eliminação de Cope

Outros Métodos para a Síntese de Aminas

CH3CH2CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2NH2

CH3CH2CH2CH2CH2NH2

1. NaCN, HCl

2. H2, Pd/C

1. N3-

2. H2, Pd/C

R

O

NH2

R

O

NHCH3

R

O

NCH3

CH3

1. LiALH4

2. H2O

1. LiALH4

2. H2O

1. LiALH4

2. H2O

RCH2NH2

RCH2NHCH3

RCH2NCH3

CH3

Redução de Substâncias que Contêm o Grupo Nitro

CH3CH2NO2 + H2

Pd/C

NO2 + H2 NH2

Pd/C

CH3CH2NH2

Aminação Redutiva

Aminas secundárias e terciárias podem ser preparadaspor redução de iminas e enaminas.

Heterociclos Aromáticos de Anéis de Cinco Membros

O pirrol é uma base extremamente fraca.

O momento de dipolo da pirrolidina (esquerda) é atribuído à propriedade retiradora de elétron do átomo de nitrogênio.

Pirrol,furano e tiofeno sofrem substituição nucleofílicapreferencialmente em C-2.

As reatividades relativas de heterociclos de cinco membros em reação de Friedel–Crafts.

O híbrido de ressonância do pirrol indica que existe uma carga parcial positiva no nitrogênio.

O pirrol é instável em soluções de ácidos fortes porque, uma vez protonado, pode rapidamente se polimerizar.

A acidez do pirrol é aumentada como resultado da estabilização de sua base conjugada por ressonância.

NH

indol

Obenzofurano

S

benzotiofeno

Heterociclos de Anéis Aromáticos com Seis Membros

O íon piridínio é um ácido mais forte do que um íon amônio típico.

A Piridina é uma Amina Terciária

A piridina sofre substituição aromática eletrofílica no C-3.

A piridina sofre uma substituição aromática nucleofílica no C-2 e C-4.

Bromação e Oxidação de Piridinas Substituídas

Diazotação de Aminopiridina

Os hidrogênios substituintes alquila podem ser removidos pela base para gerar nucleófilos.

A quinolina e a isoquinolina são conhecidas como benzopiridinas.

Heterociclos Biologicamente Importantes

Imidazol

Porfirina