ΕΣΤΕΡΕΣ. Ένα αντιβιοτικό προφάρµακο. Υδρόλυση του εστέρα απελευθερώνει την ενεργή χλωραµφαινικόλη

Transcript

1 ΕΣΤΕΡΕΣ Ένα αντιβιοτικό προφάρµακο. Υδρόλυση του εστέρα απελευθερώνει την ενεργή χλωραµφαινικόλη Πολυµερή «σταδιακής ανάπτυξης» Σύγκρινε µε τα «αλυσιδωτής αντίδρασης» (Ενότητα 7.11) PET (Dacron, Mylar): Ένας πολυεστέρας που χρησιµοποιείται στην βιοµηχανία ενδυµάτων.

2 (1) (2) ΣΥΝΘΕΣΗ + ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΕΣΤΕΡΩΝ (1) Πρόκειται για µια S Ν 2 υποκατάσταση αλκυλαλογονιδίων από άλατα καρβοξυλικών οξέων. Ισχύουν οι ίδιοι περιορισµοί που ισχύουν σε µια S Ν 2 υποκατάσταση (π.χ., αντιδρούν καλύτερα τα πρωτοταγή, δεν αντιδρούν τριτοταγή ή άρυλο αλκυλαλογονίδια). Δες Κεφάλαιο 11 για λεπτοµέρειες. (2) Εστεροποίηση Fischer. Μόνο για ΑΠΛΕΣ Αλκοόλες. Περισσότερες λεπτοµέρειες παρακάτω. (3) (3) Αλκοόλυση ακυλο χλωριδίων (χλωριδίων οξέων) Η πιο ΓΕΝΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΣΥΝΟΨΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΕΣΤΕΡΩΝ. Περισσότερες λεπτοµέρειες παρακάτω.

3 ΕΣΤΕΡΟΠΟΙΗΣΗ FISCHER Ισοτοπική επισήµανση επιβεβαιώνει τον προτεινόµενο µηχανισµό. ΓΙΑΤΙ? ΑΡΧΗ Le Châtelier: Ένα σύστηµα σε ισορροπία αυτο-ρυθµίζεται ώστε να εξουδετερώσει οποιαδήποτε εξωτερική επίδραση. Αυτό ΣΗΜΑΙΝΕΙ: Η προσθήκη περίσσειας αλκοόλης ή η αποµάκρυνση του νερού σπρώχνει την αντίδραση εστεροποίησης προς τα προϊόντα.

4 ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΕΣΤΕΡΩΝ: ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΟΞΙΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Ο µηχανισµός ακολουθεί αντίστροφα, τα ίδια στάδια µε την εστεροποίηση, και είναι ο αναµενόµενος για µια αντίδραση πυρηνόφιλης άκυλο υποκατάστασης κάτω από όξινες συνθήκες.

5 ΣΑΠΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΕΣΤΕΡΩΝ: ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Ο µηχανισµός είναι ο αναµενόµενος για µια αντίδραση πυρηνόφιλης άκυλο υποκατάστασης κάτω από βασικές συνθήκες. Επιβεβαιώνεται πειραµατικά από πειράµατα ισοτοπικής επισήµανσης µε 18 Ο :

6 Σαπωνοποίηση εστέρων της γλυκερόλης παρουσία καυστικής ποτάσας παράγει γλυκερόλη και καρβοξυλικά άλατα λιπαρών οξέων (καρβοξυλικά οξέα µε µεγάλες αλειφατικές αλυσίδες) Ένα µικκύλιο είναι µια οργανωµένη «υπερµοριακή» δοµή που περιέχει τα πολικά ανιόντα καρβοξυλίου στο εξωτερικό µέρος µιας λιπόφιλης σφαίρας, σε επαφή µε το νερό.

7 ΑΜΙΝΟΛΥΣΗ ΑΛΚΟΟΛΩΝ ΠΡΟΣ ΑΜΙΔΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: Μικρή συνθετική αξία (προτιµώνται τα χλωρίδια οξέων) ΑΝΑΓΩΓΗ ΕΣΤΕΡΩΝ ΜΕ ΥΔΡΙΔΙΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Εκλεκτική αναγωγή εστέρων σε αλδεΰδες µπορεί να επιτευχθεί µέσω ενός ογκώδους διαλκυλο υδριδίου του αργιλίου, όπου η εκλεκτικότητα επιτυγχάνεται µέσω στερεοχηµικής παρεµπόδισης σε χαµηλή θερµοκρασία (-78 ο C) σε THF:

8 ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΕΣΤΕΡΩΝ ΜΕ ΟΡΓΑΝΟΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Η αντίδραση δεν µπορεί να σταµατήσει στην ενδιάµεση αλδεΰδη που είναι περισσότερο δραστική και αντιδρά περαιτέρω δίνοντας τριτοταγείς αλκοόλες.

9 (1) ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΕΣΤΕΡΩΝ (2) (3)

10 ΑΜΙΔΙΑ Πολυαµίδια όπως οι πρωτεΐνες είναι κρίσιµα συστατικά των ζωντανών οργανισµών: Πολυαµίδια όπως το Nylon και το Kevlar είναι συνθετικά πολυµερή µε ευρεία γκάµα ιδιοτήτων και εφαρµογών. Συντίθενται από την αντίδραση ενός χλωριδίου καρβοξυλικού οξέος και µιας διαµίνης. Πολυµερή «σταδιακής ανάπτυξης»:

11 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΜΙΔΙΩΝ-ΣΥΝΟΨΗ

12 ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΑΜΙΔΙΩΝ - ΟΞΙΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Ο µηχανισµός είναι ανάλογος της όξινης υδρόλυσης εστέρων. Ο σχηµατισµός ιόντος αµµωνίου (ΝΗ 4+, pκa = 9.2), ασθενέστερου οξέος του ιόντος οξωνίου (H 3 O +, pκa = -1.7), καθιστά τη διαδικασία πρακτικά µη αντιστρεπτή και ωθεί το σχηµατισµό των προϊόντων:

13 ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΑΜΙΔΙΩΝ ΒΑΣΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ Ο µηχανισµός είναι ευθέως ανάλογος της σαπωνοποίησης εστέρων. Στο τελευταίο στάδιο, ο σχηµατισµός του καρβοξυλικού ιόντος οδηγεί την αντίδραση σε ολοκλήρωση και καθιστά τη διαδικασία µη αντιστρεπτή:

14 ΑΝΑΓΩΓΗ ΑΜΙΔΙΩΝ (ΕΞΑΙΡΕΣΗ: ΔΕΝ ΑΠΟΧΩΡΕΙ Η ΑΜΙΝΗ!!) ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ: Είναι η µόνη Α.Π.Α.Υ όπου αποµακρύνεται το οξυγόνο του καρβονυλίου. Οι λόγοι είναι το Αl που συµπλέκεται στο οξυγόνο και το καθιστά καλύτερη αποχωρούσα από τη ΝΗ 2 -, και η ιδιότητα του αζώτου να φτιάχνει σταθερές ενδιάµεσες ιµίνες, οι οποίες έχουν παρόµοια δραστικότητα µε αλδεΰδες/κετόνες και ανάγονται σε αµίνες. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ:

15 Και από Νιτρίλια. Δες παρακάτω. ΣΥΝΟΨΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΑΜΙΔΙΩΝ

16 ΣΥΝΘΕΣΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ Τα νιτρίλια φαίνεται να διαφέρουν από τα άλλα παράγωγα καρβοξυλικών οξέων αλλά η χηµεία τους είναι πολύ παρόµοια. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι έχουν την ίδια οξειδωτική κατάσταση µε αυτά. ΠΑΡΑΣΚΕΥΕΣ: ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ: Όπως όλα: Όπως χλωρίδια+r 2 CuLi: Όπως τα αµίδια:

17 ΠΑΡΑΣΚΕΥΕΣ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ SN2 υποκατάσταση, δεν είναι κατάλληλη για τριτοταγή αλογονίδια: Αφυδάτωση αµιδίων (παρόµοια αλλά όχι ίδια µε την σύνθεση χλωριδίων οξέων) Κατάλληλη και για σύνθεση τριτοταγών νιτριλίων: ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ:

18 ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΟΞΙΝΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Ενδιάµεσο αµίδιο. Για την όξινη υδρόλυση αµιδίων δες παραπάνω:

19 ΥΔΡΟΛΥΣΗ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ ΚΑΤΩ ΑΠΟ ΒΑΣΙΚΕΣΣΥΝΘΗΚΕΣ ΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ: NaOH/KOH, 200 ο C. Κάτω από ηπιότερες συνθήκες παραλαµβάνεται το ενδιάµεσο αµίδιο. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: Ενδιάµεσο αµίδιο. Για την βασική υδρόλυση αµιδίων δες παραπάνω:

20 ΑΝΑΓΩΓΗ ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ Η αντίδραση µπορεί να ελεγχθεί µε ογκώδη αντιδραστήρια όπως το DIBAH και να σταµατήσει στο επίπεδο της αλδεΰδης. ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:

21 Α.Π.Α.Υ. ΝΙΤΡΙΛΙΩΝ ΜΕ ΟΡΓΑΝΟΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΙΑ Η αντίδραση παράγει κετόνες (όχι αλκοόλες). Ο λόγος είναι ότι παράγεται ένα ενδιάµεσο ανιόν ιµίνης (χαµηλή δραστικότητα λόγω του αρνητικού φορτίου) το οποίο υδρολύεται στο τέλος της αντίδρασης σε κετόνη.

22 ΣΥΝΟΨΗ: ΔΥΟ ΕΙΔΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ C---C ΔΕΣΜΟΥ

23 ΑΣΚΗΣΗ:

24 ΛΥΣΗ 1 (ΛΑΘΟΣ): Αγνοώντας το δεύτερο ερώτηµα, οδηγούµαστε σε µια υπερβολικά πολυσταδιακή, αναποτελεσµατική µέθοδο.

25 ΛΥΣΗ 2 (ΣΩΣΤΗ): Λαµβάνοντας και το δεύτερο ερώτηµα υπόψη, διαλέγουµε προσέγγιση που αυξάνει την ανθρακική αλυσίδα µεταφέροντας συγχρόνως την χαρακτηριστική οµάδα. Το αποτέλεσµα είναι µια συντοµότερη διαδικασία χωρίς τοποεκλεκτικές επιπλοκές: