Алдехиди и кетони. Алдехиди и кетони. Карбонилни соединенија Кетон. Алдехид. ванилин цинамалдехид (R)- карвон бензалдехид КАРБОНИЛНА ГРУПА

Transcript

1 Алдехиди и кетони Номенклатура, Добивање на алдехиди и кетони, Реакции на нуклеофилна адиција, Кислородни нуклеофили, Сулфурни нуклеофили, Водородни нуклеофили, Јаглеродни нуклеофили Алдехиди и кетони Карбонилни соединенија КАРБОНИЛНА ГРУПА Алдехид Кетон ванилин цинамалдехид (R)- карвон бензалдехид 1

2 Номенклатура 1. Пронајди ја основната низа - најдолга низа која ја содржи алдехидна ал или кето група-он 2. Идентификувај ги и именувај ги супституентите 3. Нумерирај ја основната низа (локантите) алдехидната (1)/кето група добива најнизок локант 4. Подреди ги супституентите по азбучен редослед (R)-6-етил-4,4-диметилнонан-3-он 5,6 -диметил-5-хидроксихепт-6-енал (5-метил-5-хидрокси-6-хептенал) Номенклатура Имиња прифатени од IUPAC АЛДЕХИДИ формалдехид ацеталдехид бензалдехид КЕТОНИ ацетон ацетофенон бензофенон Кога карбонилната група е супституент ацил ацетил формил бензоил 2

3 Номенклатура Именувај ги по IUPAC следните соединенија Напиши ја структурата на следните соединенија а. (S)-3,3-дибромо-4-етилциклохексанон b. 2,4-диметил-3-пентанон с. (R)-3-бромобутанал Добивање на алдехиди - преглед на реакции Оксидација на примарни алкохоли со РСС Озонолиза на алкени оксидација на 1 алкохолна група до алдехидна со специфичен реагенс за оксидација PCC Раскинување на врската и формирање на алдехидна гр. на С атом поврзан со H-ат. Хидроборирање-оксидација на терминални алкини Анти-Марковникова адиција на H 2 O на врска и таутомеризација на добиениот енол во алдехид 3

4 Добивање на кетони - преглед на реакции Оксидација на секундарни алкохоли Оксидација на 2 алкохолна гр до кето гр. со оксидирачки реагенси (слаби или силни) Озонолиза на алкени Раскинување на врската кај тетрасупституирани алкени Кисело-катализирана хидратација на терминални алкини Марковникова адиција на H 2 O на врска и таутомеризација на добиениот енол во метилкетон Добивање на кетони - преглед на реакции Friedel-Crafts-ово ацилирање Реакција на ароматичен прстен (кој не е силно деактивиран) со ацилхалид и Lewis-ова киселина при што се формира арилкетон 4

5 Добивање на алдехиди и кетони Напиши ги реагенсите потребни за да настанат следните реакции Реакции на нуклеофилна адиција Електрофилност на карбонилна група Резонанција Геометрија на карбонилна група непостојат стерни пречки при напад на Nu на карбонилниот С-атом (sp 2 тригонален планарен) Индуктивен ефект Стабилен Добиениот интермедиер ке се обиде повторно да формира карбонил Ако е возможно? Нестабилен ( Е) 5

6 Рамнотежа во реакции на NuАd При Nu напад врз карбонилната група (во кисели или базни услови), рамнотежата на реакцијата зависи од способноста на Nu да замине како LG РЕ-ФОРМИРАЊЕ LG Grignard-ов реагенс силен Nu кој нема карактеристики на LG Халогениди добри Nu и LG Ре-формирање на карбонил Општи правила: НИКОГАШ неможе да замине С - НИКОГАШ неможе да замине Н - *Од овие општи правила има ретки исклучоци 6

7 Пореактивен - алдехид или кетон? КЕТОНОТ има 2 е- донорни алкил групи кои го стабилизираат δ+ полнеж АЛДЕХИДОТ има 1 е- донорна алкил група која го стабилизира δ+ полнеж Електронски ефект = δ+ полнеж на алдехидот е помалку стабилизиран од δ+ полнеж на кетонот Стерен ефект = во преодната состојба на Nu напад, за sp 2 С-атомот на кетонот врзани се две алкил групи кои доведуваат до поголеми стерни пречки во споредба со алдехидoт Механизам на нуклеофилна адиција Базно-катализирана нуклеофилен напад Протон трансфер Реакција со Grignard-ов реагенс Силен нуклеофил (С - ) Силна база 7

8 Механизам на нуклеофилна адиција Кисело-катализирана Протон трансфер нуклеофилен напад Карбонилната група прво се протонира и станува уште поелектрофилна Значајно кога се користат слаби нуклеoфили како вода, алкохол итн. Механизам на нуклеофилна адиција Напиши го механизмот на следните реакции 8

9 Нуклеофили Врз основа на типот на нуклеофилниот атом кислородни нуклеофили сулфурни нуклеофили азотни нуклеофили водородни нуклеофили јаглеродни нуклеофили Кислородни нуклеофили: H 2 O Формирање на хидрати хидрат рамнотежата воглавно е на страна на формирање на кетон освен кај едноставни алдехиди 9

10 Кислородни нуклеофили: H 2 O Реакцијата на хидратација е спора во неутрални услови базно-катализирана кисело катализирана Кислородни нуклеофили: R-OH Формирање на ацетал слаб Nu ацетал киселински катализатори кои најчесто се користат: р- толуен сулфонска к-на (TsOH) Механизам на формирање на ацетал Фаза I: формирање на хемиацетал Фаза II: формирање на ацетал сулфурна киселина 10

11 Механизам на формирање на ацетал 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H + трансфер хемиацетал I формирање на хемиацетал ( ) 4. H + трансфер II формирање на ацетал ( ) 7. H + трансфер 6. Nu напад 5. Губење на LG АЦЕТАЛ Механизам на формирање на ацетал Чекори во механизмот на формирање на ацетал 1. Протон трансфер 2. нуклеофилен напад 3. Протон трансфер киселина = протониран алкохол 4. Протон трансфер 5. Губење на гр. која заминува 6. нуклеофилен напад 7. Протон трансфер 11

12 Формирање на ацетали Едноставни алдехиди Кетони одведување на продуктот (водата) со посебна дестилациона техника = Dean Stark Фромирање на цикличен ацетал кај диоли Формирање на ацетали Напиши го механизмот на следната реакција 1. Напиши ги трите чекорите при формирање на хемиацетал 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H + трансфер 1-ва стрелка - тргнува од СЕП! 2-ра стрелка прикажува ослободување на протон Не го заборавај позитивниот полнеж! Внимавај како ги црташ свитканите стрелки!!!! 12

13 Формирање на ацетали 2. Напиши ги чекорите (4) за формирање на ацетал од хемиацетал 4. H + трансфер 5. Губење на LG 6. Nu напад 7. H + трансфер Внимавај како ги црташ свитканите стрелки!!!! Механизам на формирање на ацетал предложи механизам за следните реакција (е) (f) 13

14 Механизам на формирање на ацетал напиши го продуктот кој се добива во сл. реакции Азотни нуклеофили: 1 амини Фромирање на имини (кисело-катализирана реакција) имин (Schiff-ова база) Механизам на формирање на имин Фаза I: формирање на карбиноламин Фаза II: формирање на имин 14

15 Механизам на формирање на имин 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H + трансфер I формирање на карбиноламин ( ) карбиноламин (I) II формирање на имин ( ) 4. H + трансфер имин (II) 6. H + трансфер 5. Губење на LG Механизам на формирање на имин Чекори во механизмот на формирање на имин Фаза I 1. Протон трансфер 2. нуклеофилен напад 3. Протон трансфер Фаза II киселина = протониран амин 4. Протон трансфер 5. Губење на гр. која заминува 6. Протон трансфер 15

16 Механизам на формирање на имин предложи механизам за следните реакција напиши го продуктот кој се добива во сл. реакции Азотни нуклеофили: NH 2 OH и NH 2 NH 2 Азотни нуклеофили слични на примарните амини каде R- не е алкил група Хидроксиламин (NH 2 OH) Хидразин (NH 2 NH 2 ) Азотниот атом на NH 2 -OH е посилен нуклеофил од соседниот кислороден атом, бидејки азотот е помалку електронегативен, и полесно го дава СЕП за да изгради ковалентна врска оксим хидразон 16

17 Азотни нуклеофили: NH 2 OH и NH 2 NH 2 предвиди ги продуктите на сл. реакции од кои реактантни се добиени сл. продукти Азотни нуклеофили: 2 амини Формирање на енамин енамин Слободниот електронски пар на азотот е делокализиран поради присуство на С=С двојна врска Механизам на формирање на енамин Фаза I: формирање на карбиноламин Фаза II: формирање на имин 17

18 Механизам на формирање на енамин 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H + трансфер I формирање на карбиноламин ( ) карбиноламин (I) II формирање на енамин ( ) енамин (II) 4. H + трансфер 6. H + трансфер 5. Губење на LG Споредба на механизмите за формирање на имин/енамин Идентични чекори имин енамин 18

19 Механизам на формирање на енамин предложи механизам за следните реакција напиши го продуктот кој се добива во сл. реакции Механизам на формирање на енамин напиши го продуктот кој се добива во сл. интрамолекуларни реакции Од кои реактанти можат да се добијат следните енамини 19

20 Споредба на механизмите за формирање на ацетал/имин/енамин Формирање на хемиацетал Формирање на ацетал 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H+ трансфер 4. H+ трансфер 5. Nu напад 6. Губење на LG 7. H+ трансфер Формирање на карбиноламин Формирање на имин 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H+ трансфер 4. H+ трансфер 5. Губење на LG 6. H+ трансфер Формирање на карбиноламин Формирање на енамин 1. H + трансфер 2. Nu напад 3. H+ трансфер 4. H+ трансфер 5. Губење на LG 6. H+ трансфер Услови за протон трансфер Кога Н + трансфер во кисело-катализирани услови? 1. На почеток на реакцијата за да се протонира карбонилната група 2. Кога треба да се избегне формирање на два позитивни полнежи на еден интермедиер 3. За да LG е неутрална кога ќе замине 4. На крајот на реакцијата за да се формира неутрален продукт Во кисели услови СИТЕ РЕАГЕНСИ, ИНТЕРМЕДИЕРИ и ГРУПИ КОИ ЗАМИНУВАТ треба да бидат или неутрални или да носат еден позитивен полнеж 20

21 Хидролиза на ацетали/имини/енамини Ацеталите, имините и енамините во кисела средина и вишок на вода со даваат кетони реакција на хидролиза! Хидролиза на ацетали/имини/енамини Напиши го продуктот кој ќе се добие во реакцијата: 1. Определи која врска ќе се раскине Се раскинува врската помеѓу N атом и sp 2 хибридизираниот С атом 2. Определи кој С атом ќе ја носи карбонилната група 3. Определи го секундарниот амин sp 2 хибридизираниот С атом 21

22 Хидролиза на ацетали/имини/енамини Напиши ги продуктите на реакциите: Сулфурни нуклеофили: R-SH Формирање на тиоацетал тиоацетал Формирање на цикличен тиоацетал Цикличен тиоацетал 22

23 Сулфурни нуклеофили Предвиди го главниот продукт на реакциите Водородни нуклеофили: Н - Хидриден јон (H - ): силна база слаб нуклеофил Хидридни редуцирачки агенси: NaBH 4, LiAlH 4 (LAH) Предаваат H - 23

24 Водородни нуклеофили: Н - Реакција на редукција Механизам на редукција 1. Nu напад 2. H+ трансфер Водородни нуклеофили Напиши го главниот продукт на реакциите 24

25 Јаглеродни нуклеофили: С - Grignard-ови реагенси (алкил магнезиум бромид = RMgBr) формирање на алкохоли и нова С-С врска Јаглеродни нуклеофили: С - Механизам на реакција на алдехид/кетон со Grignard-ов реагенс 1. Nu напад 2. H+ трансфер 25

26 Јаглеродни нуклеофили: С - Предвиди го главниот продукт на реакциите Јаглеродни нуклеофили: СN - Формирање на цијанхоидрини Механизам на формирање на цијанохидрин 1. Nu напад 2. H+ трансфер 26

27 Јаглеродни нуклеофили: СN - Реакции на цијанхоидрини Редукција со LAH на CN групата до амино група топлина Хидролиза на CN групата до карбоксилна група Јаглеродни нуклеофили: СN - Предвиди го главниот продукт на реакциите: Напиши ги потребните реагенсите се следните реакции: 27

28 Амини Номеклатура, Карктеристики, Базност, Синтеза на амини-преглед на реакции, Реакции на супституција, Реакции на редуктивна аминација, Ацилирање на амини, Hofamnn-ва елиминација, Теакции на амини со азотеста киселина, Реакции на арилдиазониум јони Амини Класификација на амини Бр.на алкил групи поврзани за азотен атом примарен секундарен терциерен Реактивност Регион на зголемена електронска густина База Нуклеофил 28

29 Номенклатура Примарни амини Едноставна алкил низа = алкиламини етиламин изопропиламин циклокесиламин Сложена алкил низа = алканамини (2R,4R)-4,6-диметил- 2-хептанамин Номенклатура Примарни амини Во присуство на други функционални групи (освен Х) NH 2 групата е супституент 4-аминобутанол р-аминобензоева киселина Ароматични (арил) амини деривати на анилин анилин m-хлороанилин 5-етил-2-флуороанилин 29

30 Номенклатура Секундарни и терциерни амини Едноставни алкил групи се именуваат по азбучен редослед етилметилпропиламин диетиламин триметиламин Кога има комплексна алкил група (S)-2,2-дихлоро-N-етил-N-метил- 3-хексанамин N- локант кој ги означува супституентите поврзани за N атомот Номенклатура Именувај ги следните соединенија Напиши ги структурите на следните соединенија (a) циклохексилметиламин (b) трициклобутиламин (c) 2,4-диетиланилин (d) (1R,2S)-2-метилциклохексанамин (e) орто-аминобензалдехид 30

31 Карактеристики на амините геометрија агли на врска = 108 должина на C - N врска = 147 pm хиралност терциерни амини со различни алкил гр. р-рливост во вода 5 С атоми /NH 2 група = амини растворливи во вода Карактеристики на амините повисоки Тв од алканите а пониски од соодветните алкохоли пропан етиламин етанол Тв зависи од способноста за градење на водородни врски пропиламин етилметиламин триметиламин 31

32 Карактеристики на амините Подреди ги соединенијата по Тв (1. највисока) За кој од амините се очекува да биде растворлив во вода Базност на амини Посилни бази од алкохоли и етери и може да се протонираат во присуство на слаба киселина Арил амини се помалку базни од алкил амините поради резонантна стабилизација 32

33 Базност на амини Влијание на супституенти на базноста на ариламини Електрон донорни групи: базноста на аминот киселост на амониум јонот Електрон акцепторни групи: киселост на амониум јонот базноста на аминот Базност на амини Во следните парови на соединенија утврди кое е побазно: 33

34 Синтеза на амини -преглед на реакции Од алкил халиди Од карбоксилни киселини Од бензен Синтеза на амини - реакции на супституција Алкилирање на амонјак Примарен амин Примарен амин Секундарен амин Кватернерна Амомиумова сол Терциерен амин 34

35 Синтеза на амини - реакции на супституција Преку синтеза на азиди Механизам H+ трансфер Губење на LG Nu напад Губење на LG S N 2 LAH пренесува Н - на алкил азидот Амидниот јон се протонира и дава амин H + трансфер Синтеза на амини - реакции на супституција Gabriel-ова синтеза Метод за добивање на примарни амини Nu фталимид + Алкил халогенид Калиум фталимид базна средина за депротонирање на фатлимидот Фтална киселина 35

36 Синтеза на амини - реакции на супституција Предложи метод за синтеза на амфетамин преку Gabriel-ова синтеза 1. Идентификувај го алкилхалидот од кој може да се синтетизира амфетаминот 2. Внеси ги сите чекори: 1. депротонирање на фталимид 2. Nu напад врз алкил халид 3. Кисела хидролиза Синтеза на амини - реакции на супституција Користејки Gabriel-ова синтеза предложи добивање на следните соединенија 36

37 Синтеза на амини - редуктивна аминација кетон имин амин Реагенси за редукција Поселективен за редуктивна аминација Натриум борхидрид Натриум цијаноборхидрид Синтеза на амини - редуктивна аминација Во зависност од нуклеофилот кој се користи (NH 3, R-NH 2, R 2 -NH) амин амин амин 37

38 Синтеза на амини - редуктивна аминација Предложи синтеза на флуоксетин преку редуктивна аминација 1. Идентификувај ги C- N врските, а потоа и почетниот амин и карбонил од кои може да се синтетизира Метод 1 Метод 2 Синтеза на амини - редуктивна аминација Предложи синтеза на флуоксетин преку редуктивна аминација Метод 1 Метод 2 38

39 Синтеза на амини - редуктивна аминација Предложи два различни начини за синтеза на дадените соединенија преку редуктивна аминација Реакции за синтеза на амини кватернерна амониумова сол Gabriel-ова синтеза Азидна синтеза Редуктивна аминација алкилирање 39

40 Реакција на амини со азотеста к-на Азотна киселина (HNO 3 ) Азотеста киселина (HNO 2 ) Азотестата киселина е нестабилна заради тоа се добива при реакција на NaNO 2 и HCl при што се формира нитрозониум јон H + трансфер H + трансфер Губење на LG Нитрозониум јон (силен електрофил) Реакција на амини со азотеста к-на Секундарни амини N-нитрозамин механизам Nu напад H + трансфер 40

41 Реакција на амини со азотеста к-на Примарни амини - Реакција на диазотирање Диазониум сол механизам Nu напад H + трансфер H + трансфер Губење на LG H + трансфер H + трансфер Реакција на амини со азотеста к-на Алкил диазониум сол Арил диазониум сол нестабилна (реактивна) стабилна (стабилизирана) 41

42 Реакција на амини со азотеста к-на Предвиди ги продуктите кои ќе се формираат кога дадените соединенијата ке реагираат со NaNO 2 и HCl Реакција на арилдиазониум јони Азо куплирање електрофилна ароматична супституција Секогаш со активиран Ар Азо група Сигма комплекс 42

43 Реакција на арилдиазониум јони Определи кои реактанти ке се користат за да се добие азо бојата Умерен деактиватор 1. Определи кој прстен е посилно активиран 2. Одреди го нуклеофилот и електрофилот Умерен активатор слаб активатор 3. Одреди го супституираниот анилин од кој се добива електрофилот Реакција на арилдиазониум јони Определи кои реактанти ке се користат за да се добие азо бојата 4. Напиши ја реакцијата реагенсите кои се користат 43

44 Реакција на арилдиазониум јони Определи кои реактанти ке се користат во реакцијата на азо куплирање за да се добијат следните азо бои 44