3 stycznia 2011 roku II ROK CHEMII – GRUPA C1 zadania

3 stycznia 2011 roku
II ROK CHEMII – GRUPA C1
zadania powtórzeniowe
Aminy – cz. I
I. Nazewnictwo amin
1. Nazwij aminy o wzorach podanych poniżej:
OH
N
a
b
c
NH2
N
N
d
e H N
2
N
COOH
N
NH2
f
NH2
g
NH2
NH2
2. Narysuj wzory szkieletowe:
a. N,N’-dimetylobutano-1,4-diaminy
b. N,2-dimetylopirydyno-3-aminy
c. 2-amino-3-metylopirydyny
d. prop-2-enylo-1-aminy (alliloaminy)
II. Otrzymywanie amin
II-1: Reakcje alifatycznej substytucji nukleofilowej (TYLKO DO OTRZYMYWANIA
AMIN ALIFATYCZNYCH!)
3. Jak, mam nadzieję, Państwo pamiętają, pierścienie epoksydów (oksiranów) ulegają
otwarciu pod wpływem nukleofili od strony mniej/bardziej podstawionej (której???) w
reakcji SN2. Zapisz wzór szkieletowy produktu reakcji 2,2-dimetylooksiranu z etyloaminą.
Czy możliwa jest dalsza reakcja produktu z nadmiarem etyloaminy w reakcji alifatycznej
substytucji nukleofilowej?
4. Pewien student II roku postanowił otrzymać N-metylopentano-2-aminę z pentano-2-aminy
i jodku metylu. Pamiętał, że jeden reagent należy wziąć w nadmiarze, nie pamiętał tylko –
który.
W końcu zdecydował się wziąć nadmiar jodku metylu. Po krótkim czasie w kolbie
reakcyjnej otrzymał krystaliczną masę. Wiedział z literatury, że produkt powinien być
cieczą, wiedział też jednak, że aminy otrzymane w reakcjach amoniaku lub amin o niższej
rzędowości z halogenkami alkilów w reakcjach SN2 mogą po reakcjach występować w
postaci soli.
Krystaliczną masę rozpuścił w wodzie i część otrzymanego roztworu zadał roztworem
NaOH, aby otrzymać wolną aminę. Niestety, nie zauważył żadnego efektu.
Ponieważ współpracował z Zakładem Chemii Analitycznej, miał do dyspozycji
kolumnę jonowymienną, wypełnioną anionitem (który może wymieniać jony I- na OH–).
Resztę roztworu krystalicznej masy poreakcyjnej przepuścił przez kolumnę. Ucieszył się,
bo wyciek nie dawał już reakcji na jony I– i był wyraźnie zasadowy.
Pewien sukcesu student postanowił z otrzymanego roztworu wydzielić aminę przez
destylację. Zaobserwował wydzielanie się gazu podczas ogrzewania, a roztwór stał się
wyraźnie mniej zasadowy. Zebrany gaz okazał się być pent-1-enem. Po tej klęsce w
studencie obudziły się skłonności kryminalne i zajął się produkcją amfetaminy (patrz
Zadanie 7).
a. zapisz schemat reakcji pentano-2-aminy z nadmiarem CH3I; jaka nazwę ma ta reakcja?
b. produkt reakcji studenta to rzeczywiście sól; jaka jest jej nazwa i w co się przekształca
pod działaniem kolumny jonowymiennej?
c. zapisz schemat reakcji rozkładu związku, otrzymanego po wymianie jonowej z soli
studenta; jak nazywa się ta reakcja, według jakiego mechanizmu zachodzi i jaka reguła
d. jak należy zmodyfikować syntezę studenta, aby z pentano-2-aminy i jodku metylu
otrzymać N-metylopentano-2-aminę?
5. Jak widać z Zadania 4 otrzymywanie amin z halogenków alkilowych w reakcjach SN2
może być kłopotliwe. Po pierwsze, reakcjom SN2 z amoniakiem lub aminami dobrze
ulegają jedynie halogenki I°. Halogenki II° ulegają w pewnym stopniu, a halogenki III° w
znacznym stopniu eliminacji. Po drugie, często produkt jest zanieczyszczony aminą lub
aminami o wyższej rzędowości, lub nawet czwartorzędową sola amoniową.
Można jednak zamienić atom halogenu w halogenku alkilowym na inną grupę
funkcyjną, która w dalszym etapie ulegnie przemianie w grupę aminową, która wtedy nie
będzie już dalej reagować.
Jedną z tych metod stosuje się do otrzymywania amin I°. Przeprowadza się ją w
roztworze zasadowym, w którym przejściowy związek hydrolizuje dając aminę I°.
W drugiej metodzie z halogenku alkilowego powstaje przejściowy związek, który
ulega redukcji katalitycznej za pomocą H2 lub chemicznej przy użyciu LiAlH4, dając
aminę I°.
W trzeciej metodzie halogenek alkilowy przekształca się w związek, który po redukcji
katalitycznej za pomocą H2 lub chemicznej przy użyciu LiAlH4 również daje aminę I°, ale
zawierającą o jeden atom węgla więcej w cząsteczce, niż wyjściowy halogenek.
a. jak nazywa się metoda pierwsza, a jak metoda druga?
b. dobierz podane metody do syntezy: pentano-2-aminy z 2-bromopentanu, pentyloaminy
z 1-bromopentanu, pentyloaminy z 1-bromobutanu (zapisz schematy reakcji)
c. jaka jest liczba atomów węgla w łańcuchu węglowym otrzymanych amin w
porównaniu z wyjściowymi halogenkami w poszczególnych metodach?
II-2: Inne reakcje redukcji
6. W dwóch metodach w Zadaniu 5 ostatnim etapem ciągu reakcji prowadzących do aminy
jest redukcja. Również inne związki mogą ulegać redukcji, dając aminy I°. Jedną z tych
metod stosuje się często do otrzymywania amin aromatycznych, a drugą do otrzymywania
amin alifatycznych. Zapisz schematy reakcji, wykorzystujących te metody, które pozwolą
Ci otrzymać:
a. kwas p-aminobenzoesowy (PAB)
b. N-metylopentano-1-aminę z pochodnej kwasu karboksylowego
7. Pewien usunięty z uczelni student o skłonnościach kryminalnych postanowił utrzymywać
się z produkcji i sprzedaży 1-fenylopropano-2-aminy (amfetaminy). Kiedy po
wyprodukowaniu pierwszej szarży narkotyku został ujęty, policjanci znaleźli w jego
nielegalnym laboratorium m. in. keton benzylowo-metylowy i dwie butle ze sprężonymi
gazami z zamazanymi oznaczeniami oraz pewien metal w postaci szarego proszku.
a. narysuj schemat reakcji użytej przez byłego studenta do otrzymania nielegalnej
substancji; jak zwykle uwzględnij wszystkie reagenty i katalizatory, ewentualnie
rozpuszczalniki i warunki reakcji
b. narysuj wzór szkieletowy związku pośredniego, tworzącego się w reakcji
c. jak nazywa się ta metoda otrzymywania amin?
II-3: Reakcje przegrupowania, prowadzące do amin.
8. W poprzednich zadaniach wykorzystano metody pozwalające otrzymać aminy o tej samej
liczbie atomów węgla lub zawierające o jeden atom węgla więcej niż wyjściowe związki.
Istnieją również reakcje, w których wyniku powstają aminy, zawierające o jeden atom
węgla mniej niż wyjściowy związek. Dobierz metodę (w każdym przypadku inną), która
pozwoli Ci otrzymać:
a. butyloaminę z pochodnej kwasu pentanowego; w reakcji redukcji LiAlH4 to pochodna
dałaby pentyloaminę
b. 2,2’-diaminobifenyl z odpowiedniego kwasu (potrzebne będą trzy etapy)
COOH
NH2
COOH
C.d.n.
Dr Bartosz Trzewik
NH2