3 stycznia 2011 roku II ROK CHEMII – GRUPA C1 zadania
Transkrypt
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